熟料冷却系统的优化改造

水泥2018-06-19 14:23:24

三门峡腾跃同力水泥有限公司5000t/d生产线熟料冷却系统自投产以来使用效果一直不理想,夏季出篦冷机熟料温度高达200℃以上,配套的9MW余热发电系统运行效率低,熟料发电量平均为28kWh/t。每个月都要计划停机一次对篦冷机进行检修,更换被切断的篦板梁螺栓,处理细料侧被烧坏的边板。为了提高生产线的运行效率,该公司对窑头熟料冷却系统进行了全面改造,改造后熟料冷却系统运行平稳,改造效果良好。

1  存在的问题及分析

  1)窑头排风机的入口管道设计不合理,在风机入口处产生涡流,降低了风机的排风量,当窑头排风机进口阀门全开时,排风机入口压力为-3000Pa,排风量为480000m3/h,而该风机设计风量620000m3/h,压头为3500Pa。

  2)窑头袋除尘器设计不合理,喷吹管经常出现漏风、移位等故障,影响清灰效果,除尘器提升阀的气缸下部密封经常损坏漏气,不能正常提升,严重影响除尘器内的通风。

  3)由于冷却系统通风量过小导致去AQC炉的风温较高,过高的风温将部分管道烧坏,余热发电沉降室入口阀门和金属波纹膨胀节也烧坏了,导致系统漏风大,为确保窑头罩的微负压,只好减少篦冷机二段、三段冷却风机风量,风机进口阀门只能开到10%~30%。

  4)篦冷机充气梁篦板设计不合理,篦板的通风沟槽比较深,当熟料填充到沟槽里时,会导致篦板阻力增大,加上风机的压头选型低,造成篦冷机高温段冷却风量不足,冷却效果差。

  5)窑二、三次风风温低,篦冷机“红河”现象较为严重,二段细料侧篦板多次损坏(特别是贴近边板的篦板),部分小梁变形、漏料严重,导致灰斗磨损严重,灰斗下锁风弧形阀电动机、电缆经常被烧坏,巡检通道漏风、漏料严重,存在较大安全隐患。

2 采取措施

2.1 窑头排风机进风管道改造

  改造前,风机进风口百叶阀水平设置,除尘器出口Ф3500mm主管道为垂直管道,直接地面支撑,其中用Ф1800mm短管过渡连接。造成垂直管道在90°接入口下部产生涡流现象,影响风机风量。风机运行时电流在40~45A(额定电流65A)。改造方案为从除尘器出口到风机90°进风口,进行天圆地方管道技改,原则是在有限空间下,尽量增大天圆地方倒锥体。改造后管道直径增至Ф4374mm,倒锥体高度为1500mm,进风口截面积增大了66%,改造前后进风管道结构见图1。管道的支撑利用原风机的直筒管道,将影响新管道安装的部分(图中虚线部分)割掉,重新进行加固,上部自行制作滑动支撑。节省了管道支撑钢架结构的制作。

图1 窑头排风机进风管道改造示意

2.2 窑头排风机改造

  原窑头排风机的型号是AY-FR285D,风叶直径达2850mm,系统阻力还没有达到风机的额定压头,风量却很小,同时表现为风机电流也比额定电流低得多。这种机型对风叶配重要求非常严格,如果风机叶片的耐磨陶瓷发生微小掉块,风机就会产生振动。2006年投产后,多次发生停机事故,更换过两次风叶端轴承座和基座。最严重的一次停机事故是风叶掉块引起风机振动,将轴承座和基座震裂掀起,为更换风叶、基座和轴承座,窑停产72h,造成巨大的经济损失。为此决定更换窑头排风机,新风机型号是Y5-2×48-2№27F,风量、风压不变,电动机不动。

  因新老设备基础及设备本体产生部分冲突,且在设备大修前不可能停产做基础改造,因此在安装过程中遇到了一些问题:1)原单悬臂风机的两个轴承座全部在电动机侧,新风机呈90°双进风,45°出风,双支撑,设备基础改动较大;2)固定端轴承座位置,事先与风机制造厂家联系,要求新风机中心线及标高,参照原主电动机中心线及标高。轴承座下部支座按原地脚螺栓位置和标高配制。在实际安装过中,轴承支座四条地脚螺栓只能借用两条,其余两条地脚螺栓采用新植地脚螺栓(M42×1000),见图1。

2.3 窑头除尘器改造

  1)将提升阀气缸拆除,加装高为700mm的支架,增设密封法兰,加长阀板连杆加装浮动接头,重新安装气缸,见图2。

图2 除尘器喷吹管及提升阀气缸改造

  2)将脉冲阀风包提高300mm,将上盖封住,喷吹管由法兰连接改为焊接下部加装固定支架,同时将喷吹管提高100mm。

  3)改变喷吹管尾部连接方式,拆除现有支架,制作新支架,尾部改为水平布置的两条螺丝固定,保证喷吹管中心与滤袋中心偏差不超过5mm。

  4)拆除原先在袋笼上加装的文氏管。

  5)拆除滤袋袋笼后对袋室内隔板做矫正,消除滤袋与隔板之间的干涉问题,恢复被隔离的滤袋。

2.4 篦冷机改造

  1)为了提高一段高温区的冷却能力,降低充气篦板正常工作时的阻力,结合目前集团其他生产线篦冷机的运行状况,把一室、二室篦板更换为TC12108的充气篦板,见图3。一室前6排阶梯篦板梁和二室5排阶梯固定梁不变,所有固定篦板梁为全充气梁结构,一室和二室活动篦板梁为全充气梁结构,三室活动梁为高阻力低漏料形式。与之配套的篦板和边板全部更换,篦板和边板材质为ZGcr25ni20。同时将三室的5块细料侧活动篦板改造成固定篦板,直接将其焊在边板上。改造后由于熟料的急冷效果好,到三室时熟料的温度大幅降低,同时整个三室细料侧最边上的篦板都是固定的,这样在边部有冷熟料的堆积,极大地保护了边板,消除了边板和与之相邻篦板的磨损和烧蚀。

图3 改造前后篦板结构示意

  2)为了提高二段的冷却能力,提高去AQC炉的烟气温度,把二段四室5排低漏料篦板改为充气篦板,同时增设两台高压离心风机,且细料侧的风机压头比粗料侧的压头高1000Pa,改造使用的是原一段拆除下来符合使用要求的篦板梁和篦板。更换二段不符合使用要求的篦板梁、篦板和边护板,调整篦板间隙,达到篦冷机安装技术要求。

  3)为降低三段篦床的运行阻力,重新找正活动框架及传动系统,要求形位误差和活动误差都在安装技术要求之内。更换全部边板和篦板,在找正过程中发现,四室的细料侧由于经常出现篦板烧坏漏料现象,该处的活动框架都产生下垂变形,导致篦板的间隙在安装时不好控制,所以按照技术要求控制安装尺寸是降低篦床运行阻力的主要手段。

  4)为提高篦冷机高温区的冷却能力,更换了一室细料侧阶梯篦板充气风机(风量19360m3/h,风压11776Pa);二室密封风机更换成拆下来的一室阶梯篦板充气风机(风量19450m3/h,风压10710Pa);新增四室固定梁细料侧风机(风量19000m3/h,风压10000Pa)和粗料侧风机(风量17000m3/h,风压9000Pa);改造原一段4台充气梁风机的风叶,改造后风机风压增加2000Pa。

  5)为消除系统漏风,延长管道的使用寿命,更换了篦冷机到沉降室间烧坏的管道和阀门,同时把原管道内30mm厚的耐磨浇注料改为100mm厚的高强高耐磨浇注料。

  6)由于增大了篦床高温区和中高温区冷却风机的配置,在运行中势必要降低二段、三段6台风室冷却风机的风量,为此将后6台风室冷却风机改为变频控制,可有效控制篦冷机冷却风机的总运行功率。

3 效果  

  利用窑大修的时间进行了上述改造,经过半年的运行,达到了改造预期目标,改造前后系统运行情况对比见表1。窑头新排风机运行平稳,电动机平均电流45A,排风量的增加,确保了篦冷机冷却用风要求,使出篦冷机熟料温度下降50℃以上,熟料28d抗压强度提高了2MPa,吨熟料余热发电量增加10%。同时改善了窑头的卫生状况,给公司带来了可观的效益。

  在篦冷机风机总装机功率增大的情况下,吨熟料冷却风机运行功率反而比改造前还小,这主要得益于高温段冷却效果的提升,降低了二段、三段的冷却风量,同时更换了烧坏的管道减少了系统漏风,改造了窑头除尘器,降低了除尘器的压差,同时配合发挥窑头排风机和篦冷机冷却风机的变频改造优势,使熟料冷却系统的电耗进一步降低。改造后至今再没有发生因篦冷机故障引起的停窑事故。

表1 改造前后系统运行参数


作者:瞿学坤

作者单位:河南理工大学 材料科学与工程学院

文章摘自《水泥》杂志2015年第11期

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