0 前言
三明南方水泥公司在2020年2月份进行篦冷机改造后，熟料产量从5800t/d提高到6300t/d,提产效果显著,但是存在二次风温波动大、窑头飞沙料多等现象。为了改善系统运行状况，公司决定从2023年4年28日开始，利用错峰停窑的时间，对篦冷机进行改造。
1 改造措施
公司技术团队经过探讨后，认为固定篦床现有斜度14°偏大，料层流速过快，物料停留时间短，料层偏薄，冷风容易吹透料层，换热效率低，急冷效果差，导致二次风温度偏低且不稳定，因此决定减小固定篦床斜度，延长热交换时间，提高热回收效率。具体措施为：
(1)将固定篦板阶梯底板层的高差由100mm降低为85mm,八排阶梯共降低120mm;
(2)将篦板座逆时针旋转2°,使固定床尾部相比水平状态再降低70mm(见图1)。通过以上措施，将固定篦床的斜度由原设计的14°降低为11°。
公司于4月28日停窑检修，4月30日至5月8日完成固定篦床的拆改及安装、耐火材料的施工、相关风室管道和阀门的拆卸及安装等工作(见图2及图3)。
由于固定篦床下降，篦冷机前墙在原先空气炮的下方300mm处新增4个空气炮。原有的4个空气炮保留2个(见图4)。
2 改造效果
2.1初期效果
在停窑13d后，于5月11日19:00回转窑点火升温，12日13:00投料。窑投料初期，固定篦床上物料流动正常，没有出现堆雪人现象(见图5)。
改造前篦冷机K11风机全开，机械流量阀正常摆动；K12风机开92%,机械流量阀两侧全关、中间摆动。篦冷机改造后，由于斜坡角度减缓，物料流速减慢，料层加厚，K11、K12风机全开，机械流量阀正常摆动。改造完成后，二次风温稳定在1130℃以上(见图6),三次风温稳定在1060℃左右(见图7),窑头看火温度稳定在1300℃以上(见图8),入窑生料投料量416t/h(见图9),烟室NOx稳定在750ppm以上(见图10)。篦冷机改造前后相关数据对比见表1,熟料质量数据对比见表2。
通过表1数据对比分析可以看出：篦冷机改造后，固定篦床熟料流动正常，由于固定篦床上熟料与气流的换热时间延长，换热效果和篦冷机热回收效率均有所提高，二次风温提高15℃,三次风温度提高35℃,且工况稳定；窑前看火温度基本在1300℃以上，窑内煤粉燃烧工况有所改善，窑头用煤减少0.5t/h,据此测算吨熟料标准煤耗降低1.08kg;窑内煅烧温度的提高也使窑尾烟室NOx浓度提高276ppm。
然而，由于本次仅仅对固定篦床的倾斜角度做改造，冷却风机和流量阀都没未做调整，篦冷机配风没有变化，即便K12风机由92%开到99%,K71、K81、K91风机都增加频率5~20Hz不等，但是整体上冷却风量偏紧，熟料急冷效果改善不足，这也导致窑头锅炉入口温度提高5℃,窑头排风机负载有所增加，吨熟料电耗增加0.33kWh/t。
另外，随着入窑投料量增加，预热器C,级出口温度降低8℃,吨熟料发电量下降0.53kWh/t左右。
如前所述，由于冷却风机配风没有调整，熟料急冷效果没有明显改善，从表2数据也反映出来熟料质量变化不大。另据化验室实验结果，出窑熟料小磨时间从32min降到30min,熟料易磨性有所提升；初凝时间从139min降到118min,终凝时间从195min降到173min,熟料3d抗压强度变化不明显；水泥混合材掺入量目前变化不明显，有待后续跟踪。
2.2优化整改
经过一段时间的运行，发现固定篦床及K21室料层偏厚，风室机械阀基本都全关状态，料层吹不透，热回收效果未达到最佳状态。基于以上情况，7月份对篦冷机K12风室30个机械阀进行扩径更换，通风量增加203m³/h;对K21风室13个机械阀进行扩径更换，通风量增加14m³/h,改造后总的通风量增加217m³/h。优化后，K12风室机械阀摆动正常，K21机械阀12#以下基本关闭状态，其它关闭一半状态。
通过优化整改，固定篦床熟料流动正常，二次风温提高23℃,三次风温度提高34.4℃。同时三次风阀开度增加300mm,降低系统阻力100~200Pa,窑内通风量明显增加。熟料结粒状况良好，出篦冷机熟料温度变化不明显。
3 效益分析
本次篦冷机改造费用如下：篦板模块加工费2.8万元，工艺材料、施工费7.4万元，空气炮增加费3.0万元，外协施工费3.65万元，合计16.85万元。
随着二次风温、三次风温的提高，经测算吨熟料标准煤耗可降低1.08kg。以年生产熟料168万t计算，可节省标煤1.08kg/t×168万t=1814t,每年可节省燃料费用为1814t×1300元/t=235.82万元。吨熟料发电量降低0.53度，每年少发电89万度，增加外网电采购费用=89万kWh×0.54元/kWh=48.08万元。篦冷机风机吨熟料电耗上升0.33kWh/t,年增加用电费用为168万t×0.33kWh×0.54元/kWh=29.94万元。合计每年可节省费用235.82-48.08-29.94=157.8万元。
4 结束语
公司通过对篦冷机固定篦床进行改造，改善二次风和三次风温度低的问题，提升篦冷机热回收效率，同时降低生产成本，取得较好的经济效益。
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