河南衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司座落在河南省衛(wèi)輝市，共有兩條天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司設(shè)計的5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線。一線于2005年投料生產(chǎn)，二線燒成系統(tǒng)于2008年4月26日首次投料，5月31日系統(tǒng)通過了性能達(dá)標(biāo)考核。

　　二線采用史密斯ATOX原料立磨，天津院最新設(shè)計的燒成窯尾系統(tǒng)，和國內(nèi)首臺采用富士摩根技術(shù)生產(chǎn)的篦冷機。

　　該篦冷機具有熟料輸送和熱交換效率高，生產(chǎn)運行成本低，使用壽命長且易于維護；模塊化設(shè)計，便于施工安裝；設(shè)備高度降低，土建費用低等優(yōu)點。

　　1． 篦冷機設(shè)計參數(shù)

　　產(chǎn)量：6000t/d

　　最大生產(chǎn)能力:6250t/d

　　最小連續(xù)生產(chǎn)能力 5700t/d

　　平均熟料粒度 25mm

　　正常冷卻機入口溫度  1370 oC

　　出料溫度 65 oC +環(huán)境溫度

　　沖程 300mm

　　沖程次數(shù)  4~6次/分鐘

　　熟料層厚度 約550mm

　　篦床有效面積  131.4m2

　　冷卻效率  75%

　　熟料破碎機 規(guī)格:  ? 1000x3900mm, 功率90kW

　　廠家要求配置六臺冷卻風(fēng)機，其設(shè)計參數(shù)如下：

　　一室風(fēng)機   風(fēng)量1020nm3/min,風(fēng)壓7500Pa,功率192kW 1臺

　　二室風(fēng)機   風(fēng)量1235nm3/min,風(fēng)壓6000Pa,功率186kW 1臺

　　三室風(fēng)機   風(fēng)量1795nm3/min,風(fēng)壓5500Pa,功率247kW 1臺

　　四室風(fēng)機   風(fēng)量1755nm3/min,風(fēng)壓5000Pa,功率220kW 1臺

　　五室風(fēng)機   風(fēng)量1560nm3/min,風(fēng)壓4750Pa,功率186kW 1臺

　　六室風(fēng)機   風(fēng)量1950nm3/min,風(fēng)壓4500Pa,功率220kW 1臺

　　天津院根據(jù)廠家提供的參數(shù)在設(shè)計時進行了儲備和修正，共選用九臺冷卻風(fēng)機，具體參數(shù)如下：

　　一室風(fēng)機   風(fēng)量65683 m3/h,風(fēng)壓7830Pa,功率220kW 1臺

　　二室風(fēng)機   風(fēng)量89095 m3/h,風(fēng)壓6000Pa,功率220kW 1臺

　　三室風(fēng)機   風(fēng)量53850m3/h,風(fēng)壓5500Pa,功率132kW 2臺

　　四室風(fēng)機   風(fēng)量57135m3/h,風(fēng)壓5000Pa,功率110kW 2臺

　　五室風(fēng)機   風(fēng)量93600m3/h ,風(fēng)壓4750Pa,功率200kW 1臺

　　六室風(fēng)機   風(fēng)量63483m3/h,風(fēng)壓4500Pa,功率1320kW 2臺

　　2． 設(shè)計理念

　　1）模塊化設(shè)計。即整體篦床是由若干造型美觀的標(biāo)準(zhǔn)模塊組裝而成，每個模塊是由若干篦板和一套風(fēng)量控制閥與四連桿傳動機構(gòu)組成，模塊尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸長2.0x寬0.4x高0.6m，各部件間實現(xiàn)最大限度通用。

　　2）入口段等動力學(xué)運動模式設(shè)計。這種設(shè)計基于物理學(xué)的摩擦定律，確保達(dá)到以下目的：

　?。╝）熟料在整個篦床上的均勻輸送，提高了入口段的熱交換效率;

　?。╞）不給雪人生根的基礎(chǔ)，減少了堆雪人現(xiàn)象。

　　3）篦板的梭式運動和四連桿機構(gòu)。四連桿驅(qū)動機構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)篦冷機的熟料靠活動篦板在固定篦板上往復(fù)運動，推動熟料前進，而是梭式運動，即篦板進行往復(fù)運動時，向前推動時所有的梭式篦板整齊地向出口方向運動，返回時，將分為三組，不相鄰的三列分為一組同時返回，三組篦板按順序依此三次返回。

　　四連桿傳動支撐裝置在使用中，能夠一直提供近乎100%的直線運動軌跡，特別適合梭式篦板，不會隨部件磨損而降低精度。其循環(huán)往復(fù)直線運動靠滑動軸承轉(zhuǎn)動而來，易于密封。系統(tǒng)維護簡單，費用低廉。

　　4） 漸進式風(fēng)量控制模塊：STAFF(stepped air flow function)。它包括：一個主通風(fēng)管；低氣流調(diào)節(jié)管，包括活塞；高氣流調(diào)節(jié)管，包括活塞；中等氣流指示管，包括活塞；根據(jù)要求調(diào)節(jié)空氣總量的調(diào)節(jié)孔和阻尼蓋，通過位置的調(diào)節(jié)補償物料層的阻力。

　　STAFF設(shè)計的理論依據(jù)：

　　Dp=V2r/2g=(Q/A)2r/2g

　　Dp--- 通過篦板及STAFF閥的壓降，

　　V--- 篦縫風(fēng)速

　　A---通風(fēng)面積

　　Q--- 冷卻風(fēng)量

　　r,g----均為常數(shù)，所以Q與AxDp1/2成正比例關(guān)系。

　　由上面公式可以看出，要獲得一定的冷卻風(fēng)量，與篦床的通風(fēng)面積有關(guān)。對于帶STAFF的篦板來說，篦板的通風(fēng)面積是固定的，因此冷卻風(fēng)量與STAFF的通風(fēng)面積有關(guān)。由下圖可以看出，STAFF的通風(fēng)面積包括：一個主通風(fēng)管、三個帶活塞的氣流調(diào)節(jié)管、一個扇形氣流調(diào)節(jié)孔。當(dāng)篦床上熟料層阻力較大、冷卻風(fēng)較小時，氣流調(diào)節(jié)管中的活塞自動下落，使篦床阻力下降，增加了冷卻風(fēng)量；而當(dāng)篦床上熟料層阻力較小、冷卻風(fēng)量較大時，氣流調(diào)節(jié)管中的活塞自動上升，使篦床阻力上升，減小了冷卻風(fēng)量，從而達(dá)到冷卻風(fēng)量恒定。

　　根據(jù)篦板阻力對空氣分配作用關(guān)系如下：

　　Vg/Vf=(Rf+Rr)/(Rg+Rr)=(500+100)/(200+400)=1/1

　　其中：Rr---粗粒阻力；

　　Rf---細(xì)粒阻力

　　Vf---通過細(xì)粒冷卻風(fēng)速

　　Vg---通過粗粒冷卻風(fēng)速

　　Rr---篦板阻力

　　其中：STAFF閥的阻力為Rr,可以在0~400mmH2O之間自動調(diào)節(jié)，根據(jù)熟料層進行補償。通過阻力的變化可以調(diào)節(jié)粗料側(cè)和細(xì)料側(cè)的阻力比，使得熟料層加篦板阻力維持恒定，達(dá)到冷卻空氣在料層上均勻分配的最佳狀態(tài)。

　　在活動篦板部分，每個篦板上都配有面積為400x400mm的STAFF，在入口固定端布滿了400x275mm的STAFF。

　　在實際生產(chǎn)中，還可以通過調(diào)節(jié)空氣總量，以及阻尼蓋的傾斜角度，來調(diào)整篦床的通風(fēng)量，滿足燒成系統(tǒng)的需要。

　　5）普通鋼材質(zhì)的平段用篦板

　　除了在高溫固定段采用耐熱鋼鑄造的耐高溫篦板外，之所以能在做梭式運動的平段篦板使用普通材質(zhì)的篦板，主要是由于橫槽高效氣流分布式篦板能容納一部分經(jīng)過冷卻的熟料，減輕了對篦板的高溫?zé)萍澳p。每塊篦板配置高度80mm耐熱鋼擋板，確保在接近篦板的最下面形成一層向輸送方向緩慢移動冷的薄的熟料墊層，使每塊篦板上熟料的料層厚度多達(dá)標(biāo)80mm。

　　6）液壓站控制系統(tǒng)：設(shè)計一套液壓傳動機構(gòu)，活動篦床僅為一段，只有一個篦速。這種全篦床的料層厚度一致性，使高溫段厚料層操作的同時，要求低溫段料層適當(dāng)減薄就不可能；反之，為了適應(yīng)低溫段料層不要太厚，高溫段的料層就不可能太厚。

　　3． 工作原理

　　冷卻機進口的固定端，為臺階式、橫縱向各布置十塊與水平方向有一定夾角的低阻力篦板。配合風(fēng)量控制閥，形成了獨有的等動力入口。由窯口落下的熟料，在物料壓力和重力作用下，在篦板的料墊上向前滑動并鋪開。該系統(tǒng)將熟料收集到有凹槽的篦板盒內(nèi)，水平噴射氣流在熟料所有孔隙中產(chǎn)生均勻等速而緩和的向上氣流，流態(tài)化細(xì)粉被吹到熟料層表面，使它們既不會循環(huán)向下而對篦板磨損，也不會滯留在粗料孔隙中影響空氣流動，所獲得的熟料層分布均勻，避免氣流短路。

　　冷卻機的傳動是水平的，通過水平穿梭篦板的往復(fù)式運動，保證熟料的均勻分布。

　　整個篦床采用迷宮式密封，不會產(chǎn)生漏料現(xiàn)象，故不設(shè)灰斗和拉鏈機。

　　冷卻機廢氣管到上設(shè)置了噴水降溫系統(tǒng)。

　　4． 調(diào)試使用情況

　　衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司二線燒成系統(tǒng)于4月26日首次投料。

　　4月27日發(fā)現(xiàn)篦板下各風(fēng)室液壓缸多處接頭漏油, 此時減料，不減風(fēng)，打開篦下風(fēng)室人孔門，人工進入篦下風(fēng)室緊固接頭。原因是油管路布置過急，軟管隨作篦板來回移動造成了接頭的滴漏。之后所有相同部位接頭壓緊緊固,效果顯著。

　　剛開始投料時堆起了雪人。之后在篦冷機落料易堆雪人側(cè)增設(shè)了人孔門，以便清理。

　　隨著投料的逐漸加大,篦速的給定也由原來的5次/分提至最高速6次/分。篦速反饋初期跟不上,總是徘徊在5次/分以下?，F(xiàn)場只得增開一臺液壓泵,效果不明顯,反饋仍在5.5次/分以下。廠家在中控運行畫面增設(shè)了篦冷機液壓系統(tǒng)壓力顯示，通過壓力反映運行中阻力的大小,可以粗略判斷料床厚度。為防止壓床，只得采取了減料措施。篦下風(fēng)壓或液壓壓力若短時內(nèi)過高時，現(xiàn)場人工手動同步推動換向閥，來快速推出篦床上面的物料。

　　30日五室下液壓缸掉,液壓缸底座緊固螺栓松動,螺帽沒有加止退墊圈,松動后造成活塞軸彎曲,進行了更換。之后對所有液壓缸底座緊固螺栓進行了更換,底座進行了加固。

　　上述幾天的運行，篦冷機液壓泵都是開了三臺，液壓油溫高達(dá)70 oC。后增設(shè)了四臺軸流風(fēng)機吹油箱散熱,效果不明顯。

　　這段時間的操作，明顯感覺一室易積料,十排固定篦板偏多,斜度偏小,出窯熟料易結(jié)大塊且不易走,操作時需不斷開空氣炮清堵。

　　5月10號，借助停窯機會，對篦冷機進行了檢修與改造。為了避免兩臺的風(fēng)機在料層厚篦下壓力高時，互相頂風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，即一臺工作電流高，另一臺工作電流低，三室篦下風(fēng)室加隔墻隔開。增設(shè)四、六室人孔門。對液壓行程進行了調(diào)整,由原來的245mm縮到210mm,目的是防止運動中的慣性碰撞。繼續(xù)對缸底座進行加固。更換了部分液桿防塵護罩,處理了部分干油管。對觀察窗部分玻璃進行了更換,由普通玻璃換為鋼化玻璃,加開了一些觀察窗,增設(shè)了許多照明點。篦冷機攝像頭部易積灰處增設(shè)了壓縮空風(fēng)吹掃裝置。

　　5月13日開始投料，液壓壓力在9MPa-11MPa之間。風(fēng)室壓力還較高。三室隔開后有點效果但不明顯,在篦下風(fēng)壓達(dá)到7000Pa時, 兩臺風(fēng)機運行電流由原來相差50A，降為30A，解決了其中一臺風(fēng)機跳停后難以再起動現(xiàn)象的發(fā)生。這可能是增加隔墻時沒有增設(shè)密封條的原因,相互還有些竄風(fēng)。

　　13日開始后兩天內(nèi)，先后三臺液壓泵出口過濾器殼體開裂。起初，中控室發(fā)現(xiàn)液壓力低,反饋略低于給定,但現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)地溝里面已流滿油,箱內(nèi)油位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,損失將近七桶液壓油。對三個過濾器進行了更換。之后電氣又專門做了液位油位報警，運行時油位指示進入中控室篦冷機畫面。廠家又重新對系統(tǒng)壓力做了標(biāo)定,出泵壓力由21MPa改為18MPa,同時調(diào)分配比例閥處壓力略高于出泵壓力,從而保正了分配比例閥體的安全運轉(zhuǎn)。此時開兩臺泵完全可以滿足生產(chǎn)要求,篦速給定6次/分基本不動，反饋也能跟上。

　　但當(dāng)窯投料到340t/h時，冷卻機開始出現(xiàn)大片紅料、冷卻效果較差。紅料一般出現(xiàn)在冷卻機兩側(cè)。起初認(rèn)為是兩側(cè)下面兩列扇型閥開度25％，偏小，因為其它八列扇型閥開度均為50％。停機后將兩側(cè)下面扇型閥開度調(diào)為50％，效果仍不明顯。其它部位也有紅料,一般為大塊紅料。

　　這段時間，停窯時進入冷卻機檢查，發(fā)現(xiàn)部分活動篦板的擋料板變形。原因是當(dāng)窯內(nèi)有大塊或掉窯皮時，由于篦板以不同的梭式往復(fù)推動熟料前行，大塊易將活動篦板的擋料板沖撞變形?，F(xiàn)場將部分擋料板降低了高度。

　　5月28日到5月31日，燒成系統(tǒng)通過了產(chǎn)量達(dá)標(biāo)考核驗收，投料穩(wěn)定在370~380t/h之間，連續(xù)運轉(zhuǎn)80多個小時。達(dá)標(biāo)時燒成系統(tǒng)操作畫面如下。此時紅料現(xiàn)象繼續(xù)存在，冷卻效果還是較差。

　　根據(jù)冷卻效果差這一現(xiàn)象，我們分析了原因，結(jié)合了設(shè)備廠家的意見，對冷卻機配風(fēng)系統(tǒng)進行了改造。增加了三臺冷卻風(fēng)機后，冷卻效果明顯，紅料現(xiàn)象消除，窯系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定在5800t/d以上?，F(xiàn)場改造后的冷卻風(fēng)機參數(shù)如下：

　　一室：4臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　二室：1臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：9-19No14D   流量：30040-42409m3/h

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　三室：2臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：9-38No11.6D   流量：41041-82080m3/h

　　全壓：7578-7349Pa     功率：220kW

　　四室：2臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/min

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　五室：1臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：4-68No12.5D   流量：60179-119491m3/h

　　全壓：5382-3783Pa     功率：185kW

　　六室：2臺風(fēng)機

　　風(fēng)機型號：5-47No12.2D   流量：34302-64706m3/h

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　5． 結(jié)語

　　河南衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司二線5000t/d燒成系統(tǒng)經(jīng)過天津院調(diào)試組和廠方的共同努力，熟料產(chǎn)量目前穩(wěn)定運行在5800t/d以上，質(zhì)量較好。冷卻機配風(fēng)量的加大和液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造后，國內(nèi)首臺采用富士摩根技術(shù)生產(chǎn)的篦冷機，目前運行平穩(wěn)，冷卻效果較好，消除了紅料現(xiàn)象。

　　由天津院和丹麥FONS公司共同開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的TCFC富士摩根技術(shù)生產(chǎn)的第四代穩(wěn)流步進式篦冷機技術(shù)領(lǐng)先，必將在水泥行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。