Sinowalk型第四代篦冷机的调试

盛迎来，代能柒，沈飞，王文喜

我公司1号回转窑由天津水泥工业设计研究院有限公司设计，2004年3月投产，采用TC型第三代篦冷机。篦冷机经过多年的运行，设备严重老化，故障率高，检修维护工作量大，熟料冷却效果不好，出篦冷机熟料温度高，制约了窑系统的长期高效稳定运行。为提高生产线工作效率，改善经济技术指标，公司决定采用Sinowalk型第四代篦冷机，对原TC型第三代篦冷机进行升级改造。

在与设计单位和施工单位的通力合作下，技改工程从2020年3月20日开始，2020年4月19日结束，历时30d完成，创造了我公司同类型技改最短施工工期记录。

1 篦冷机基本情况

1.1 改造前TC型篦冷机的基本情况

（1）TC型第三代篦冷机篦床面积119.3m2，冷却面积偏小；产量一般在5 800t/d左右；单位负荷高达48.6t/d.m2，负荷偏大。

（2）熟料冷却效果差，出冷却机熟料温度较高，一般在130℃～180℃左右；热回收效率较低，一般在67%左右。

（3）篦板梁、活动框架变形，液压系统元件老化、故障率较高，检修、更换篦板等项目工作量大。

（4）备件消耗量较高，每年备件消耗费用达60～70万元。

1.2 第三代与第四代篦冷机的基本构造

Sinowalk型第四代篦冷机为行进式稳流冷却机，型号为SCLW4-9X13-RC，具有熟料输送效率高、机械运转率高、生产运行成本低、热回收效率高、模块化设计和安装、制造安装精度高等特点。固定篦床采用高速射流篦板并配套稳流阀，急冷效果好。活动篦床水平布置，分列步进式输送熟料，篦床由数列篦板组成，每列有前、后两个液压缸同步驱动，各列篦板可独立运动，卸料端设有辊式熟料破碎机。

TC型第三代篦冷机与Sinowalk型第四代篦冷机主要技术参数对比见表1。

表1 TC型第三代篦冷机与Sinowalk型第四代篦冷机主要技术参数对比

2 技改方案及施工

依据施工单位制定的篦冷机技改方案，原施工周期为44d，施工方案大致分为以下六个部分：

（1）拆除原有篦冷机篦床，约需10d。

（2）施工辊式破碎机土建基础及风机基础，约需7d。

（3）安装篦冷机机械、电气设备，约需13d。

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（4）施工篦冷机耐火材料，约需5d。

（5）安装液压系统及干油润滑系统，约需7d。

（6）调试篦冷机、风机及其附属设备，约需2d。

考虑到全年生产任务和市场销售等因素，我公司与天津水泥院旗下的篦冷机制造厂家充分沟通交流后，与施工方一道重新细化了施工计划。经科学合理调度人员、机具，强化协调机制，详细排定交叉作业节点计划，最终在30d内完成了技改工作。

3 技改后存在的问题

技改后，1号窑篦冷机运行初期状况较差，主要存在以下问题：

（1）空气炮安装位置不合理，篦冷机固定段北侧斜墙频繁出现堆“雪人”现象。

（2）熟料拉链机上细红料偏多，篦冷机存在“红河”现象。

（3）熟料结粒差，粉料多，5～25mm正常熟料颗粒较少，细颗粒熟料温度较高，偶尔会＞200℃。

（4）篦冷机热回收效率较低，二次风温约1 100℃，三次风温约900℃左右，窑前飞砂严重。

4 调试方案

针对篦冷机改造后存在的问题，我公司与天津水泥院多次召开分析研讨会，共同分析原因，制定了调试方案。

4.1 调整空气炮位置

虽然在改造前已考虑了堆“雪人”问题，在篦冷机固定段布置了空气炮，但是由于改造后固定段篦床的高度整体下降较多，斜墙的角度变小，实际的熟料落料点比预想的偏移较多，造成空气炮出现工作盲区，导致北侧斜墙频繁堆“雪人”，现场劳动强度增加且安全风险较大。8月份，公司利用回转窑临时停机检修时机，根据现场实际情况，对空气炮位置进行了调整，同时对空气炮工作程序进行了组态优化，使空气炮既可间歇工作，也可整体工作。调整空气炮位置后，未再出现过堆“雪人”影响窑操作的情况。

4.2 调整篦床

篦冷机存在“红河”现象，是造成细料侧熟料温度高的主要原因。按Sinowalk型第四代篦冷机处理“红河”的方法，缩短细料侧边部两列篦板的行程，延长细料侧熟料的停留时间；同时，关小固定斜坡最前端一排稳流阀的开度，避免送风“短路”，强化固定篦床细料侧的急冷。

4.3 调整篦冷机操作

（1）投产初期，因熟料结粒差，冷却不好，二、三次风温度低，操作中将篦冷机二室料层风压从8.5kPa提高至9.5kPa，尝试通过提高料层厚度，达到提高二次风温和降低熟料温度的目的。但调整后，二次风温未见明显变化，反而出现拉链机料层不均、熟料温度更高的现象，调整方向有误。随即将篦冷机二室料层风压从9.5kPa降至8.2kPa，降低料层厚度后，料层透气性变好，拉链机料层稳定，熟料温度也有所好转。

（2）因熟料温度高，篦冷机风机总运行电流达2 850A，电耗高，亦未达到预期的冷却效果。在篦冷机风压和料层厚度稳定后，决定逐步优化篦冷机用风。为了提升熟料急冷效果，技改前，在操作第三代篦冷机时，一直将固定篦床风机开足。技改后，固定篦床风压达到14kPa以上，若风机开度全开，高压风将穿透熟料层，裹挟大量飞砂料进入窑内，影响火焰形状，降低窑内温度，循环反复，导致窑工况恶化，熟料结粒更差。经分析后，将固定篦床风机挡板开度关至60%～70%，风压控制在12.5kPa以内，同时增加高温段风机用风，减少低温段风机用风。调整后，风机总运行电流降至2 700A左右，窑前飞砂明显减少，二、三次风温更加稳定。

（3）针对窑内温度低，熟料结粒差的情况，在窑的操作上，增加了窑头煤用量，将三次风挡板开度从60%关至40%，增加窑内通风和煅烧。由于所使用的原煤灰分达到28%～30%，煤质较差，增加窑头用煤后，在窑前温度偏低的情况下，窑尾结皮明显增多。为保证窑内通风良好，增加了现场清理结皮的频次。调整后，窑前温度提升，二次风温上升至1 150℃左右，熟料结粒明显改善，熟料温度有所下降，窑尾结皮现象逐步好转。

4.4 调整煤质

硫碱比是指熟料中硫含量和碱含量的比例，硫碱比=w（SO3）/[0.658w（K2O）+w（Na2O）]。若燃料带入的硫含量比较高，原料中带入的碱含量偏低，窑系统内的硫循环富集，则会造成熟料中硫碱比过高。熟料硫碱比过高，会增加熟料液相量，降低液相粘度和表面张力，降低熟料颗粒之间的粘着力，导致熟料颗粒结构疏松，物料在窑内滚动时难以形成较大颗粒，或即便形成较大颗粒后，也会由于多次滚动而散开，从而产生大量细粉，窑前飞砂严重。熟料硫碱比正常应控制在0.8～1.0左右。

我公司使用的原煤以祁南煤为主，平均硫含量为0.9%左右，硫含量偏高，最高达1.2%，熟料硫碱比达到1.3～1.5，熟料飞砂料严重。通过改变进厂原煤品种，进厂原煤以桃园煤（硫0.6%左右）、朱仙庄煤（硫0.2%左右）为主，搭配少量祁南煤，将原煤硫含量控制在0.6%左右，保证了熟料硫碱比控制在1.0以内，减少了熟料飞砂料，熟料结粒状况明显改善。

4.5 调整配料

从配料方面分析，若熟料SM值过高，也容易产生飞砂料。SM值表征的是在煅烧过程中或在烧成带内，物料固相与液相的比例。在1 400℃以上时，熔融物料中的固相为C3S和C2S，SiO2基本上存在于固相中，液相则包括了全部的Al2O3和Fe2O3。若熟料SM值过高，则表征熟料液相量偏少，不足以使物料结成大的颗粒，熟料颗粒比较细小，容易产生飞砂料。

针对配料问题，公司调整了配料方案，提高了生料的易烧性，以期进一步改善熟料结粒情况，降低熟料温度。原料配料成分见表2，煤粉工业分析结果见表3，物料配比情况见表4，熟料化学成分及率值见表5。

表2 原料配料成分，%

表3 煤粉工业分析结果

表4 物料配比情况

表5 熟料化学成分（%）及率值

调整配料主要是为了适当降低熟料SM值，增加熟料Fe2O3含量，加强熟料的结粒能力。从分析结果来看，调整配料后，熟料结粒情况明显改善，达到了优化配料方案的目的。

5 结语

经调试，Sinowalk型第四代篦冷机的设备性能得到了充分发挥。出篦冷机熟料结粒较好且比较均匀，熟料温度明显下降，正常粒径的熟料温度在80℃～130℃之间，热回收效率明显提高，二次风温提升至1 200℃以上，三次风温提升至980℃左右。调试前后熟料温度及结粒情况见图1，调试前后1号窑操作画面对比见图2。

图1 调试前后熟料温度及结粒情况

图2 调试前后1号窑操作画面

截止目前，调试后的1号窑篦冷机已稳定运行了1年多，取得了预期效果，达到了技改目标。我公司总结了篦冷机改造的一些经验，列举如下，供类似项目参考。

（1）因带尾置辊式破碎机的篦冷机无法对破碎后的熟料进行二次冷却，导致拉链机上仍然会出现大块熟料破碎后的红料，温度很高。如场地条件和资金投入允许，使用带中置辊式破碎机的篦冷机是最佳选择，能够彻底解决“红料”的问题，冷却效果更好，工艺运行指标更优。

（2）如采用尾置辊式破碎机，篦床改造为二段式会更加灵活，一、二段之间留有一定的高度差，可满足应急操作时的空间需要。

（3）当飞砂料较多时，高温、高压风裹挟飞砂料进入窑内，增加了窑的通风阻力，加剧了对窑口浇注料的冲刷磨损，缩短了浇注料的使用周期。操作中应注意固定篦床用风，风机压头选型不宜过高。

（4）因改造后篦冷机冷却效率提升，发电AQC入口温度上升70℃～80℃，为保证锅炉安全运行，需要进行阶段性补冷风降温，导致热量损失。在篦冷机改造时，应同步对发电取风管道进行优化，适当增加低温段取风量，避免补冷风，减少系统热损失。

（5）本次改造，所有风机均未采用变频调速，在环境温度较低时，低温段风机开度只有25%～50%，不利于节能。对于风门开度长期＜70%的低温段风机，建议优先采用节能的变频调节方式。