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        技術 | 篦冷機堆雪人問題分析及解決方案

        來源:《中國中材國際工程股份有限公司》 發布日期:2021/10/21 編輯:張翀
        核心提示:篦冷機堆雪人問題分析及解決方案

        前言


        篦冷機作為水泥燒成系統的主機設備之一,承擔著對熟料的冷卻、系統熱回收、輸送和破碎等主要功能。第四代篦冷機由于其良好的系統性能指標與優秀的機械性能,得到了眾多水泥廠業主的青睞。目前,國內已有多臺不同品牌型號的第四代篦冷機投入生產運行。通過多個項目現場調研,發現不同品牌型號第四代篦冷機整體運行良好,但是由于每個現場的水泥生產工藝的差異與操作方法的不同,個別項目現場存在堆雪人的問題。本文通過總結,分析堆雪人問題產生的原因,并給出改造方案與整改建議。


        一、堆雪人原因分析與處理措施


        “堆雪人”現象是篦冷機內常出現的一種工藝問題。“雪人”是指熟料從回轉窯窯口落到固定篦床上沒有及時被輸送走,在篦板上長時間堆積形成的大塊堆積料。“雪人”形成以后,嚴重影響固定篦板的通風狀態,導致熟料不能及時冷卻,表現為二次風溫較低,三次風溫較高,影響窯內通風、入窯二次風風量和風溫,熟料冷卻效果變差,熟料溫度較高,嚴重破壞燒成系統的穩定性。


        “雪人”的形成大致可以歸納為三方面的原因:進窯生料成分影響、操作不當和固定篦床結構或者配風問題。


        通過多個現場對比發現,進窯生料的化學成分跟“雪人”形成有最直接的關系。首先,當生料中堿含量過高或者鋁率(珊)過高時,熟料表面張力大幅度下降,結粒較差,飛砂料嚴重,熟料立升重也出現較為明顯的下降,這種狀態為“雪人”的形成提供了有利的條件;其次,入窯空氣不足或者用煤量較大,導致煤粉不能在窯內充分燃燒,造成煤粉在篦冷機的二次燃燒,最后,煤粉中有害成分S和Al₂O₃都會對熟料結粒與黏度產生較大影響,導致液相量增多。因此,在滿足生產需要時的情況下相應地調整配料,保持生料較高的飽和比,再提高SM,降低IM,盡量適應煤質的變化,緩和煤灰的影響,使用高硅率配料,從物料的成分因素上減輕堆“雪人”現象。


        操作不當也是引起堆“雪人”的重要原因。多數第四代篦冷機采用厚料層操作,正常運行時活動篦床熟料厚度能達到600~1000mm?;顒芋鞔擦蠈泳S持一定的厚度在某種程度上可以保證固定篦床上的熟料厚度,避免窯口落下的高溫熟料與篦板直接接觸生根,大大減小了堆“雪人”的可能性。固定篦床風機使用過大,固定篦床上積料比較薄時,熟料很容易吹穿,造成熟料急冷效果不好,同時大量冷風混入窯中,造成二三次風溫偏低以及煤粉燃燒不充分,很容易造成飛砂料和堆“雪人”現象,因此,控制固定篦床風機適當的開度可以減少“雪人”的產生。


        固定篦床結構和配風問題也是造成堆“雪人”的主要原因。熟料從窯口落下,直接散落到固定篦床上,固定篦床是熟料的直接受料區,篦床的結構對于熟料的冷卻至關重要。經調查發現,多數堆“雪人”頻繁的現場固定篦床的結構設置不是很合理。固定篦床的角度和風室分區,固定篦板的開孔率、出風角度、出風風量與風速、出風均勻性等都會影響固定篦床熟料的厚度和熟料的冷卻效果。某公司的固定篦床根據需要將整個供風區域劃分為多個小區域,每個分區單獨供風,且每個分區的風量可手動調節,進而控制各區域的風量和風速,實現精準供風,優化空氣分布,顯著提高了熱回收效率。同時固定篦板采用斜向上的出風形式,采用鑄造與焊接相結合的制造工藝,篦板開孔率大大減小,篦縫的均勻性顯著提高,篦板出風速度和阻力明顯增大,固定篦板的料層厚度更容易得到保證,對于物料的適應性也更強,對于操作員的要求也較低。多數堆“雪人”頻繁的現場通過改造,采用該公司的固定篦床結構后,堆“雪人”的次數明顯減少。


        二、常用雪人清理裝置


        對于清理“雪人”措施,目前主流的方法有兩種,一種是空氣炮裝置,一種是配置液壓系統的機械推雪人裝置。


        空氣炮系統對于預防“雪人”的形成有很好的效果,對于小“雪人”也有一定的清理作用。通過觀察現場堆“雪人”的情況,發現有些位置很容易形成雪人,因此有針對性的設置噴嘴可以發揮空氣炮系統的最大作用。對于極容易堆“雪人”的地方,可以使用大沖擊力的空氣炮。多層次,無死角空氣炮的布置可以有效的清除“雪人”,具體布置見圖1。空氣炮系統通常采用控制時間間隔的方式來實現“清堆”和預防“雪人”的作用,間隔時間可以根據現場實際情況進行設置,對于經常堆雪人的現場,可以每隔5~10min運行空氣炮系統一次,對于偶爾堆雪人的現場,可以設置為手動模式,看到有小“雪人”形成或者有形成的趨勢時,手動操作清除“雪人”。


        圖1 空氣炮布置圖


        液壓推桿裝置是清除大“雪人”的最有效方式。液壓推桿裝置由閥板、支撐平臺、殼體密封、托輪裝置、導向輪裝置以及液壓系統等幾個重要部件組成。閥板是液壓推桿的核心部件,閥板端部采用耐熱鋼板焊接加工制作而成,精確地控制閥板尺寸,保證閥板與殼體密封的間隙,加上殼體密封裝置,可有效減少漏灰、漏料;閥板里面澆筑耐火材料,保證閥板的強度與剛度,防止閥板受熱變形;閥板尾部配有配重塊,加上壓輪裝置,防止翹頭現象發生。


        目前閥板的最大有效行程達到1.2m,可滿足各個現場的配置需求。液壓推桿裝置多采用傾斜安裝的方式,傾斜角度與固定篦床角度相同,距離固定篦板的高度大致為300~400mm,對于在行程范圍之內的“雪人”,液壓推桿裝置可一次性將其從根部推倒,對于超過有效行程的“雪人”,采用多次反復運動的方式將其清除,通過多次的反復運動,閥板通過擠壓物料進而推動“雪人”,“雪人”一旦脫離固定篦床,就會被活動篦床輸送到破碎機。


        目前,通常采用空氣炮系統和液壓推桿裝置相結合的方式,液壓推桿裝置負責清理大塊料和大的“雪人”,空氣炮系統布置在液壓推桿的行程范圍之外,負責預防“雪人”的形成和和清理小“雪人”,兩者相互配合,基本解決了雪人的清理問題。


        除了上述主流的兩種方法外,還有在固定篦板下增設噴吹系統的措施。每個固定篦板下全部設有特殊的雙路閥門,正常情況下,篦板正常供風;需要的時候,又可以通過轉換閥門,空氣炮通過篦板進行噴吹動作。這種方法在一定程度上起到了清理“雪人”的作用,但是對于大的“雪人”效果不佳。同時空氣炮工作時,會將篦板上的熟料全部吹走,使篦板直接裸露,增大了高溫熟料與篦板的接觸機會,進一步加劇了“雪人”的形成,同時影響系統的穩定性,存在一定的弊端。


        三、其他預防“雪人"形成的方法


        固定篦床采用馬蹄形的澆注料更利于熟料在篦板上的均布。經各個現場觀察總結,馬蹄形的斜坡上比較容易堆積“雪人”,因此盡可能的將斜坡的角度加大,盡量大于物料的休止角,更有利于物料的輸送,減少物料的堆積。在加大斜坡角度的同時,減小固定篦床馬蹄形頭部縮口尺寸,也有利于物料的分布,減少堆雪人的頻率。目前6000t/d熟料生產線的縮口只有2600mm,然后逐漸擴展到4800mm,經多個現場實踐證明,減小縮口尺寸確實可以減小堆雪人頻率。


        四、結語


        由于篦冷機運行環境復雜,每個項目生料成分差異較大,水泥生產工藝也不盡相同,所以造成篦冷機堆“雪人”的原因也各不相同。每個項目應根據實際情況逐個調整,排除各方面的原因,找到堆“雪人”的關鍵,才能徹底解決問題。治理篦冷機堆雪人應以預防為主,處理為輔。良好的結構設計,合理的生料配料比,正確的操作方法是保證篦冷機不堆雪人的關鍵。


        作者:王開俊,黃冬,沈孝忠,張征,李金柱,景國泉,樊猛猛

        來源:《中國中材國際工程股份有限公司》

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