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(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)的5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)。一線(xiàn)于2005年投料生產(chǎn)，二線(xiàn)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(guò)了性能達(dá)標(biāo)考核。

　　二線(xiàn)采用史密斯ATOX原料立磨，天津院最新設(shè)計(jì)的燒成窯尾系統(tǒng)，和國(guó)內(nèi)首臺(tái)采用富士摩根技術(shù)生產(chǎn)的篦冷機(jī)。

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

　　1． 篦冷機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)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(jī) 規(guī)格:  ? 1000x3900mm, 功率90kW

　　廠家要求配置六臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，其設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

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

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

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

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

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

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

　　天津院根據(jù)廠家提供的參數(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了儲(chǔ)備和修正，共選用九臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)，具體參數(shù)如下：

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

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

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

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

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

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

　　2． 設(shè)計(jì)理念

　　1）模塊化設(shè)計(jì)。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(gè)模塊是由若干篦板和一套風(fēng)量控制閥與四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，模塊尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸長(zhǎng)2.0x寬0.4x高0.6m，各部件間實(shí)現(xiàn)最大限度通用。

　　2）入口段等動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)模式設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)基于物理學(xué)的摩擦定律，確保達(dá)到以下目的：

　　（a）熟料在整個(gè)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(yùn)動(dòng)和四連桿機(jī)構(gòu)。四連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)篦冷機(jī)的熟料靠活動(dòng)篦板在固定篦板上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)熟料前進(jìn)，而是梭式運(yùn)動(dòng)，即篦板進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，向前推動(dòng)時(shí)所有的梭式篦板整齊地向出口方向運(yùn)動(dòng)，返回時(shí)，將分為三組，不相鄰的三列分為一組同時(shí)返回，三組篦板按順序依此三次返回。

　　四連桿傳動(dòng)支撐裝置在使用中，能夠一直提供近乎100%的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，特別適合梭式篦板，不會(huì)隨部件磨損而降低精度。其循環(huán)往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)靠滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)而來(lái)，易于密封。系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉。

　　4） 漸進(jìn)式風(fēng)量控制模塊：STAFF(stepped air flow function)。它包括：一個(gè)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(guò)位置的調(diào)節(jié)補(bǔ)償物料層的阻力。

　　STAFF設(shè)計(jì)的理論依據(jù)：

　　Dp=V2r/2g=(Q/A)2r/2g

　　Dp--- 通過(guò)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(duì)于帶STAFF的篦板來(lái)說(shuō)，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(gè)主通風(fēng)管、三個(gè)帶活塞的氣流調(diào)節(jié)管、一個(gè)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(shí)，氣流調(diào)節(jié)管中的活塞自動(dòng)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(shí)，氣流調(diào)節(jié)管中的活塞自動(dòng)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(duì)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(guò)細(xì)粒冷卻風(fēng)速

　　Vg---通過(guò)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(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)熟料層進(jìn)行補(bǔ)償。通過(guò)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(dòng)篦板部分，每個(gè)篦板上都配有面積為400x400mm的STAFF，在入口固定端布滿(mǎn)了400x275mm的STAFF。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)空氣總量，以及阻尼蓋的傾斜角度，來(lái)調(diào)整篦床的通風(fēng)量，滿(mǎn)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(yùn)動(dòng)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(guò)冷卻的熟料，減輕了對(duì)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(dòng)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(jì)一套液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，活動(dòng)篦床僅為一段，只有一個(gè)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(shí)，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(jī)進(jìn)口的固定端，為臺(tái)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(dú)有的等動(dòng)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(dòng)并鋪開(kāi)。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(huì)循環(huán)向下而對(duì)篦板磨損，也不會(huì)滯留在粗料孔隙中影響空氣流動(dòng)，所獲得的熟料層分布均勻，避免氣流短路。

　　冷卻機(jī)的傳動(dòng)是水平的，通過(guò)水平穿梭篦板的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，保證熟料的均勻分布。

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

　　冷卻機(jī)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(xiàn)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(shí)減料，不減風(fēng)，打開(kāi)篦下風(fēng)室人孔門(mén)，人工進(jìn)入篦下風(fēng)室緊固接頭。原因是油管路布置過(guò)急，軟管隨作篦板來(lái)回移動(dòng)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(kāi)始投料時(shí)堆起了雪人。之后在篦冷機(jī)落料易堆雪人側(cè)增設(shè)了人孔門(mén)，以便清理。

　　隨著投料的逐漸加大,篦速的給定也由原來(lái)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。現(xiàn)場(chǎng)只得增開(kāi)一臺(tái)液壓泵,效果不明顯,反饋仍在5.5次/分以下。廠家在中控運(yùn)行畫(huà)面增設(shè)了篦冷機(jī)液壓系統(tǒng)壓力顯示，通過(guò)壓力反映運(yùn)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(shí)內(nèi)過(guò)高時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)同步推動(dòng)換向閥，來(lái)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(dòng),螺帽沒(méi)有加止退墊圈,松動(dòng)后造成活塞軸彎曲,進(jìn)行了更換。之后對(duì)所有液壓缸底座緊固螺栓進(jìn)行了更換,底座進(jìn)行了加固。

　　上述幾天的運(yùn)行，篦冷機(jī)液壓泵都是開(kāi)了三臺(tái)，液壓油溫高達(dá)70 oC。后增設(shè)了四臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)吹油箱散熱,效果不明顯。

　　這段時(shí)間的操作，明顯感覺(jué)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(shí)需不斷開(kāi)空氣炮清堵。

　　5月10號(hào)，借助停窯機(jī)會(huì)，對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行了檢修與改造。為了避免兩臺(tái)的風(fēng)機(jī)在料層厚篦下壓力高時(shí)，互相頂風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，即一臺(tái)工作電流高，另一臺(tái)工作電流低，三室篦下風(fēng)室加隔墻隔開(kāi)。增設(shè)四、六室人孔門(mén)。對(duì)液壓行程進(jìn)行了調(diào)整,由原來(lái)的245mm縮到210mm,目的是防止運(yùn)動(dòng)中的慣性碰撞。繼續(xù)對(duì)缸底座進(jìn)行加固。更換了部分液桿防塵護(hù)罩,處理了部分干油管。對(duì)觀察窗部分玻璃進(jìn)行了更換,由普通玻璃換為鋼化玻璃,加開(kāi)了一些觀察窗,增設(shè)了許多照明點(diǎn)。篦冷機(jī)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(kāi)始投料，液壓壓力在9MPa-11MPa之間。風(fēng)室壓力還較高。三室隔開(kāi)后有點(diǎn)效果但不明顯,在篦下風(fēng)壓達(dá)到7000Pa時(shí), 兩臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流由原來(lái)相差50A，降為30A，解決了其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)跳停后難以再起動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。這可能是增加隔墻時(shí)沒(méi)有增設(shè)密封條的原因,相互還有些竄風(fēng)。

　　13日開(kāi)始后兩天內(nèi)，先后三臺(tái)液壓泵出口過(guò)濾器殼體開(kāi)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(chǎng)發(fā)現(xiàn)地溝里面已流滿(mǎn)油,箱內(nèi)油位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,損失將近七桶液壓油。對(duì)三個(gè)過(guò)濾器進(jìn)行了更換。之后電氣又專(zhuān)門(mén)做了液位油位報(bào)警，運(yùn)行時(shí)油位指示進(jìn)入中控室篦冷機(jī)畫(huà)面。廠家又重新對(duì)系統(tǒng)壓力做了標(biāo)定,出泵壓力由21MPa改為18MPa,同時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)開(kāi)兩臺(tái)泵完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,篦速給定6次/分基本不動(dòng)，反饋也能跟上。

　　但當(dāng)窯投料到340t/h時(shí)，冷卻機(jī)開(kāi)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(jī)兩側(cè)。起初認(rèn)為是兩側(cè)下面兩列扇型閥開(kāi)度25％，偏小，因?yàn)槠渌肆猩刃烷y開(kāi)度均為50％。停機(jī)后將兩側(cè)下面扇型閥開(kāi)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(shí)間，停窯時(shí)進(jìn)入冷卻機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)部分活動(dòng)篦板的擋料板變形。原因是當(dāng)窯內(nèi)有大塊或掉窯皮時(shí)，由于篦板以不同的梭式往復(fù)推動(dòng)熟料前行，大塊易將活動(dòng)篦板的擋料板沖撞變形?，F(xiàn)場(chǎng)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(guò)了產(chǎn)量達(dá)標(biāo)考核驗(yàn)收，投料穩(wěn)定在370~380t/h之間，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)80多個(gè)小時(shí)。達(dá)標(biāo)時(shí)燒成系統(tǒng)操作畫(huà)面如下。此時(shí)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(jiàn)，對(duì)冷卻機(jī)配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。增加了三臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)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(chǎng)改造后的冷卻風(fēng)機(jī)參數(shù)如下：

　　一室：4臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　二室：1臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：11464-9878Pa     功率：220kW

　　三室：2臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：7578-7349Pa     功率：220kW

　　四室：2臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　五室：1臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：5382-3783Pa     功率：185kW

　　六室：2臺(tái)風(fēng)機(jī)

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

　　全壓：5798-4216Pa     功率：110kW

　　5． 結(jié)語(yǔ)

　　河南衛(wèi)輝天瑞水泥有限公司二線(xiàn)5000t/d燒成系統(tǒng)經(jīng)過(guò)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(yùn)行在5800t/d以上，質(zhì)量較好。冷卻機(jī)配風(fēng)量的加大和液壓系統(tǒng)的技術(shù)改造后，國(guó)內(nèi)首臺(tái)采用富士摩根技術(shù)生產(chǎn)的篦冷機(jī)，目前運(yùn)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(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)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(jìn)式篦冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)先，必將在水泥行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。