CP1250/1250新型冷卻機(jī)及其在我公司的應(yīng)用<二>
2000-10-13 00:00
2．2
CP1250/1250篦冷機(jī)特點(diǎn)
2．2．1 魚刺梁充氣系統(tǒng)
傳統(tǒng)篦冷機(jī)供風(fēng)不足，這主要是指不能針對篦床整個(gè)寬度上的不同阻力來供風(fēng)。魚刺梁充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的在于保證篦床均勻供風(fēng)，消除“吹穿”、“紅河”現(xiàn)象的出現(xiàn)。其充氣方式分為兩種：氣室充氣和篦板下直接充氣，見圖3所示：
圖3 魚刺梁充氣系統(tǒng)的充氣方式
表示活動(dòng)篦板，陰影部分表示直接充氣區(qū)域
圖4 魚刺梁充氣系統(tǒng)的篦板分布
一段篦床熱回收帶按照其不同的功能可劃分為三個(gè)區(qū)域：最前端為窯卸料區(qū)；之后為二次風(fēng)抽取區(qū)和三次風(fēng)抽取區(qū)。不同區(qū)域?qū)Τ錃庥兄煌囊螅ㄒ妶D4）。如在卸料區(qū)采用三排固定排篦板以形成固定的料層保護(hù)篦板，采用脈沖充氣防止在窯卸料區(qū)中心形成料堆而保持均勻的料床。
圖5 活動(dòng)篦板排結(jié)構(gòu)
在整個(gè)第一室高溫區(qū)域內(nèi)，全部采用直接充氣法，使熟料得以驟冷。對于活動(dòng)篦板排，充氣梁與供風(fēng)管道通過軟連接實(shí)現(xiàn)直接充氣，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖5所示。
另外在一室設(shè)置了1臺(tái)密封風(fēng)機(jī)對篦床鼓入有一定壓力的密封空氣，其目的：一是在氣室中形成平衡壓力，防止冷卻空氣通過篦板間隙流回氣室，即未通過料床；二是在密封氣通過時(shí)可冷卻漏料并減少漏料。
2．2．2 特殊的篦板設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)冷卻機(jī)篦板的不足在于大量冷卻空氣會(huì)通過不均勻的熟料層中的薄層部分或粗料部分（即“阻力小”的部分）逸出，致使熾熱的熟料難以均勻冷卻，無法控制的高速氣流可能使細(xì)熟料流態(tài)化或短路，形成“紅河”、“吹穿”的現(xiàn)象，從而使冷卻狀況進(jìn)一步惡化。針對這一問題，CP公司在我公司用CP1250/1250篦冷機(jī)中采用了“Mulden plate”高阻篦板，其主要特點(diǎn)有：
（1）高阻力、低漏料。這種凹槽形篦板形成一個(gè)“Pocket”，增加了氣流通過時(shí)的阻力——阻力篦板，使得料層阻力的變化對冷卻空氣的分布影響大為減小。普通篦板上部受熱較下部強(qiáng)烈，而下部冷卻較好，從而篦板容易向下彎曲，熟料卸落區(qū)域出現(xiàn)沖蝕磨損。“Mulden Plate”篦板的設(shè)計(jì)使蓋板與基架分離，消除了彎曲變形，篦板間隙控制在2mm～4mm范圍內(nèi)，大大避免了熟料沖蝕引起的磨損，篦板壽命較傳統(tǒng)型延長近2倍，同時(shí)蓋板磨損后易于更換。
圖6 篦板防側(cè)漏結(jié)構(gòu)
（2）側(cè)部抗漏料。篦板側(cè)部是篦冷機(jī)受磨損最嚴(yán)重的部分，磨損后細(xì)料沿著篦板側(cè)部的縫隙漏料，從而更加速了這種磨損而形成惡性循環(huán)。CP公司的抗側(cè)漏篦板結(jié)構(gòu)見圖6，兩塊篦板互相搭接，固定篦板之間幾乎沒有縫隙，活動(dòng)篦板間隙在2mm～4mm左右，以保證其運(yùn)動(dòng)。這樣大大減少了側(cè)部漏料。
（3）減慢低阻力區(qū)的料流速度考慮。在窯的卸料過程中，粗、細(xì)料會(huì)分離，整個(gè)料床的阻力是不均勻的，在阻力低的區(qū)域(例如活動(dòng)排的外側(cè))冷卻空氣的速度會(huì)增加，相應(yīng)的熱交換就很低。尤其在出現(xiàn)細(xì)料側(cè)物料的流態(tài)化——“紅河”現(xiàn)象時(shí)，熟料以超常的速度通過冷卻機(jī)而導(dǎo)致低的冷卻及熱回收效率。為此，將活動(dòng)排外側(cè)的“Mulden Plate”板適當(dāng)以“Stopper”篦板取代，這樣可有效的減慢料流的速度，并改變其運(yùn)動(dòng)的方向。
（4）防止卸料區(qū)邊部冷卻空氣的逸出措施。由于窯的卸料特點(diǎn)，在窯口會(huì)形成熟料料錐而導(dǎo)致邊部阻力小于中部，冷卻空氣會(huì)大量從邊部逸出。為此，CP公司采用Narrow Plate(即用蓋板覆蓋“Mulden Plate”的“Pockets”)后可阻止冷空氣從邊部逸出。
3 系統(tǒng)操作自動(dòng)控制回路
CP1250/1250新型篦冷機(jī)除了采用上述的特殊設(shè)計(jì)外，在控制手段上還采取了篦速優(yōu)化調(diào)節(jié)等措施，以進(jìn)一步保證篦床均勻供風(fēng)和冷卻機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3．1 篦速的控制
CP型冷卻機(jī)采用了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有運(yùn)行平穩(wěn)、慣性小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和頻繁換向，尤其是比例調(diào)節(jié)閥技術(shù)的應(yīng)用，可及時(shí)調(diào)整篦速，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。從窯內(nèi)卸落的高溫物料直接落在篦板上，料層厚度發(fā)生變化時(shí)，篦床上的阻力是不同。根據(jù)阻力變化迅速調(diào)節(jié)篦速，使料床厚度穩(wěn)定?；谶@一原理，在冷卻機(jī)操作時(shí)采用第一室直接充氣風(fēng)機(jī)的壓力來監(jiān)測料床的厚度變化。當(dāng)實(shí)際壓力低于設(shè)定值時(shí)，表明料層太薄，比例閥將自動(dòng)減慢篦速以使料層增厚；反之，當(dāng)實(shí)際壓力高于設(shè)定值時(shí)，表明料層太厚，比例閥將自動(dòng)加快篦速而將料層推薄。這樣保證了穩(wěn)定的料床厚度，穩(wěn)定了篦冷機(jī)的運(yùn)行并可獲得穩(wěn)定的二、三次風(fēng)溫。CP篦冷機(jī)操作要求：控制風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為9 kPa～9.5 kPa；料層厚度800 mm左右，以提高熱回收效率；一段篦床最小沖程次數(shù)為4次/min～5次/min，二段的篦速自動(dòng)調(diào)節(jié)至一段的1.1倍。在實(shí)際操作中，窯況未穩(wěn)定時(shí)如開窯、停窯階段可采用手動(dòng)控制篦速，窯正常運(yùn)行后投入上述回路。
3.2 輥式破碎機(jī)的控制
CP冷卻機(jī)采用中間輥式破碎機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尾端錘式破碎機(jī)，其設(shè)計(jì)思想是：在熱態(tài)下熟料易于破碎，破碎后的熟料由于比表面積的增加而使其冷卻效果更好，尤其是大塊熟料或窯皮經(jīng)中間破碎后得以充分冷卻，有利于輸送及儲(chǔ)存。本系統(tǒng)破碎機(jī)配置了5個(gè)輥?zhàn)?，其運(yùn)動(dòng)模式有兩種，見圖7所示。
圖7 輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)模式
調(diào)試過程中兩種模式均采用過。從運(yùn)行情況看，以 A 模式較好，即#1輥?zhàn)幼鬏斔洼仯?xì)料可直接落入二段篦床，大部分粗料被輸送至#2與#3輥間的破碎區(qū)破碎。在窯產(chǎn)量不超過4000 t/d的情況下, #4與#5輥間的破碎區(qū)物料較少。
我們也嘗試過B模式，大部分物料在#1與#2輥間的破碎區(qū)破碎，#3與#4輥間破碎區(qū)物料很少，#5輥上幾乎無料。這種荷載的不均勻?qū)?1和#2輥的壽命不利。
輥?zhàn)油ㄟ^液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/min。輥?zhàn)优溆凶詣?dòng)保護(hù)裝置，每一個(gè)輥?zhàn)泳械退匍_關(guān)，在輥?zhàn)涌ㄋ罆r(shí)將自動(dòng)跳停；同時(shí)#2和#4輥設(shè)有壓力開關(guān)，在壓力超過設(shè)定值時(shí)（如遇到堅(jiān)硬難破碎熟料或異物），#2和#4輥可自動(dòng)換向，在連續(xù)三次換向后壓力仍未降低，輥破將跳停以保護(hù)破碎輥。輥破帶有5臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)對中空軸進(jìn)行冷卻保護(hù)。輥?zhàn)幽湍キh(huán)磨損或破裂后可以更換。
3.3灰斗卸料控制
該篦冷機(jī)盡管采用了低漏料篦板，但仍會(huì)有部分細(xì)料進(jìn)入灰斗。每個(gè)灰斗內(nèi)設(shè)有料位探頭，當(dāng)料位觸及探頭時(shí)卸灰閥自動(dòng)打開。為保證系統(tǒng)鎖風(fēng)，從#1至#15灰斗循環(huán)卸料，每次30 s，如某一料斗在連續(xù)3個(gè)周期卸料后仍有高料位信號將報(bào)警，提示料斗可能堵塞。
3.4 噴水系統(tǒng)控制
為保護(hù)電除塵系統(tǒng)，要求廢氣溫度必須低于350 ℃，這一點(diǎn)由設(shè)于輥破上方的噴水裝置來實(shí)現(xiàn)。由中控給定溫度值后，PID回路將自動(dòng)調(diào)節(jié)回水閥開度以控制噴水量。為保證系統(tǒng)正常工作，同時(shí)供有密封氣和吹掃氣以使噴頭不堵塞。
2．2．1 魚刺梁充氣系統(tǒng)
傳統(tǒng)篦冷機(jī)供風(fēng)不足，這主要是指不能針對篦床整個(gè)寬度上的不同阻力來供風(fēng)。魚刺梁充氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的在于保證篦床均勻供風(fēng)，消除“吹穿”、“紅河”現(xiàn)象的出現(xiàn)。其充氣方式分為兩種：氣室充氣和篦板下直接充氣，見圖3所示：
圖3 魚刺梁充氣系統(tǒng)的充氣方式
表示活動(dòng)篦板，陰影部分表示直接充氣區(qū)域
圖4 魚刺梁充氣系統(tǒng)的篦板分布
一段篦床熱回收帶按照其不同的功能可劃分為三個(gè)區(qū)域：最前端為窯卸料區(qū)；之后為二次風(fēng)抽取區(qū)和三次風(fēng)抽取區(qū)。不同區(qū)域?qū)Τ錃庥兄煌囊螅ㄒ妶D4）。如在卸料區(qū)采用三排固定排篦板以形成固定的料層保護(hù)篦板，采用脈沖充氣防止在窯卸料區(qū)中心形成料堆而保持均勻的料床。
圖5 活動(dòng)篦板排結(jié)構(gòu)
在整個(gè)第一室高溫區(qū)域內(nèi)，全部采用直接充氣法，使熟料得以驟冷。對于活動(dòng)篦板排，充氣梁與供風(fēng)管道通過軟連接實(shí)現(xiàn)直接充氣，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖5所示。
另外在一室設(shè)置了1臺(tái)密封風(fēng)機(jī)對篦床鼓入有一定壓力的密封空氣，其目的：一是在氣室中形成平衡壓力，防止冷卻空氣通過篦板間隙流回氣室，即未通過料床；二是在密封氣通過時(shí)可冷卻漏料并減少漏料。
2．2．2 特殊的篦板設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)冷卻機(jī)篦板的不足在于大量冷卻空氣會(huì)通過不均勻的熟料層中的薄層部分或粗料部分（即“阻力小”的部分）逸出，致使熾熱的熟料難以均勻冷卻，無法控制的高速氣流可能使細(xì)熟料流態(tài)化或短路，形成“紅河”、“吹穿”的現(xiàn)象，從而使冷卻狀況進(jìn)一步惡化。針對這一問題，CP公司在我公司用CP1250/1250篦冷機(jī)中采用了“Mulden plate”高阻篦板，其主要特點(diǎn)有：
（1）高阻力、低漏料。這種凹槽形篦板形成一個(gè)“Pocket”，增加了氣流通過時(shí)的阻力——阻力篦板，使得料層阻力的變化對冷卻空氣的分布影響大為減小。普通篦板上部受熱較下部強(qiáng)烈，而下部冷卻較好，從而篦板容易向下彎曲，熟料卸落區(qū)域出現(xiàn)沖蝕磨損。“Mulden Plate”篦板的設(shè)計(jì)使蓋板與基架分離，消除了彎曲變形，篦板間隙控制在2mm～4mm范圍內(nèi)，大大避免了熟料沖蝕引起的磨損，篦板壽命較傳統(tǒng)型延長近2倍，同時(shí)蓋板磨損后易于更換。
圖6 篦板防側(cè)漏結(jié)構(gòu)
（2）側(cè)部抗漏料。篦板側(cè)部是篦冷機(jī)受磨損最嚴(yán)重的部分，磨損后細(xì)料沿著篦板側(cè)部的縫隙漏料，從而更加速了這種磨損而形成惡性循環(huán)。CP公司的抗側(cè)漏篦板結(jié)構(gòu)見圖6，兩塊篦板互相搭接，固定篦板之間幾乎沒有縫隙，活動(dòng)篦板間隙在2mm～4mm左右，以保證其運(yùn)動(dòng)。這樣大大減少了側(cè)部漏料。
（3）減慢低阻力區(qū)的料流速度考慮。在窯的卸料過程中，粗、細(xì)料會(huì)分離，整個(gè)料床的阻力是不均勻的，在阻力低的區(qū)域(例如活動(dòng)排的外側(cè))冷卻空氣的速度會(huì)增加，相應(yīng)的熱交換就很低。尤其在出現(xiàn)細(xì)料側(cè)物料的流態(tài)化——“紅河”現(xiàn)象時(shí)，熟料以超常的速度通過冷卻機(jī)而導(dǎo)致低的冷卻及熱回收效率。為此，將活動(dòng)排外側(cè)的“Mulden Plate”板適當(dāng)以“Stopper”篦板取代，這樣可有效的減慢料流的速度，并改變其運(yùn)動(dòng)的方向。
（4）防止卸料區(qū)邊部冷卻空氣的逸出措施。由于窯的卸料特點(diǎn)，在窯口會(huì)形成熟料料錐而導(dǎo)致邊部阻力小于中部，冷卻空氣會(huì)大量從邊部逸出。為此，CP公司采用Narrow Plate(即用蓋板覆蓋“Mulden Plate”的“Pockets”)后可阻止冷空氣從邊部逸出。
3 系統(tǒng)操作自動(dòng)控制回路
CP1250/1250新型篦冷機(jī)除了采用上述的特殊設(shè)計(jì)外，在控制手段上還采取了篦速優(yōu)化調(diào)節(jié)等措施，以進(jìn)一步保證篦床均勻供風(fēng)和冷卻機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3．1 篦速的控制
CP型冷卻機(jī)采用了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有運(yùn)行平穩(wěn)、慣性小、反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和頻繁換向，尤其是比例調(diào)節(jié)閥技術(shù)的應(yīng)用，可及時(shí)調(diào)整篦速，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。從窯內(nèi)卸落的高溫物料直接落在篦板上，料層厚度發(fā)生變化時(shí)，篦床上的阻力是不同。根據(jù)阻力變化迅速調(diào)節(jié)篦速，使料床厚度穩(wěn)定?；谶@一原理，在冷卻機(jī)操作時(shí)采用第一室直接充氣風(fēng)機(jī)的壓力來監(jiān)測料床的厚度變化。當(dāng)實(shí)際壓力低于設(shè)定值時(shí)，表明料層太薄，比例閥將自動(dòng)減慢篦速以使料層增厚；反之，當(dāng)實(shí)際壓力高于設(shè)定值時(shí)，表明料層太厚，比例閥將自動(dòng)加快篦速而將料層推薄。這樣保證了穩(wěn)定的料床厚度，穩(wěn)定了篦冷機(jī)的運(yùn)行并可獲得穩(wěn)定的二、三次風(fēng)溫。CP篦冷機(jī)操作要求：控制風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為9 kPa～9.5 kPa；料層厚度800 mm左右，以提高熱回收效率；一段篦床最小沖程次數(shù)為4次/min～5次/min，二段的篦速自動(dòng)調(diào)節(jié)至一段的1.1倍。在實(shí)際操作中，窯況未穩(wěn)定時(shí)如開窯、停窯階段可采用手動(dòng)控制篦速，窯正常運(yùn)行后投入上述回路。
3.2 輥式破碎機(jī)的控制
CP冷卻機(jī)采用中間輥式破碎機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尾端錘式破碎機(jī)，其設(shè)計(jì)思想是：在熱態(tài)下熟料易于破碎，破碎后的熟料由于比表面積的增加而使其冷卻效果更好，尤其是大塊熟料或窯皮經(jīng)中間破碎后得以充分冷卻，有利于輸送及儲(chǔ)存。本系統(tǒng)破碎機(jī)配置了5個(gè)輥?zhàn)?，其運(yùn)動(dòng)模式有兩種，見圖7所示。
圖7 輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)模式
調(diào)試過程中兩種模式均采用過。從運(yùn)行情況看，以 A 模式較好，即#1輥?zhàn)幼鬏斔洼仯?xì)料可直接落入二段篦床，大部分粗料被輸送至#2與#3輥間的破碎區(qū)破碎。在窯產(chǎn)量不超過4000 t/d的情況下, #4與#5輥間的破碎區(qū)物料較少。
我們也嘗試過B模式，大部分物料在#1與#2輥間的破碎區(qū)破碎，#3與#4輥間破碎區(qū)物料很少，#5輥上幾乎無料。這種荷載的不均勻?qū)?1和#2輥的壽命不利。
輥?zhàn)油ㄟ^液壓泵驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/min。輥?zhàn)优溆凶詣?dòng)保護(hù)裝置，每一個(gè)輥?zhàn)泳械退匍_關(guān)，在輥?zhàn)涌ㄋ罆r(shí)將自動(dòng)跳停；同時(shí)#2和#4輥設(shè)有壓力開關(guān)，在壓力超過設(shè)定值時(shí)（如遇到堅(jiān)硬難破碎熟料或異物），#2和#4輥可自動(dòng)換向，在連續(xù)三次換向后壓力仍未降低，輥破將跳停以保護(hù)破碎輥。輥破帶有5臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)對中空軸進(jìn)行冷卻保護(hù)。輥?zhàn)幽湍キh(huán)磨損或破裂后可以更換。
3.3灰斗卸料控制
該篦冷機(jī)盡管采用了低漏料篦板，但仍會(huì)有部分細(xì)料進(jìn)入灰斗。每個(gè)灰斗內(nèi)設(shè)有料位探頭，當(dāng)料位觸及探頭時(shí)卸灰閥自動(dòng)打開。為保證系統(tǒng)鎖風(fēng)，從#1至#15灰斗循環(huán)卸料，每次30 s，如某一料斗在連續(xù)3個(gè)周期卸料后仍有高料位信號將報(bào)警，提示料斗可能堵塞。
3.4 噴水系統(tǒng)控制
為保護(hù)電除塵系統(tǒng)，要求廢氣溫度必須低于350 ℃，這一點(diǎn)由設(shè)于輥破上方的噴水裝置來實(shí)現(xiàn)。由中控給定溫度值后，PID回路將自動(dòng)調(diào)節(jié)回水閥開度以控制噴水量。為保證系統(tǒng)正常工作，同時(shí)供有密封氣和吹掃氣以使噴頭不堵塞。
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