CP1250/1250新型冷卻機及其在我公司的應用<二>
2000-10-13 00:00
2．2
CP1250/1250篦冷機特點
2．2．1 魚刺梁充氣系統(tǒng)
傳統(tǒng)篦冷機供風不足，這主要是指不能針對篦床整個寬度上的不同阻力來供風。魚刺梁充氣系統(tǒng)的設計目的在于保證篦床均勻供風，消除“吹穿”、“紅河”現象的出現。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區(qū)域：最前端為窯卸料區(qū)；之后為二次風抽取區(qū)和三次風抽取區(qū)。不同區(qū)域對充氣有著不同的要求（見圖4）。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 活動篦板排結構
在整個第一室高溫區(qū)域內，全部采用直接充氣法，使熟料得以驟冷。對于活動篦板排，充氣梁與供風管道通過軟連接實現直接充氣，其結構簡圖見圖5所示。
另外在一室設置了1臺密封風機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可冷卻漏料并減少漏料。
2．2．2 特殊的篦板設計
傳統(tǒng)冷卻機篦板的不足在于大量冷卻空氣會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熟料流態(tài)化或短路，形成“紅河”、“吹穿”的現象，從而使冷卻狀況進一步惡化。針對這一問題，CP公司在我公司用CP1250/1250篦冷機中采用了“Mulden plate”高阻篦板，其主要特點有：
（1）高阻力、低漏料。這種凹槽形篦板形成一個“Pocket”，增加了氣流通過時的阻力——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)域出現沖蝕磨損?！癕ulden Plate”篦板的設計使蓋板與基架分離，消除了彎曲變形，篦板間隙控制在2mm～4mm范圍內，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，同時蓋板磨損后易于更換。
圖6 篦板防側漏結構
（2）側部抗漏料。篦板側部是篦冷機受磨損最嚴重的部分，磨損后細料沿著篦板側部的縫隙漏料，從而更加速了這種磨損而形成惡性循環(huán)。CP公司的抗側漏篦板結構見圖6，兩塊篦板互相搭接，固定篦板之間幾乎沒有縫隙，活動篦板間隙在2mm～4mm左右，以保證其運動。這樣大大減少了側部漏料。
（3）減慢低阻力區(qū)的料流速度考慮。在窯的卸料過程中，粗、細料會分離，整個料床的阻力是不均勻的，在阻力低的區(qū)域(例如活動排的外側)冷卻空氣的速度會增加，相應的熱交換就很低。尤其在出現細料側物料的流態(tài)化——“紅河”現象時，熟料以超常的速度通過冷卻機而導致低的冷卻及熱回收效率。為此，將活動排外側的“Mulden Plate”板適當以“Stopper”篦板取代，這樣可有效的減慢料流的速度，并改變其運動的方向。
（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，在窯口會形成熟料料錐而導致邊部阻力小于中部，冷卻空氣會大量從邊部逸出。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)操作自動控制回路
CP1250/1250新型篦冷機除了采用上述的特殊設計外，在控制手段上還采取了篦速優(yōu)化調節(jié)等措施，以進一步保證篦床均勻供風和冷卻機的穩(wěn)定運行。
3．1 篦速的控制
CP型冷卻機采用了液壓驅動系統(tǒng)，具有運行平穩(wěn)、慣性小、反應快的優(yōu)點，易于實現快速啟動和頻繁換向，尤其是比例調節(jié)閥技術的應用，可及時調整篦速，實現自動控制。從窯內卸落的高溫物料直接落在篦板上，料層厚度發(fā)生變化時，篦床上的阻力是不同。根據阻力變化迅速調節(jié)篦速，使料床厚度穩(wěn)定?；谶@一原理，在冷卻機操作時采用第一室直接充氣風機的壓力來監(jiān)測料床的厚度變化。當實際壓力低于設定值時，表明料層太薄，比例閥將自動減慢篦速以使料層增厚；反之，當實際壓力高于設定值時，表明料層太厚，比例閥將自動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)定了篦冷機的運行并可獲得穩(wěn)定的二、三次風溫。CP篦冷機操作要求：控制風機風壓為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為4次/min～5次/min，二段的篦速自動調節(jié)至一段的1.1倍。在實際操作中，窯況未穩(wěn)定時如開窯、停窯階段可采用手動控制篦速，窯正常運行后投入上述回路。
3.2 輥式破碎機的控制
CP冷卻機采用中間輥式破碎機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尾端錘式破碎機，其設計思想是：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中間破碎后得以充分冷卻，有利于輸送及儲存。本系統(tǒng)破碎機配置了5個輥子，其運動模式有兩種，見圖7所示。
圖7 輥子的運動模式
調試過程中兩種模式均采用過。從運行情況看，以 A 模式較好，即#1輥子作輸送輥，細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。這種荷載的不均勻對#1和#2輥的壽命不利。
輥子通過液壓泵驅動液壓馬達帶動輥子轉動，其轉速為4轉/min。輥子配有自動保護裝置，每一個輥子均有低速開關，在輥子卡死時將自動跳停；同時#2和#4輥設有壓力開關，在壓力超過設定值時（如遇到堅硬難破碎熟料或異物），#2和#4輥可自動換向，在連續(xù)三次換向后壓力仍未降低，輥破將跳停以保護破碎輥。輥破帶有5臺冷卻風機對中空軸進行冷卻保護。輥子耐磨環(huán)磨損或破裂后可以更換。
3.3灰斗卸料控制
該篦冷機盡管采用了低漏料篦板，但仍會有部分細料進入灰斗。每個灰斗內設有料位探頭，當料位觸及探頭時卸灰閥自動打開。為保證系統(tǒng)鎖風，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個周期卸料后仍有高料位信號將報警，提示料斗可能堵塞。
3.4 噴水系統(tǒng)控制
為保護電除塵系統(tǒng)，要求廢氣溫度必須低于350 ℃，這一點由設于輥破上方的噴水裝置來實現。由中控給定溫度值后，PID回路將自動調節(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)篦冷機供風不足，這主要是指不能針對篦床整個寬度上的不同阻力來供風。魚刺梁充氣系統(tǒng)的設計目的在于保證篦床均勻供風，消除“吹穿”、“紅河”現象的出現。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區(qū)域：最前端為窯卸料區(qū)；之后為二次風抽取區(qū)和三次風抽取區(qū)。不同區(qū)域對充氣有著不同的要求（見圖4）。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 活動篦板排結構
在整個第一室高溫區(qū)域內，全部采用直接充氣法，使熟料得以驟冷。對于活動篦板排，充氣梁與供風管道通過軟連接實現直接充氣，其結構簡圖見圖5所示。
另外在一室設置了1臺密封風機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可冷卻漏料并減少漏料。
2．2．2 特殊的篦板設計
傳統(tǒng)冷卻機篦板的不足在于大量冷卻空氣會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熟料流態(tài)化或短路，形成“紅河”、“吹穿”的現象，從而使冷卻狀況進一步惡化。針對這一問題，CP公司在我公司用CP1250/1250篦冷機中采用了“Mulden plate”高阻篦板，其主要特點有：
（1）高阻力、低漏料。這種凹槽形篦板形成一個“Pocket”，增加了氣流通過時的阻力——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)域出現沖蝕磨損?！癕ulden Plate”篦板的設計使蓋板與基架分離，消除了彎曲變形，篦板間隙控制在2mm～4mm范圍內，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，同時蓋板磨損后易于更換。
圖6 篦板防側漏結構
（2）側部抗漏料。篦板側部是篦冷機受磨損最嚴重的部分，磨損后細料沿著篦板側部的縫隙漏料，從而更加速了這種磨損而形成惡性循環(huán)。CP公司的抗側漏篦板結構見圖6，兩塊篦板互相搭接，固定篦板之間幾乎沒有縫隙，活動篦板間隙在2mm～4mm左右，以保證其運動。這樣大大減少了側部漏料。
（3）減慢低阻力區(qū)的料流速度考慮。在窯的卸料過程中，粗、細料會分離，整個料床的阻力是不均勻的，在阻力低的區(qū)域(例如活動排的外側)冷卻空氣的速度會增加，相應的熱交換就很低。尤其在出現細料側物料的流態(tài)化——“紅河”現象時，熟料以超常的速度通過冷卻機而導致低的冷卻及熱回收效率。為此，將活動排外側的“Mulden Plate”板適當以“Stopper”篦板取代，這樣可有效的減慢料流的速度，并改變其運動的方向。
（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，在窯口會形成熟料料錐而導致邊部阻力小于中部，冷卻空氣會大量從邊部逸出。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)操作自動控制回路
CP1250/1250新型篦冷機除了采用上述的特殊設計外，在控制手段上還采取了篦速優(yōu)化調節(jié)等措施，以進一步保證篦床均勻供風和冷卻機的穩(wěn)定運行。
3．1 篦速的控制
CP型冷卻機采用了液壓驅動系統(tǒng)，具有運行平穩(wěn)、慣性小、反應快的優(yōu)點，易于實現快速啟動和頻繁換向，尤其是比例調節(jié)閥技術的應用，可及時調整篦速，實現自動控制。從窯內卸落的高溫物料直接落在篦板上，料層厚度發(fā)生變化時，篦床上的阻力是不同。根據阻力變化迅速調節(jié)篦速，使料床厚度穩(wěn)定?；谶@一原理，在冷卻機操作時采用第一室直接充氣風機的壓力來監(jiān)測料床的厚度變化。當實際壓力低于設定值時，表明料層太薄，比例閥將自動減慢篦速以使料層增厚；反之，當實際壓力高于設定值時，表明料層太厚，比例閥將自動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)定了篦冷機的運行并可獲得穩(wěn)定的二、三次風溫。CP篦冷機操作要求：控制風機風壓為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為4次/min～5次/min，二段的篦速自動調節(jié)至一段的1.1倍。在實際操作中，窯況未穩(wěn)定時如開窯、停窯階段可采用手動控制篦速，窯正常運行后投入上述回路。
3.2 輥式破碎機的控制
CP冷卻機采用中間輥式破碎機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的尾端錘式破碎機，其設計思想是：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中間破碎后得以充分冷卻，有利于輸送及儲存。本系統(tǒng)破碎機配置了5個輥子，其運動模式有兩種，見圖7所示。
圖7 輥子的運動模式
調試過程中兩種模式均采用過。從運行情況看，以 A 模式較好，即#1輥子作輸送輥，細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。這種荷載的不均勻對#1和#2輥的壽命不利。
輥子通過液壓泵驅動液壓馬達帶動輥子轉動，其轉速為4轉/min。輥子配有自動保護裝置，每一個輥子均有低速開關，在輥子卡死時將自動跳停；同時#2和#4輥設有壓力開關，在壓力超過設定值時（如遇到堅硬難破碎熟料或異物），#2和#4輥可自動換向，在連續(xù)三次換向后壓力仍未降低，輥破將跳停以保護破碎輥。輥破帶有5臺冷卻風機對中空軸進行冷卻保護。輥子耐磨環(huán)磨損或破裂后可以更換。
3.3灰斗卸料控制
該篦冷機盡管采用了低漏料篦板，但仍會有部分細料進入灰斗。每個灰斗內設有料位探頭，當料位觸及探頭時卸灰閥自動打開。為保證系統(tǒng)鎖風，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個周期卸料后仍有高料位信號將報警，提示料斗可能堵塞。
3.4 噴水系統(tǒng)控制
為保護電除塵系統(tǒng)，要求廢氣溫度必須低于350 ℃，這一點由設于輥破上方的噴水裝置來實現。由中控給定溫度值后，PID回路將自動調節(jié)回水閥開度以控制噴水量。為保證系統(tǒng)正常工作，同時供有密封氣和吹掃氣以使噴頭不堵塞。
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