1.概述
篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司的一項專利技術(shù)。主要技術(shù)要點是：在窯頭排風(fēng)機(jī)出口提取小于或等于窯頭AQC余熱鍋爐通風(fēng)量的70～90℃溫空氣，通過專用管道與冷卻機(jī)中溫室鼓風(fēng)機(jī)串聯(lián)，然后鼓入冷卻機(jī)中，從而構(gòu)成熱風(fēng)從篦冷機(jī)→沉降室→AQC鍋爐→窯頭收塵器→窯頭排風(fēng)機(jī)→專用管道→冷卻機(jī)鼓風(fēng)機(jī)→篦冷機(jī)的循環(huán)。在循環(huán)過程中，空氣是循環(huán)紐帶，熱量是循環(huán)攜帶對象。首先溫空氣進(jìn)入冷卻機(jī)與熟料進(jìn)行熱交換獲得熱量成為熱空氣，然后熱空氣進(jìn)入AQC鍋爐再將所獲得的熱量全部傳遞給工質(zhì)，由于該循環(huán)過程中熱損失量很少，因此大大提高了余熱鍋爐的余熱利用率。
過去由于擔(dān)心溫空氣會導(dǎo)致熟料質(zhì)量下降、會對篦冷機(jī)運(yùn)行安全帶來不利影響，因此該項技術(shù)一直未敢采用，直到去年下半年山水集團(tuán)受到世界性金融危機(jī)沖擊后，集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)為尋求更大的經(jīng)濟(jì)效益，決定在安丘山水水泥公司的2# 5000t/d水泥窯余熱電站上進(jìn)行篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)應(yīng)用試點，試用成功后向集團(tuán)所有電站推廣。
安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)改造由大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計，于3月15日改造完成并投入使用，通過試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)進(jìn)AQC鍋爐溫度提高57.2℃，單窯發(fā)電功率平均提高823kW，未出現(xiàn)溫空氣影響熟料質(zhì)量和冷卻機(jī)運(yùn)行安全問題，試用喜獲成功。為使大家全面了解篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)和篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)帶來的技術(shù)效果，現(xiàn)就安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)技術(shù)改造設(shè)計、安裝、操作等進(jìn)行介紹。
2.篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
2.1篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量的確定
篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)服務(wù)對象是AQC余熱鍋爐，因此篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量應(yīng)由AQC余熱鍋爐通風(fēng)量來確定，為獲取最大的余熱利用效率，應(yīng)盡可能地提高篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量，因此篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量QC設(shè)計按AQC余熱鍋爐通風(fēng)量QAQC進(jìn)行設(shè)計。
QC=QAQC……………………………………………………………………(1)
式中：QC—篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)量，Nm3/h；
QAQC—AQC余熱鍋爐通風(fēng)量，Nm3/h；
2.2篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道的設(shè)計
(1) 篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
①篦冷機(jī)A側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
DA=(QGCA/2826ω)0.5…………………………………………………(2)
式中：DA—篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管徑，m；
QGCA—篦冷機(jī)A側(cè)主循環(huán)風(fēng)管工況風(fēng)量，m3/h；
ω—主循環(huán)風(fēng)管風(fēng)速，m/s；
②篦冷機(jī)B側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑的確定
同①B側(cè)主循環(huán)風(fēng)管徑
DB=(QGCB/2826ω)0.5……………………………………………………(3)
(2)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管保溫設(shè)計
由于篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道直徑較大，長度較長，為防止循環(huán)風(fēng)散熱降溫，在篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道施加體外保溫措施，具體做法是在循環(huán)風(fēng)管道外側(cè)用200厚巖棉氈包裹，然后用0.6～0.8mm鍍鋅鐵皮保護(hù)，通過采取體外保溫措施，使篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管道溫降控制在5℃以內(nèi)。
(3)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)管布置及閥門控制
為降低循環(huán)風(fēng)管道阻力，管道布置應(yīng)盡量取直，避免轉(zhuǎn)彎，距離盡量縮短，為便于布置本公司篦冷機(jī)主循環(huán)風(fēng)管布置在篦冷機(jī)兩側(cè)的鼓風(fēng)機(jī)上方，通過三通與風(fēng)機(jī)入口相聯(lián)。為防止循環(huán)風(fēng)溫度有可能偏高導(dǎo)致熟料冷卻操作惡化，同時也為滿足在掉篦板或結(jié)大蛋時需要快速冷卻，在每側(cè)主循環(huán)風(fēng)管上設(shè)調(diào)節(jié)閥門，在與風(fēng)機(jī)入口相聯(lián)三通管道上設(shè)冷風(fēng)閥門。主循環(huán)風(fēng)管調(diào)節(jié)閥門和三通管冷風(fēng)閥門由水泥窯中控員根據(jù)熟料冷卻要求進(jìn)行控制，以防止循環(huán)風(fēng)對水泥窯操作帶來的不利影響。
(4)篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資
本項目改造比較簡單，除需增加幾個調(diào)節(jié)閥門外，其它為板材、型鋼和保溫材料等，安丘山水2#窯的篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造投資為20.9萬元。
3.篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)應(yīng)用效果
我公司篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)改造是在正常生產(chǎn)過程中完成主體安裝，利用停窯檢修時間完成與窯頭煙筒和篦冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的對接，單窯工期計劃為10天。安丘山水2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)是利用煤磨換減速機(jī)的停檢時間完成對接，并于2009年3月15日投入使用。安丘山水1#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)主體安裝已完成，但未完成對接使用，計劃在4月底月檢中實現(xiàn)對接，將于2009年5月投入使用?？紤]1#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)未投入使用，因此僅介紹2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入后使用效果。
3.1入AQC溫度及發(fā)電能力
2#窯篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入使用后，中溫風(fēng)品質(zhì)出現(xiàn)了明顯變化，為說明篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)投入前用后的變化情況，今通過對相同工藝條件下2009年3月15～30日篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時入AQC溫度和2008年12月16～31日不使用循環(huán)風(fēng)時入AQC溫度，通過統(tǒng)計兩時段入AQC溫度變化來說明篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)的效果，統(tǒng)計結(jié)果見下表1和表2。
表1.2008年12月16～31日篦冷機(jī)不使用循環(huán)風(fēng)時入AQC溫度等參數(shù)???
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
12月16日 |
5604 |
32.7 |
286.0 |
313.0 |
162620 |
6776 |
|
12月17日 |
5676 |
33.1 |
285.0 |
286.0 |
153409 |
6392 |
|
12月18日 |
5700 |
33.3 |
286.0 |
282.0 |
150074 |
6253 |
|
12月19日 |
5832 |
34.0 |
281.0 |
304.0 |
152784 |
6366 |
|
12月20日 |
5688 |
33.2 |
279.0 |
305.0 |
162399 |
6767 |
|
12月21日 |
5592 |
32.6 |
284.0 |
297.0 |
150345 |
6264 |
|
12月22日 |
5496 |
32.1 |
290.0 |
311.0 |
169735 |
7072 |
|
12月23日 |
5460 |
31.9 |
287.0 |
323.0 |
176491 |
7354 |
|
12月24日 |
5760 |
33.6 |
279.0 |
324.0 |
173027 |
7209 |
|
12月25日 |
5820 |
34.0 |
281.0 |
324.0 |
173607 |
7234 |
|
12月26日 |
5820 |
34.0 |
284.0 |
321.0 |
176680 |
7362 |
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
12月27日 |
5808 |
33.9 |
285.0 |
313.0 |
168835 |
7035 |
|
12月28日 |
5700 |
33.3 |
286.0 |
317.0 |
170249 |
7094 |
|
12月29日 |
5724 |
33.4 |
281.0 |
307.0 |
167298 |
6971 |
|
12月30日 |
5772 |
33.7 |
287.0 |
304.0 |
165660 |
6903 |
|
平均 |
5697 |
33.2 |
284.1 |
308.7 |
164881 |
6870 |
?表2.2009年3月15～30日篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時入AQC溫度等參數(shù)???
|
日期 |
熟料產(chǎn)量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發(fā)電量 |
平均發(fā)電功率 |
|
t/d |
t/h |
℃ |
℃ |
kWh |
kW | |
|
3月15日 |
5676 |
33.1 |
282.0 |
373.5 |
178750 |
7448 |
|
3月16日 |
5580 |
32.6 |
279.0 |
358.5 |
183193 |
7633 |
|
3月17日 |
5724 |
33.4 |
277.5 |
386.0 |
179699 |
7487 |
|
3月18日 |
5844 |
34.1 |
282.0 |
365.0 |
184353 |
7681 |
|
3月19日 |
5700 |
33.3 |
287.0 |
360.0 |
185924 |
7747 |
|
3月20日 |
5616 |
32.8 |
281.5 |
371.5 |
188953 |
7873 |
|
3月21日 |
5568 |
32.5 |
279.0 |
364.5 |
178535 |
7439 |
|
3月22日 |
5400 |
31.5 |
280.0 |
368.5 |
185491 |
7729 |
|
3月23日 |
5820 |
34.0 |
283.5 |
358.5 |
188303 |
7846 |
|
3月24日 |
5880 |
34.3 |
286.0 |
358.5 |
189504 |
7896 |
|
3月25日 |
5760 |
33.6 |
281.0 |
366.5 |
186594 |
7775 |
|
3月26日 |
5820 |
34.0 |
282.5 |
365.5 |
188567 |
7857 |
|
3月27日 |
5700 |
33.3 |
285.5 |
373.0 |
191216 |
7967 |
|
3月28日 |
5760 |
33.6 |
280.5 |
363.0 |
181172 |
7549 |
|
3月29日 |
5676 |
33.1 |
286.5 |
356.5 |
179274 |
7470 |
|
平均 |
5702 |
33.3 |
282.2 |
365.9 |
184635 |
7693 |
表1與表2是兩個不同時段卻具有相同熟料產(chǎn)量、相同燒煤量、相同C1出口（SP入口）溫度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表1篦冷機(jī)沒有使用循環(huán)風(fēng)，表2篦冷機(jī)使用了循環(huán)風(fēng)。從表1與表2看出篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，AQC入口溫度平均提高365.9℃-308.7℃=57.2℃，發(fā)電功率平均提高823kW，技術(shù)效果明顯。
3.2鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度、阻力、電流變化
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，由于鼓風(fēng)溫度提高了50～70℃，因此風(fēng)機(jī)特性發(fā)生改變，鼓風(fēng)量減少，為保持熟料冷卻效果不變，要求在操作上適當(dāng)增大篦下鼓風(fēng)壓力控制，相應(yīng)要求鼓風(fēng)機(jī)適當(dāng)增大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增大鼓風(fēng)機(jī)軸功率控制。下表3是篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前后，篦下風(fēng)機(jī)控制參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)的變化情況。
表3.篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前后各控制、調(diào)節(jié)參數(shù)的變化????
|
階 段 |
參數(shù)內(nèi)容 |
單位 |
二段篦床下鼓風(fēng)機(jī) |
三段篦床下鼓風(fēng)機(jī) | |||||
|
57.18 |
57.19 |
57.20 |
57.21 |
57.22 |
57.23 |
57.24 | |||
|
無 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
篦下控制壓力 |
Pa |
6600 |
5500 |
6200 |
5500 |
4500 |
3500 |
3300 | |
|
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
|
風(fēng)門開度 |
% |
67 |
66 |
66 |
66 |
67 |
66 |
66 | |
|
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
96 |
153 |
69 |
169 |
168 |
87 |
113 | |
|
有 循 環(huán) 風(fēng) |
進(jìn)風(fēng)溫度 |
℃ |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
70～90 |
20 |
20 |
|
篦下控制壓力 |
Pa |
6900 |
6000 |
6500 |
5800 |
5800 |
4000 |
3700 | |
|
篦速 |
r/m |
470 |
606 | ||||||
|
風(fēng)門開度 |
% |
77 |
75 |
77 |
75 |
75 |
75 |
76 | |
|
風(fēng)機(jī)電流 |
A |
105 |
168 |
81 |
190 |
185 |
105 |
127 | |
3.3熟料冷卻效果
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，出中段篦床的熟料溫度略有升高，但由于在操作上增大了三段篦床的冷卻風(fēng)量，因此出冷卻機(jī)熟料溫度變化并不是很大，這也可從熟料破碎撥氣管表面溫度來判斷，手摸撥氣管表面溫度稍有升高，說明出冷卻機(jī)熟料溫度變化并不是很大。
3.4入窯二次風(fēng)、入爐三次風(fēng)及熟料產(chǎn)量
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，入窯二次風(fēng)、入爐三次風(fēng)溫略微有些升高，但變化并不明顯。篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，熟料產(chǎn)量與篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)前基本相同，沒有變化，說明篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，對熟料生產(chǎn)沒有影響。
4.效益分析
篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)后，2#窯余熱發(fā)電能力提高823kW，噸熟料發(fā)電量平均提高：823kW/237.5t/h=3.47kWh/t，因使用循環(huán)風(fēng)后鼓風(fēng)電耗增加0.68kWh/t，噸熟料凈增發(fā)電量為：3.47kWh/t-0.68kWh/t=2.79kWh/t。若水泥窯以年生產(chǎn)水泥熟料5700t/d×320d=1824000t計，全年可產(chǎn)生508萬元經(jīng)濟(jì)效益，而項目改造投資僅用20.9萬元，投資回報率相當(dāng)可觀。
5.熱點問題探討
由于我公司篦冷機(jī)使用循環(huán)風(fēng)時間較短，數(shù)據(jù)和資料積累十分有限，因此還不能肯定循環(huán)風(fēng)技術(shù)完全成熟，諸如循環(huán)風(fēng)對篦冷機(jī)篦板壽命的影響，循環(huán)風(fēng)對篦床傳動系統(tǒng)的影響，循環(huán)風(fēng)對熟料強(qiáng)度的影響，循環(huán)風(fēng)對熟料冷卻電耗影響，電收塵效率對循環(huán)風(fēng)管道的影響等尚需在長時期觀察和不斷地完善后才能得出客觀正確的結(jié)論。但是根據(jù)我們經(jīng)驗，我們認(rèn)為循環(huán)風(fēng)對篦冷機(jī)的影響十分有限，有些影響在采取相應(yīng)措施后是可以克服的。
首先，關(guān)于篦板壽命，我們認(rèn)為影響不大，一是篦板材料耐溫較高，二是循環(huán)風(fēng)溫度并不高，三是篦板所接觸的物料溫度較低，因此循環(huán)風(fēng)對篦冷機(jī)篦板壽命影響不大；
第二、關(guān)于篦床傳動，我們認(rèn)為循環(huán)風(fēng)對篦床傳動系統(tǒng)是有影響的，但這種影響在調(diào)整潤滑油牌號后，即由現(xiàn)有的鋰基質(zhì)調(diào)整為耐高溫抗乳化的二硫化鉬潤滑油完全能夠克服，因此這一問題并不是主要問題；
第三，關(guān)于熟料強(qiáng)度，我們都知道篦冷機(jī)高溫段熟料冷卻對熟料強(qiáng)度影響較大，而中溫段和低溫段熟料冷卻則影響較小或沒有影響，而循環(huán)風(fēng)主要影響的是篦冷機(jī)中溫段和低溫段，因此我們說篦冷機(jī)循環(huán)風(fēng)對熟料質(zhì)量影響十分有限，這種影響可從物理檢驗：熟料R3>30MPa，R28>60MPa熟料質(zhì)量未降低得到證明。
第四、關(guān)于循環(huán)風(fēng)管道積灰問題，該問題提出主要基于以下情況，一是點火時初期電收塵器一般不送電；二是電收塵器故障送不上電；第一種情況濃度大但時間短，可通過關(guān)團(tuán)循環(huán)風(fēng)來解決，第二種情況濃度不大但持續(xù)時間長，可通過人工定期吹掃的辦法加以克服。因此這一問題并不是個嚴(yán)重問題。
6.結(jié)論
篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是大連易世達(dá)新能源發(fā)展股份有限公司的一項專利技術(shù)。通過在山水集團(tuán)安丘水泥公司2#水泥窯的篦冷機(jī)上應(yīng)用，取得凈增噸熟料發(fā)電量2.79kWh/t，投資回報率2430%顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，盡管應(yīng)用時間比較短，一些優(yōu)勢和問題還有待進(jìn)一步研究，但是從目前運(yùn)行情況來看，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)是成熟的、可靠的，并且隨著技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，篦冷機(jī)循環(huán)鼓風(fēng)技術(shù)將為循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出的貢獻(xiàn)。
