1.概述
篦冷機循環鼓風技術是大連易世達新能源發展股份有限公司的一項專利技術。主要技術要點是：在窯頭排風機出口提取小于或等于窯頭AQC余熱鍋爐通風量的70～90℃溫空氣，通過專用管道與冷卻機中溫室鼓風機串聯，然后鼓入冷卻機中，從而構成熱風從篦冷機→沉降室→AQC鍋爐→窯頭收塵器→窯頭排風機→專用管道→冷卻機鼓風機→篦冷機的循環。在循環過程中，空氣是循環紐帶，熱量是循環攜帶對象。首先溫空氣進入冷卻機與熟料進行熱交換獲得熱量成為熱空氣，然后熱空氣進入AQC鍋爐再將所獲得的熱量全部傳遞給工質，由于該循環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。
過去由于擔心溫空氣會導致熟料質量下降、會對篦冷機運行安全帶來不利影響，因此該項技術一直未敢采用，直到去年下半年山水集團受到世界性金融危機沖擊后，集團領導為尋求更大的經濟效益，決定在安丘山水水泥公司的2# 5000t/d水泥窯余熱電站上進行篦冷機循環鼓風技術應用試點，試用成功后向集團所有電站推廣。
安丘山水2#窯篦冷機循環風技術改造由大連易世達新能源發展股份有限公司負責設計，于3月15日改造完成并投入使用，通過試運行發現進AQC鍋爐溫度提高57.2℃，單窯發電功率平均提高823kW，未出現溫空氣影響熟料質量和冷卻機運行安全問題，試用喜獲成功。為使大家全面了解篦冷機循環風技術和篦冷機循環風技術帶來的技術效果，現就安丘山水2#窯篦冷機循環風技術改造設計、安裝、操作等進行介紹。
2.篦冷機循環鼓風系統設計
2.1篦冷機循環風量的確定
篦冷機循環風服務對象是AQC余熱鍋爐，因此篦冷機循環風量應由AQC余熱鍋爐通風量來確定，為獲取最大的余熱利用效率，應盡可能地提高篦冷機循環風量，因此篦冷機循環風量QC設計按AQC余熱鍋爐通風量QAQC進行設計。
QC=QAQC……………………………………………………………………(1)
式中：QC—篦冷機循環風量，Nm3/h；
QAQC—AQC余熱鍋爐通風量，Nm3/h；
2.2篦冷機循環風管道的設計
(1) 篦冷機主循環風管徑的確定
①篦冷機A側主循環風管徑的確定
DA=(QGCA/2826ω)0.5…………………………………………………(2)
式中：DA—篦冷機主循環風管徑，m；
QGCA—篦冷機A側主循環風管工況風量，m3/h；
ω—主循環風管風速，m/s；
②篦冷機B側主循環風管徑的確定
同①B側主循環風管徑
DB=(QGCB/2826ω)0.5……………………………………………………(3)
(2)篦冷機循環風管保溫設計
由于篦冷機循環風管道直徑較大，長度較長，為防止循環風散熱降溫，在篦冷機循環風管道施加體外保溫措施，具體做法是在循環風管道外側用200厚巖棉氈包裹，然后用0.6～0.8mm鍍鋅鐵皮保護，通過采取體外保溫措施，使篦冷機循環風管道溫降控制在5℃以內。
(3)篦冷機循環風管布置及閥門控制
為降低循環風管道阻力，管道布置應盡量取直，避免轉彎，距離盡量縮短，為便于布置本公司篦冷機主循環風管布置在篦冷機兩側的鼓風機上方，通過三通與風機入口相聯。為防止循環風溫度有可能偏高導致熟料冷卻操作惡化，同時也為滿足在掉篦板或結大蛋時需要快速冷卻，在每側主循環風管上設調節閥門，在與風機入口相聯三通管道上設冷風閥門。主循環風管調節閥門和三通管冷風閥門由水泥窯中控員根據熟料冷卻要求進行控制，以防止循環風對水泥窯操作帶來的不利影響。
(4)篦冷機循環風改造投資
本項目改造比較簡單，除需增加幾個調節閥門外，其它為板材、型鋼和保溫材料等，安丘山水2#窯的篦冷機循環風改造投資為20.9萬元。
3.篦冷機循環風應用效果
我公司篦冷機循環風改造是在正常生產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鼓風機的對接，單窯工期計劃為10天。安丘山水2#窯篦冷機循環風是利用煤磨換減速機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#窯篦冷機循環風主體安裝已完成，但未完成對接使用，計劃在4月底月檢中實現對接，將于2009年5月投入使用。考慮1#窯篦冷機循環風未投入使用，因此僅介紹2#窯篦冷機循環風投入后使用效果。
3.1入AQC溫度及發電能力
2#窯篦冷機循環風投入使用后，中溫風品質出現了明顯變化，為說明篦冷機循環風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日篦冷機使用循環風時入AQC溫度和2008年12月16～31日不使用循環風時入AQC溫度，通過統計兩時段入AQC溫度變化來說明篦冷機使用循環風的效果，統計結果見下表1和表2。
表1. 2008年12月16～31日篦冷機不使用循環風時入AQC溫度等參數???
|
日期 |
熟料產量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發電量 |
平均發電功率 |
|
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 |
熟料產量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發電量 |
平均發電功率 |
|
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日篦冷機使用循環風時入AQC溫度等參數???
|
日期 |
熟料產量 |
燒煤量 |
SP入口溫度 |
AQC入口溫度 |
日發電量 |
平均發電功率 |
|
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量、相同燒煤量、相同C1出口（SP入口）溫度的統計數據，表1篦冷機沒有使用循環風，表2篦冷機使用了循環風。從表1與表2看出篦冷機使用循環風后，AQC入口溫度平均提高365.9℃-308.7℃=57.2℃，發電功率平均提高823kW，技術效果明顯。
3.2鼓風機風門開度、阻力、電流變化
篦冷機使用循環風后，由于鼓風溫度提高了50～70℃，因此風機特性發生改變，鼓風量減少，為保持熟料冷卻效果不變，要求在操作上適當增大篦下鼓風壓力控制，相應要求鼓風機適當增大風機轉速，適當增大鼓風機軸功率控制。下表3是篦冷機使用循環風前后，篦下風機控制參數和調節參數的變化情況。
表3. 篦冷機使用循環風前后各控制、調節參數的變化????
|
階 段 |
參數內容 |
單位 |
二段篦床下鼓風機 |
三段篦床下鼓風機 | |||||
|
57.18 |
57.19 |
57.20 |
57.21 |
57.22 |
57.23 |
57.24 | |||
|
無 循 環 風 |
進風溫度 |
℃ |
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 | ||||||
|
風門開度 |
% |
67 |
66 |
66 |
66 |
67 |
66 |
66 | |
|
風機電流 |
A |
96 |
153 |
69 |
169 |
168 |
87 |
113 | |
|
有 循 環 風 |
進風溫度 |
℃ |
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 | ||||||
|
風門開度 |
% |
77 |
75 |
77 |
75 |
75 |
75 |
76 | |
|
風機電流 |
A |
105 |
168 |
81 |
190 |
185 |
105 |
127 | |
3.3熟料冷卻效果
篦冷機使用循環風后，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量，因此出冷卻機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，說明出冷卻機熟料溫度變化并不是很大。
3.4入窯二次風、入爐三次風及熟料產量
篦冷機使用循環風后，入窯二次風、入爐三次風溫略微有些升高，但變化并不明顯。篦冷機使用循環風后，熟料產量與篦冷機使用循環風前基本相同，沒有變化，說明篦冷機使用循環風后，對熟料生產沒有影響。
4.效益分析
篦冷機使用循環風后，2#窯余熱發電能力提高823kW，噸熟料發電量平均提高：823kW/237.5t/h=3.47kWh/t，因使用循環風后鼓風電耗增加0.68kWh/t，噸熟料凈增發電量為：3.47kWh/t-0.68kWh/t=2.79kWh/t。若水泥窯以年生產水泥熟料5700t/d×320d=1824000t計，全年可產生508萬元經濟效益，而項目改造投資僅用20.9萬元，投資回報率相當可觀。
5.熱點問題探討
由于我公司篦冷機使用循環風時間較短，數據和資料積累十分有限，因此還不能肯定循環風技術完全成熟，諸如循環風對篦冷機篦板壽命的影響，循環風對篦床傳動系統的影響，循環風對熟料強度的影響，循環風對熟料冷卻電耗影響，電收塵效率對循環風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論。但是根據我們經驗，我們認為循環風對篦冷機的影響十分有限，有些影響在采取相應措施后是可以克服的。
首先，關于篦板壽命，我們認為影響不大，一是篦板材料耐溫較高，二是循環風溫度并不高，三是篦板所接觸的物料溫度較低，因此循環風對篦冷機篦板壽命影響不大；
第二、關于篦床傳動，我們認為循環風對篦床傳動系統是有影響的，但這種影響在調整潤滑油牌號后，即由現有的鋰基質調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，關于熟料強度，我們都知道篦冷機高溫段熟料冷卻對熟料強度影響較大，而中溫段和低溫段熟料冷卻則影響較小或沒有影響，而循環風主要影響的是篦冷機中溫段和低溫段，因此我們說篦冷機循環風對熟料質量影響十分有限，這種影響可從物理檢驗：熟料R3＞30MPa，R28＞60MPa熟料質量未降低得到證明。
第四、關于循環風管道積灰問題，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，可通過關團循環風來解決，第二種情況濃度不大但持續時間長，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重問題。
6.結論
篦冷機循環鼓風技術是大連易世達新能源發展股份有限公司的一項專利技術。通過在山水集團安丘水泥公司2#水泥窯的篦冷機上應用，取得凈增噸熟料發電量2.79kWh/t、投資回報率2430%的顯著技術經濟效果，盡管應用時間比較短，一些優勢和問題還有待進一步研究，但是從目前運行情況來看，篦冷機循環鼓風技術是成熟的、可靠的，并且隨著技術應用的不斷深入，篦冷機循環鼓風技術將為循環經濟發展做出突出的貢獻。