首台国产中置熟料辊式破碎机成功投入运行

周田翼，李明飞，刘智涛，申玉伟，孟小梅

1 熟料破碎设备的新趋势

水泥熟料破碎机作为烧成系统中熟料冷却机的配套设备，常用的有锤式破碎机和辊式破碎机，其功能至关重要。虽然冷却机熟料破碎设备占整条生产线投资的比例不大，但却直接影响到冷却机长期运行的收益。

锤式破碎机是传统的冷却机熟料破碎装备，它存在明显的缺陷，如遇到系统产量波动、烧成不正常、结大球、掉窑皮等异常情况时，熟料锤式破碎机轻则电流升高、轴承发热，影响烧成系统产量，重则跳停、卡死，造成生产线连锁停车，影响系统运转率。

近二十年来，辊式熟料破碎机以其适应性强、抗故障能力强、维护简单、超低磨损等技术优势，逐渐取代锤式破碎熟料破碎机。我公司研发的Sinoroll辊式破碎机作为新一代节能、高效冷却机配套熟料破碎设备被越来越多的用户所接纳，对比锤式熟料破碎机，其技术优势如下：

（1）适应大规模熟料烧成系统

目前熟料烧成系统的规模越来越大，基本上都在 6000～12000t/d。当操作不稳定时，烧成系统的产量波动越来越大，短时间产量浮动在设计能力的15%以上，对于不可调速的锤式破碎机而言，预留过大的产能意味着正常生产能力的浪费，不预留产能又会造成由于系统下料波动而跳停、堵死。

相对来说Sinoroll辊式破碎机因为破碎转速、破碎辊对数灵活可调，同时其破碎辊上方能存一定量的熟料，因此抗系统产量波动能力较强。

（2）对异常窑况的适应

水泥烧成生产线窑况受多方面条件制约，煤质变化、原料配比、中控操作能力、设备故障等方面的问题都有可能导致窑皮掉落、结大块、堆雪人等情况发生。原有锤式熟料破碎机所能处理的大块粒径不超过800mm，超过800mm或是大块料密集，都会造成破碎机卡死。

作为新一代熟料破碎设备，Sinoroll辊式破碎机可破碎1000～1200mm左右粒径的大球、窑皮、雪人，对窑况的适应性大大增强，可有效提升熟料烧成生产线的运转率，特别是对某些因为原料和煤质限制，窑况很难稳定的生产线有很大帮助。

当其置于设备尾部时，可通过冷却机壳体尾部为辊式破碎机专设检修门，在设备运转过程中在线检修、排除，可避免绝大部分因大窑皮或异物脱落造成的事故停产。

（3）超低的磨损，更长的使用寿命

原有的锤式破碎机的破碎原理是：锤轴带动锤头高速转动打击破碎物料，锤头在高速高动量的状态下与热熟料相碰撞，热磨损情况严重；锤式破碎机将熟料反击回篦床料层上，再由下料栅条筛分达到细度的颗粒。但由于产量增大，筛分栅条无法及时将破碎好的熟料卸出，因此存在过度破碎现象，造成锤头浪费、磨损严重。

Sinoroll型辊式破碎机破碎辊之间相对运动较慢（仅4r/min）、冲击小，磨损相对较低，主要易损部件辊圈基本上能够达到3年以上的使用寿命；同时辊式破碎机破碎辊在转动时，可将满足25mm左右粒度的熟料颗粒筛分下去，有效避免了过度破碎情况的发生。

Sinoroll型辊式破碎机采用单一材料铸造成型的辊圈，其铸造工艺是通过材料试验特别制定的，采用抽负压、钢模铸造，保证了铸造质量，在抗载荷波动和红热熟料热冲击时稳定、可靠，避免了剥落、断裂等失效问题。

为了适应超大型水泥生产线的熟料冷却机的配套需要，中材装备集团有限公司热工分公司从2001年开始研制熟料辊式破碎机，到2004年首台熟料辊式破碎机成功运行，经过不断改进优化，最终完成Sinoroll型熟料辊式破碎机1000～13000t/d规格的全套型谱，并在多条生产线中取得了成功的应用。

2 Sinoroll型辊式熟料破碎机的中置应用

随着Sinoroll型熟料辊式破碎机在冷却机尾部的成功应用，2009年中材装备集团又成功开发出位于冷却机篦床中部的中置熟料辊式破碎技术（图2）。

该技术将Sinoroll辊式破碎机（中置型）位于整个冷却机中部，高温熟料经过前端篦床的急冷，再由辊式破碎机将红热熟料及大块窑皮破碎到～25mm粒径后，继续进行二次冷却，可显著提高熟料冷却效率（特别是窑况不稳定，熟料结粒较粗时）；与置于本段上方的余热发电系统相配合，可有效提升热回收率；同时熟料经过破碎混合，二段篦床上的料床更加均匀平稳，冷却风分布更加合理，出冷却机熟料温度可显著降低。

图1 冷却机原有锤破可模块化整体置换为辊破

图2 中置辊破工作流程示意

图3 辊圈样件金相照片

图4 辊圈样件600℃拉伸性能

表1 常用硬镍铸铁与辊圈样件硬度对比表

表2 常用硬镍铸铁与辊圈样件冲击韧性对比表

图5 Sinowalk行进式两段冷却机与Sinoroll中置熟料辊破设备外形

Sinoroll辊式破碎机（中置型）辊圈材料是我公司金属材料研究所专门针对熟料破碎工况研发的新型耐热耐磨材料，已获国家发明专利。该材料通过1150℃的高温固融热处理，不仅韧性高，而且其耐磨性极高，终态硬度≥50HRC。其核心是该材料具有独特的“红硬性”，即随着环境温度的升高，其耐磨性不降反升（图3、图4）。

从表1、表2可以看出，中材装备集团有限公司热工分公司研制的Sinoroll中置辊式破碎机的辊圈材质在保证硬度与常用硬镍铸铁持平的情况下，高温韧性提高了一倍，因此在破碎大块高温熟料、大块窑皮甚至异物的工况下，可以保证设备安全运行。同时，辊圈采用整体一次性铸造，受力结构好，组织均匀密实，表面硬度比现有同类耐热钢高出近一倍，使用寿命大大延长，可达到3年以上，且不用补焊等维护工作，降低了用户的使用成本与维护工作量。

中材装备集团有限公司热工分公司将具有自主知识产权的Sinoroll型中置熟料辊式破碎机与Sinowalk型两段式行进稳流冷却机相结合，成功应用于贵州HXTA7500t/d生产线中（图5）。

作为国内首台国产化第四代两段式行进稳流冷却机与中置熟料辊式破碎机配套使用的生产线，还历史性地实现了国内第一台自主研发并制造的中间辊式破碎机的应用，填补了国内空白。

贵州HXTA7500t/d熟料生产线项目位于贵州中南部，整条生产线由中国中材国际工程股份有限公司天津分公司设计，烧成系统装备由中材装备集团有限公司热工分公司供货。此生产线于2011年8月9日投料，2011年8月25日至8月28日（72h）共生产熟料23031t，平均日产熟料7677t，质量合格且整条生产线运行正常，符合达标要求。

该生产线烧成系统的四大主机装备：Sinospout型五级双列窑尾预热器系统、Sinopier型回转窑、配置Sinoroll型中置熟料辊式破碎机的Sinowalk型冷却机和Sinoflame型燃烧器，均由中材装备集团有限公司热工分公司自主研发、设计、供货，实现了成套烧成装备的大型化、国产化。

作为国内首条全国产设备配套7500t/d规格烧成生产线，在调试期间，冷却机运行平稳，体现了输送效率高、热回收效率好的特点，同时中间辊式破碎机的应用更进一步提高了熟料的冷却效率，在系统投料量在550t/h（约8250t/d）时，熟料出冷却机温度60～80℃。

3 结语

第四代两段式行进稳流冷却机配套中置熟料辊式破碎机的配套使用是当今国际水泥熟料冷却机发展的最新趋势，可为用户带来一系列的运行收益，其中包括：（1）对烧成系统工况变化的适应；（2）冷却风机运行电耗节约；（3）余热系统单位熟料发电量的提升；（4）提升了余热发电系统对烧成系统工况波动的适应性。虽然使用中置辊式破碎机在项目前期投资会有一定提升，但其长期运行的附加收益可以很快抵消投资的增加。

贵州HXTA7500t/d项目中，Sinowalk冷却机配套Sinoroll中置辊式破碎机的成功使用证明，中材装备集团有限公司热工分公司已经掌握了这种技术，填补了国产设备在熟料中置辊式破碎机技术上的空白，该产品已全部国产化且使用性能完全可以与国际知名公司同类产品相媲美。

[1]潘新庆,刘旭,刘智涛,向东湖.高温耐磨破碎辊圈的研究[J].水泥技术,2011(5).■