第三代篦冷机的通病分析及改进措施

车蜀涛

伊犁青松南岗建材有限责任公司，新疆 伊犁 835100



第三代篦冷机的通病分析及改进措施

车蜀涛

伊犁青松南岗建材有限责任公司，新疆 伊犁 835100

在我国水泥生产线上用得比较广的是第三代充气梁篦冷机，大多存在以下通病： 充气梁设计加工不合理，导致堵塞；篦冷机急冷效果差，熟料出口温度高，热回收效率低；篦板梁变形、活动框架梁变形甚至断裂等等。根据实际情况，结合法国圣达瀚技术，选用急冷床、低阻力篦板、新型的密封和锁风配件，优化篦冷机的配风，提高篦冷机的单位面积冷却效率，能彻底解决上述通病。

篦冷机通病堵塞篦板密封风量风压

0　引言

篦冷机是预分解窑系统中的一个极其重要的设备，它是窑炉热源的助推器，其热效率及可靠性直接影响到生产线的运转率、熟料质量和系统能耗。正如《新世纪水泥导报》“烧成论坛”栏目主持人齐砚勇先生所说：“优质、高产、低消耗、低排放的主要矛盾集中在篦冷机、燃烧器所在的窑头”[1]。故冷却机的作用和重要性越来越受到重视。目前国内第三代篦冷机在使用中有很多不尽人意的地方，针对普遍性的问题，我们进行梳理、分析、归纳，并结合法国圣达瀚冷却技术，提出具体的改进措施，本文进行总结介绍，供同行参考。

1　第三代篦冷机的通病分析

1.1充气梁设计加工不合理，导致堵塞

在我国水泥生产线上用得比较广的第三代充气梁篦冷机，由于篦板与梁的配套设计上存在缺陷，或制作、安装上达不到要求的精度等因素的制约，使得第三代充气梁篦冷机运行情况不尽人意。在改造中遇到最为严重的是充气梁被一层一层熟料填满之后形成了坚硬的水泥石（见图1），用风镐才能除掉。于是新建厂在了解篦冷机这一状况后，在设备选型时就选择比正常配套大许多，造成资金和资源的浪费。

1.2篦冷机急冷效果差，熟料出口温度高，热回收效率低

篦冷机的作用一是急速冷却熟料，改善熟料的易磨性和其他性能；二是回收高温熟料蕴含的热能。但目前许多第三代篦冷机存在二次风温、三次风温低（前者850～1 000 ℃，后者700～800 ℃），熟料出口温度高（≥180 ℃），热回收效果和冷却效果差、“红河”现象严重等问题。这种现象的原因主要表现在四个方面。

图1　充气梁堵塞

1.2.1高温烧蚀严重，篦板寿命短

充气梁和高阻力篦板在结构设计与风的喷吹速度上不尽合理，起不到骤冷作用，熟料的冷却效能降低，反而会加大篦板直接面对高温熟料的侵袭和磨损，其寿命大大缩短，增加篦冷机的维修工作量和维修成本。据统计，现在水泥厂篦板的使用寿命一般可以达到1～3年，但活动床篦板和边护板每年大修都要全部更换，使用效果差一些的厂家，局部篦板频繁烧损，寿命一般不会超过一个月。

1.2.2篦冷机密封差，漏风窜风严重

许多篦冷机密封材料多数还采用落后的石棉板或耐温橡胶，运行不久就全部损坏，风室与风室之间基本是相通的，不能保证各供风单元独立的通风，各风机鼓入的不同风压的冷却风在各风室之间相互扰乱，内耗大，有效地穿透熟料层的冷却风必然减小，无法实现设计的配风理念。严重时，前面的高压风机启动后，后面的中低压风室的风机不能正常启动，反而被吹着倒转。另外，随着篦冷机技术的发展，单位篦床面积产量越来越高，料层厚度不断增加，风室压力也要求增加，如果风室密封不好，所有风室相互串风，分室功能和冷却效果大大减弱。

此外，在风室灰斗与拉链机或熟料输送机之间采用电动弧形阀卸料锁风，但由于其阀板和底部容易磨穿，也容易被大块料卡住不能运行，锁风效果差，所以在篦冷机下部的拉链机总是有正压和“返风”现象，冒灰大，环境污染大。

1.2.3冷却风机选型不当，导致风量和风压配置不合理

合适的风量、风压是保证篦冷机冷却性能的关键。但许多篦冷机配置的冷却风机还存在问题，尤其是在高温段，风量和风压明显不足，导致篦冷机高温端热回收效果与急冷效果差。如果在高温段熟料因风量风压不足没得到骤冷，到了中低温段要想通过加大风量强化冷却至正常的熟料温度基本是不可能的。

造成配风失衡重要因素是设计时选择风量与风压均偏低，或因风机制造质量不足以提供足够的风量与风压，相比而言，风压偏低更严重。现在国际先进的篦冷机技术，实际风量在1.9～2.2Nm3/kg熟料之间，配置风量在2.5～2.7 Nm3/kg熟料之间。国内的配风因设计单位不同，差异较大，一般在2.2 Nm3/kg熟料以上，有的为2.5 Nm3/kg熟料左右，也有超过3 Nm3/kg熟料的。关于风压的选择，随着大部分窑的增产、余热发电技术的运用以及精细化操作的需要，客观上要求篦冷机必须采用厚料层操作，高温端料层厚度不能低于800 mm，活动床头端不能低于600 mm，尾端不能低于400 mm。实际上由于窑产量的大幅提高，大部分厂篦床上的料层厚度也基本处于这个水平，但配置风压却远远低于相应的料层。

1.2.4高温变形、漏料严重

由于主梁和篦板梁受高温变形，尤其是在2 500 t/d以上的篦冷机细料侧篦板和侧板被烧损、磨损，导致篦板与篦板间、篦板与侧板间间隙增大，漏料严重，影响了其安全运转。

1.3机械方面存在的问题

1.3.1传动方面的问题

（1）主、从动轴容易窜轴、偏摆，运行不平衡，抖链现象严重。

（2）从动轴上加强槽钢受力负载大，固定螺栓容易断裂，有的厂也发生断轴的现象，新安装的篦冷机运行不到两年，从动轴断裂四五次。

（3）从动轴上的动密封装置失效，起不到密封作用。

（4）导轨、自由轮与导向轮磨损严重，由于高温熟料的冲刷，支承梁也被烧变形。

1.3.2篦板梁变形、活动框架梁变形甚至断裂

由于冷却效果不好，整个床体经受着高温，所以篦板梁、活动框架梁变形较多，严重时活动框架梁甚至断裂。若进行焊接处理，反而加速了其下次断裂事故的发生。框架梁变形断裂，与安装精度、设计选用的材料有关。许多冷却机因大梁的设计强度偏小或者制造时选材不足，强度富余量不够，小型篦冷机框架梁主材一般选用槽钢型材，实际上它的弹性变形较大，刚度不足。特别是现在窑操作技术的进步，窑产量的大幅提高，这一问题更加严重。篦板梁变形，导致篦冷机内部的活动框架梁变形更严重，在篦冷机负荷加重后，有的厂出现整体篦床下沉，尤其是以前设计的1 000 t/d的篦冷机，在篦床尾端没有设计专门的支承梁，而通过从动轴起支承作用，往往造成从动轴频繁地偏摆甚至断裂。

1.3.3熟料高温影响后续设备安全

熟料温度高不仅会造成篦板被烧穿，梁变形，同时它也会对熟料输送设备、配料皮带秤、胶带以及水泥磨轴瓦造成了很大的安全隐患，有厂家的篦冷机后因熟料温度高、水泥磨轴瓦温度太高而不能连续运行，甚至每一个半月要烧一条库底胶带，系统设备的长期安全运行受到了制约。

以上机械问题是许多第三代篦冷机的通病，严重困扰着维修人员，维修人员不得不重点防犯，每遇停窑必须检查。这种篦冷机不仅运行质量不高，资源浪费严重，还影响整个系统的运转率，成倍地增加了工人的维修量，也增加了设备与人员的安全隐患。

2　改进措施

针对上述第三代篦冷机的“通病”，我们结合法国圣达瀚技术，对这些篦冷机进行改进和升级，均取得了显著的收效。下面对采取的技术措施进行介绍。

2.1利用急冷床实现熟料的急冷

急冷床（见图2）是采用第四代技术的特点，专门为第三代充气梁技术进行升级改造设计的，它是一个模块化的床体，设计独特，无漏灰渗灰，也不会漏风窜风，能确保高压风严格按设计与实际需要去供风，使熟料在最大温差下进行良好的热交换。冷却效率高，急冷效果好，机械可靠性高，它既兼顾了第四代篦冷机精确供风、模块化的优点，又适合第三代篦冷机的改造，不用改变篦冷机的主体结构，是提升第二、三代篦冷机技术档次的最佳途径。

应用该技术进行技改后，二、三次风温升高，热回收量较一般第三代充气梁篦冷机可增加300～500 kJ/kg熟料，篦冷机热回收效率达78%，节能降耗显著；在5～6年之内不需要维护，五六年之后只需按要求更换篦板就可。

图2　急冷床外形

2.2使用低阻力篦板延长使用寿命

低阻力篦板（见图3）表面分布着凹槽，冷却风是通过接近水平的篦缝进入充满熟料的凹槽，然后通过滞留在槽内的熟料间隙朝着熟料的前进方向喷吹，不易堵料，不会出现被“吹穿”和风“短路”的现象。篦面通风冷却均匀，磨损小，且不易堆雪人，漏料很少，加之篦板经特殊热处理，其寿命在高温段长达5年以上，中低温段长达4年，全面地提高了整机乃至窑系统的运转率。

图3　低阻力篦板的外形

2.3优化篦冷机的配风设计方案

在篦床的高温区配置合适风量风压的冷却风是保证对熟料急冷的关键。风量取决于料量、料温；压力取决于管路系统阻力、篦板阻力、料层阻力以及来料的波动。

优化配风后，高温熟料离开前端固定床时，熟料的颜色已经由白色变成了暗红色和黑色，再经过20多分钟活动床上的慢冷过程后，最终达到出篦冷机熟料温度小于65 ℃+环境温度。

2.4采用新型的密封和锁风配件解决漏风

为了保证各冷却风室的气密性，目前将“气动双重锁风阀”（见图4）技术用于风室与拉链机之间的密封，可以彻底解决漏风问题。同时采用优质进口的“金属丝柔性密封材料” （见图5）用于风室与风室之间的密封，彻底解决篦冷机里面窜风、漏风等致命问题，使风室的分隔效果与高压风系统设计原理相匹配，而且每个风室可以灵便独立调节风压和风量。

图4　气动双重锁风阀外形

图5　金属丝柔性密封效果

2.5改造提高篦冷机的单位面积冷却效率

可在保持篦冷机的主体框架结构不变的前提下，对篦冷机内部实施改造，改造篦床与篦板的结构与配置，达到均料与均风以及急冷的效果，解决冷却效能的瓶颈问题，改造成本低，性价比高。

3　改造后的效果对比

改造后取得了显著效果，主要体现在节能降耗、提高产量和质量、提高机械的可靠性、提高设备的运转率、降低设备维护费用等方面。效果对比见表1。

表1　改造前后生产情况对比

4　结束语

根据我国水泥生产线上用得比较广的第三代充气梁篦冷机的通病，有针对性地选用急冷床、低阻力篦板、新型的密封和锁风配件，优化篦冷机的配风，提高篦冷机的单位面积冷却效率。实践证明，采用这些技术对第三代充气梁篦冷机进行改造，是较好的投资少、见效快的方法。

TQ172.622.4

B

1008-0473(2016)03-0028-04DOI编码：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.03.005

2016-02-20）

[1] 齐砚勇. 栏目寄语[J]. 新世纪水泥导报, 2016(02): 42.