2 500t/d熟料生产线篦冷机的改造

朱向国，刘劲松

2 500t/d熟料生产线篦冷机的改造

朱向国，刘劲松

1　前言

众所周知，中国的水泥行业从2000年开始进入了大发展时代，在这个时期建设了一批2 500t/d水泥熟料生产线。由于受当时的水泥生产工艺技术和装备水平的限制，这些生产线采用的均是第三代推动式篦冷机。该型式篦冷机的有效篦床面积一般为61～66m2，设计产量为38～41t/ d/m2，设计单位冷却风量约2.2m3（标）/kg熟料，两段篦床，机械传动，尾端配套锤式破碎机。但在实际生产中，绝大部分生产线都有不同程度的超产，有些生产线甚至超产25%以上，再加上设备本身的一些性能缺陷，使得该系列篦冷机在实际使用中普遍存在如下问题：

（1）热回收效率不高，影响烧成系统热耗。

（2）窑产量偏高时篦床面积偏小，冷却效率不高，出篦冷机熟料温度偏高。

（3）机械传动故障率较高。

（4）篦板更换频繁，备品备件费用高。

（5）熟料破碎机锤头磨损较快。

（6）篦冷机系统电耗较高。

对于熟料烧成系统而言，篦冷机性能直接影响整个系统的性能指标，使用第三代甚至更老机型篦冷机的水泥企业应当采用先进技术及装备对其进行改造。本文简要介绍篦冷机的各种改造方案，供广大水泥生产企业参考。

2　篦冷机改造目的

对篦冷机进行改造，目的是为了提高热回收效率，降低烧成系统热耗，改善冷却效果，降低熟料温度，降低备件更换频率和费用，消除设备故障隐患，提高篦冷机运转的可靠性与稳定性。

3　篦冷机改造方案

根据需求和投资的不同，一般篦冷机的改造可分为局部优化、更换破碎机和全面升级改造。局部优化主要是在现有篦冷机的基础上，对关键部件进行改造，提升性能。例如增加篦床面积、固定篦床分区供风等。全面升级改造是将现有的篦冷机全部拆除或仅保留壳体，然后整体更换为第四代篦冷机。下面分别详细介绍各种改造方案。

3.1局部优化

（1）更换高温区的盲板和调整浇注料矮墙的宽度，或是对上、下壳体整体外扩，增加篦床的面积。

（2）在中、高温区增加充气梁的数量。充气梁有强制供风的效果，能加速熟料的冷却。

（3）对固定篦床进行分区供风改造，或整体更换为性能更好的急冷模块，强化急冷效果，提高热回收效率。

（4）在高温区细料侧使用充气盲板或阻流篦板，以应对“红河”，保护边上的篦板，减少热磨损。

（5）根据实际的生产工况，重新调整配风，原则上尽量利用现有风机，减少风机更换数量，降低改造成本。

（6）更换新结构的隔室密封装置，减少风室间的窜风现象。

（7）对现有设备其他部件进行检查，修复已经损坏的部件，特别是夹块轴密封及漏料锁风装置，尽可能减少漏风。

通过上述措施，改造后的篦冷机可以满足烧成系统的正常运行，并能适当降低熟料温度，提高热回收效率。

3.2更换熟料破碎机

将锤式破碎机更换为辊式破碎机，相较有如下优点：

（1）破碎后熟料的粒度均匀。锤式破碎机在锤头磨损后，破碎效率降低，粒度不均匀，大块料较多；而辊式破碎机破碎后的物料粒度基本能保证≤25mm，对水泥粉磨有好处。

（2）运行稳定，故障率低，检修方便。

（3）可降低备品备件的费用及电耗。一般锤头的更换周期为6～9个月，而辊式破碎机辊圈的更换周期约4年，大大减少了备件量和更换所产生的人工成本。另外，采用辊式破碎机后电耗平均减少0.11kWh/t熟料，每年可节电约90 000kWh。

3.3全面升级改造

将现有的篦冷机拆除或仅保留上、下壳体，然后整体更换为第四代步进式篦冷机。破碎机布置在中部还是尾部主要根据现有厂房高度而定，从使用效果上来讲布置在中部较好，这是因为，经过中部辊式破碎机破碎后的物料颗粒均匀，极大地提升了二段篦床的冷却效果，又从根本上避免了大块物料在尾端破碎后出现的红心料因来不及再次冷却而进入熟料拉链机的问题。但就改造项目而言，往往受现有厂房高度及改造工期的限制，一般会选择布置在尾端。

图1　原篦冷机

图2　新篦冷机

图3　新篦冷机剖面示意图

3.3.1旧的篦冷机升级改造具体内容

（1）拆除原篦冷机的上下壳体、篦床、熟料破碎机、传动装置、润滑装置等，仅保留原下壳体的底座，见图1（绿色部分保留，灰色部分拆除）。安装新的第四代篦冷机，见图2（蓝色部分）。由于原有篦冷机一、二段之间有高差，需要制作部分钢结构以便连接原有底框架，见图2（紫色部分）。

（2）如图3所示，新的第四代篦冷机（蓝色部分）放置于原篦冷机底框架上（黄色部分），但是两边横梁有可能会悬臂出来一部分，这部分需要在现场进行加固处理。原熟料破碎机的下料口需要在现场进行改造以适应新的辊式破碎机下料。

（3）改造后篦床只有一段，全部位于+0.0m平面以上，采用钢框架支撑。

（4）熟料锤式破碎机改为辊式破碎机。

（5）原篦冷机的机械传动装置全部拆除，采用新的液压传动。

（6）重新进行配风，由于第四代篦冷机采用风室加流量阀的供风模式，与第三代篦冷机不同，所以能利用的旧风机不多，大部分风机需要新购置。

表1　方案对比表

（7）窑门罩、煤磨烘干、余热发电、余风等风口保持不变，新篦冷机与其做好衔接。

3.3.2第四代行进式篦冷机的优势

（1）设备可靠性高。除了正常的停窑检修外，基本不会因为篦冷机的故障导致停窑。即使出现意外情况，其特有的容错和在线检修功能，也能保证在不停窑的情况下进行常规维修。

（2）由于采用模块化设计，备件种类大大减少。同时由于其特殊的工作原理，采用“料磨料”的物料输送方式解决了篦板与物料间的磨损问题，从而大幅提高了篦板的使用寿命。随着新材料的应用以及制造工艺和金属热处理方面的进步，辊式破碎机的辊圈和篦床列间密封等易损件的使用寿命也都提高到3年以上。

（3）特殊迷宫设计的密封，确保篦床无漏料，省去了对灰斗和弧形阀的维护。

（4）固定斜坡篦板基于Coanda效应设计，急冷效果好，热回收效率高。

（5）熟料冷却效果好，减少了对下道工序设备的热侵蚀，延长了如熟料拉链机、熟料库皮带的使用寿命。另外，熟料冷却效果好有利于提升熟料品质，提高水泥磨台时产量，降低电耗等。

3.4改造方案对比

结合上述方案，从投资、工期、改造难易程度等方面对比（表1）可以看出，要想达到理想的热回收效率及设备运行可靠性，整体更换为第四代篦冷机是最佳方案，缺点是一次投资较多。在投资预算有限的情况下，采用在现有篦冷机基础上进行局部优化改造也是一个较好的方案。水泥生产企业应根据自己的资金情况选择合适的改造方案。

4　结语

文中所述的各种篦冷机的改造方案，我公司都有成功应用的案例，在实际生产中显著提高了设备运转的可靠性与稳定性，降低了系统电耗、备品备件及检修维护费用，提高了热回收效率，并最终降低了系统热耗，为水泥生产企业带来了显著的经济效益，增强了水泥企业的市场竞争力。

The Renovation of 2 500t/d Clinker Production Line＇s Grate Cooler

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2016-08-03；编辑：吕光