2500t/d生产线第三代篦冷机改造为第四代篦冷机及经济效益

姜 兵

（中国中材国际工程股份有限公司（南京），南京 211100）

在水泥严重过剩的局面下，水泥企业要想生存必须解决“三个降低”的问题，即降低能耗、降低排放、降低成本。围绕水泥企业存在问题，我们制定了一系列装备改造方案，以达到节能、降耗、降本的目的，其中，第三代篦冷机改为第四代篦冷机，是非常有效的方案之一。

1 第三代篦冷机的弊端和第四代篦冷机的技术创新

1.1 第三代篦冷机的弊端

目前我国水泥工厂使用篦冷机绝大部分是第三代篦冷机，现有第三代篦冷机运行时间大约5至35年左右，设备老化，故障率高。第三代篦冷机一直存在冷却效果不佳的问题，成为生产中的一个制约与瓶颈。而第三代机固有的结构特点，也导致生产中出现漏料与磨损等问题，最终体现在二、三次风温偏低，设备维修维护工作量大；特别是余热发电的应用实施，如果没有足够的蒸汽量与蒸汽温度，发电量将无法保证，随着水泥装备不断发展，新技术、新装备不断出现，第四代列式篦冷机解决了第三代篦冷机存在问题。

1.2 第四代列式篦冷机技术创新点

第四代列式篦冷机，采用行走地板式（Walkingfloor）输送原理，实现熟料的水平输送；采用熟料自保护篦板，大大延长篦板使用寿命；具有独特的纵向密封结构，保证篦床无漏料运行；采用模块化设计，有效降低安装，运输成本；进料端采用固定篦床可控充气系统，实现熟料骤冷，有效提高热回收效率；活动篦床加装自调节流量阀，适时调节冷却风量，有效适应篦床上物料的粒度和厚度不均匀的工况，提高冷却风的使用效率；采用熟料辊式破碎机，使用寿命长，出料粒度均匀。

第四代列式篦冷机具有“三高一低”性能，即高冷却效率，高输送效率和高运转率，超低磨损。改造前后设备参数见表1。

云南某2 500t/d熟料水泥生产线项目建于2010年，设计生产能力2 500t/d水泥熟料，经过业主的不断改进和优化操作，产量可达到2 800t/d左右，该线篦冷机存在上述问题，因此业主拟对该熟料线篦冷机实施技改，将其改造为技术先进成熟的第四代列式篦冷机。下面我们以云南某2 500t/d熟料水泥生产线为例，说明第三代篦冷机改为第四代篦冷机后，给水泥制造商带来的技术革新及创造的经济效益。

表1 改造前后篦冷机参数

2 改造方案优、缺点

2.1 改造方案优点

（1）四代机篦板，采用料层自保护技术，寿命＞5年，理论上无需更换，远远大于第三代机篦板1年寿命，大大降低了篦板备件费用。

（2）四代机运转率＞95%，实现免维护，对于因第三代机故障而经常停窑的生产线有极大优势。

（3）四代机通过窑口下料端固定篦床的特殊设计，真正实现熟料骤冷；结合每块篦板下的自动风量调节阀，保证最终出料温度，降低后续熟料输送，存储费用，降低后续熟料破碎粉磨功耗。

（4）四代机采用步进式输送原理，篦床分列运行，每列安装单独的驱动液压缸与位移传感器，可以缩短两侧篦床的行程，减缓两侧物料运行速度，有效避免“红河”。

（5）四代机单位熟料冷却风量约为1.8Nm3/kg.cl～1.9Nm3/kg.cl，相比第三代机2.2Nm3/kg.cl～2.4Nm3/kg.cl的冷却用风量大大降低，节约了系统电耗。

（6）四代机热回收效率约提高1%～2%，将使系统热耗降低约22.572kJ/kg.cl（5.4kcal/kg.cl）～45.144（10.8kcal/kg.cl），对应煤耗大大降低。

（7）取消原第三代机灰斗锁风装置，可以缩短拉链机长度，降低拉链机投资，同时减少了漏风点。

（8）结合熟料辊式破碎机改造，实现破碎机2年免维护。避免第三代机半年就需更换锤头产生的费用，并使熟料破碎电耗降低约40%。

2.2 改造方案缺点

（1）一次性投资较大。

（2）液压传动系统比三代篦冷机复杂。

3 改造方案

3.1 改造目标

（1）满足产量：2 800t/d～3 000t/d；

（2）出篦冷机熟料温度：≤环境温度+65℃；

（3）延长篦冷机维护周期，整机2年基本无需维护，活动床篦板寿命＞4年；

（4）辊破整机2年免维护；

（5）余热发电取风温度：350℃～400℃；

3.2 改造方案

将原篦冷机拆除更换为中材装备南京LANE型第四代篦冷机LANE0609C，保留原篦冷机第一段壳体上部，保留原第二段上下壳体，更换原第三代机篦床为新型四代机步进式水平篦床，尾部锤破改为辊破，并对应增加壳体；利用原风机8台，新增风机2台，见图1。

3.2.1 设备部分

（1）篦床。

原第三代机篦床整体拆除，更换为第四代步进式列向篦床。篦床共一段，宽度为3.6m，分为6列。

下料口处采用高效分区固定篦床，实现熟料骤冷，保证足够的热量回收，二次风温高且稳定。

一段篦床由原2.7m拓宽至3.6m，结合厚料层操作，保证高温段足够的热量回收，提高三次风，及余热发电温度。

（2）壳体。

原第一段篦床从原2.7m拓宽至3.6m，对应制作下壳体，上壳体至篦床上部1m处拓宽，其余部分保留，与窑头罩接口不变。

原第二段篦床壳体充分利用，保留上下壳体，在内部制作支撑结构，用于支撑新式篦床。

原篦床第一段上壳体尾部位置，制作余热发电取风口。

（3）传动。

配置一套液压传动，装有3个进口REXROTH液压泵，6个进口Parker比例调节阀。篦床运动全程实时监控位移，配置6个德国BALLUFF非接触式位移传感器。

配置带触摸显示屏控制柜，采用PID闭环控制，实现篦床精确运行。

图1 第三代机篦床改造为第四代篦冷机示意图

（4）拖轮支撑装置。

每列篦床采用拖轮支撑，相比四连杆机构，润滑点数量仅为其1/5。大大降低润滑的故障率。

（5）熟料辊式破碎机。

篦床尾部配置熟料辊破。熟料辊破为南京院在国内首创，至今已销售近百台，产品成熟。运行电耗为锤破40%，辊套寿命＞2年，并新开发了辊子间距可调技术。

3.2.2 风机部分

利用原风机8台，新增风机2台。风机配置见表2。

表2 改造后风机配置表

3.2.3 浇注料部分

原篦冷机第一段拆除篦床以上约1m浇注料，第二段拆除篦床以上约0.5m浇注料，篦床安装完毕后依据新篦床补齐衬砌，尾部辊破处，新砌筑浇注料。

3.2.4 电气部分

（1）液压部分。

液压驱动功率为55kW，共3台，2用1备。

（2）风机部分。

①新购风机2台，功率分别为110kW，250kW。包含抽屉柜、电缆、电动执行器和风门等。

②利用原风机8台，功率分别为90kW三台，132kW三台，110kW两台。

3.2.5 土建部分

（1）篦床支撑基础，充分利用原篦冷机基础，通过钢框架焊接，实现新篦冷机基础改造；

（2）新加风机，以及原风机移位，重新制作基础；

（3）尾部辊破，拆除原辊破基础，重新制作钢平台基础；

（4）液压站，新作一混凝土基础。

3.2.6 工艺非标

（1）原风机与篦冷机连接，利用部分原有风管，新加风机新制作非标管道；

（2）上壳体、余热风管、煤磨风管等的过渡部分；

（3）检修平台、爬梯（利用部分原检修平台）。

3.3 改造工期

设计、制造周期：3.5个月。

停车施工时间：25d（从浇注料与篦床清除干净，且没有其他干涉项目，可以全面开展施工开始计时）。

四代机采用模块化设计，所有篦板、密封、风阀等全部在工厂内组装在列式篦床之上，然后以模块的形式整体发运至现场，可以大大节约安装时间。

3.4 改造设备表（见表3）

表3 改造设备表

4 品质保证

预计通过改造，配合业主合理的生产操作，整条生产线可达到的技术参数见表4。

表4 改造后性能保证表

5 性能保证的条件

（1）入篦冷机的熟料温度：1 350℃～1 400℃；

（2）熟料立升重：1 200g/l～1 300g/l；

（3）熟料产量在篦冷机额定产量下；

（4）出窑熟料颗粒粒度：＞25mm占比＜20%，＜5mm占比＜30%；

（5）出篦冷机熟料温度的测量：用筛选25mm以下圆形熟料颗粒进行测量，超过25mm的颗粒不多于10%；

（6）风温的测量：需要在窑况稳定运行的前提下进行；

（7）测试工作：在窑况稳定运行的前提下，进行72h测试，测量的平均值达到保证性能指标，说明改造已经达到目标；

（8）调试和验收均需在乙方现场技术人员的指导下进行；

（9）安装完成投产后，如因甲方设备问题和非乙方原因，影响到篦冷机进行正常的考核或不能达到性能指标，在三个月的时间内若乙方还不能调整至正常的考核状态，则视为乙方通过考核验收，甲方应支付安装调试款。

6 经济效益分析

篦冷机四代机改造，优势主要体现在提高设备运转率，减少设备维护费用，降低系统热耗，降低电耗方面。

6.1 经济效益（见表5）

表5 改造经济效益分析（万元/年）

6.2 经济效益计算

（1）运转率提升体现的收益（按产量2 800t/d计）。

假设设备运转每年提高10d，则熟料产量共提升2 800t，按每吨熟料250元，利润10%计，则增加收入70万元/年。

（2）四代机维护费用降低。

设原第三代机篦板每年更换一次，篦板单价按4万元/t计，篦板护板总计约15t，则篦板备件费用约60万元/年。

四代机纵向密封约7t，单价按5万元/t计，寿命＞3年，以3年计，则每年密封备件费用约11.7万元。

累计，单篦床一处，四代机与第三代机相比，节约备件费用约48.3万元/年。

实际上，第三代机除篦板需要每年更换外，其他零部件也需要定期更换，如篦板梁，传动轴密封等，四代机没有这些部件，不会产生此类维护费用。

（3）节煤费用。

以四代机相比第三代机热效率提高1%计，则多回收热量为15.048kJ/kg.cl（3.6kcal/kg.cl），根据经验烧成系统热耗降低与篦冷机热效率的提高值约为1.5倍关系，则系统热耗降低22.572kJ/kg.cl（5.4kcal/kg.cl）。

以日产量2 800t，全年生产330d计，则全年降低热耗0.5×10～10kcal，设用煤低位热值22 990kJ/kg（5 500kcal/kg），则一年节煤约910t。

设煤单价500元/t，则一年节煤费用45.5万元。

（4）节电费用。

以改造后余热发电提高1kWh/t.cl，以产量2 800t/d计，全年生产330d计，则全年节电约1×2 800×330=924 000kWh。按1kWh电0.5元钱计，则余热发电全年节约电费约46.2万元。

综上所述，仅从提高设备运转率，减少维护，降低热耗，降低电耗的方面考虑，改造后四代机与原第三代机相比，产生直接经济效益约210万元/年。改造全部费用750万元，大约3.5年左右能收回全部投资。

《绿色工厂评价通则》国家标准正式发布

近日，为加快推进制造强国建设，实施绿色制造工程，积极构建绿色制造体系，由工业和信息化部节能与综合利用司提出，中国电子技术标准化研究院联合钢铁、石化、建材、机械、汽车等重点行业协会、研究机构和重点企业等共同编制了GBT36132-2018绿色工厂评价通则国家标准正式发布。这是我国首次制定发布绿色工厂相关标准。

标准明确了绿色工厂术语定义，从基本要求、基础设施、管理体系、能源资源投入、产品、环境排放、绩效等方面，按照“厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化”的原则，建立了绿色工厂系统评价指标体系，提出了绿色工厂评价通用要求。标准的发布将有利于引导广大企业创建绿色工厂，推动工业绿色转型升级，实现绿色发展。