步進式冷卻機技術及其在節能改造中的應用

李程偉

合肥水泥研究設計院（230051）

環保節能

步進式冷卻機技術及其在節能改造中的應用

李程偉

合肥水泥研究設計院（230051）

步進式冷卻機的原理和結構均不同于以往的推動篦式冷卻機，具有運作可靠、熱回收效率高、安裝維護方便、運行維護成本低的優點，已廣泛應用于水泥熟料生產線的技術改造。這里結合工程實踐，對步進式冷卻技術在改造中的應用作簡單介紹。

冷卻機；步進式；技術改造

0 概述

步進式冷卻機是水泥行業新型冷卻設備，其原理和結構均不同于以往的推動篦式冷卻機，對我國水泥工業用冷卻機的發展具有劃時代意義。目前，步進式冷卻機以先進的技術、極低的運行維護成本,被用戶廣泛接受。

以往的推動篦式冷卻機（又稱第一代篦冷機、第二代篦冷機、第三代篦冷機），以篦板往復運動來推動熟料運動，存在篦板磨損大、漏料、整機高度高（土建費用高）、熱回收效果差等劣勢，目前正逐步被市場淘汰。

1 步進式冷卻機的結構和工作原理

步進式冷卻機采用全新的輸送原理和結構，完全顛覆了傳統的熟料輸送理念。步進式冷卻機由若干條平行的熟料輸送列向單元(或稱輸送道)組成，其運動方式為：首先各輸送道同時向熟料輸送方向移動（沖程向前），然后各輸送道單獨或交替地進行反向移動（沖程向后）。按照冷卻機生產能力來配置輸送道的數量，各輸送道相互靠緊，組成冷卻機。該冷卻機的篦板完全沒有磨損，無漏料，整機高度降低3～4米，熱回收效率高（能耗低），各項性能指標均居國內外領先水平。

WHEC型步進式能冷卻機具有高效率的熟料輸送系統，料床上下不設置輸送部件，零部件少，因此維護費用和零部件的磨損明顯減少。無漏料的篦床設計不需要粉塵清理裝置，使冷卻機大大減少了熟料下落高度及機身結構高度，減少了土建投入費用。步進式冷卻機采用標準設計，組裝后運至現場，大大減少了舊線改造的時間。

1）固定式進料口

步進式冷卻機進料口為高效能組件，進口端兩側澆注耐火混凝土擋料墻，將進料口寬度收窄，使窯頭落下的熟料能夠均勻地分布在寬度較窄的進料口內的全部通道上。

步進式冷卻機采用斜平面,設一個中心區獨立供風、環形區流量閥調節進風量的供風方式，采用小塊細縫篦板的WKID系統。這樣的設計具有如下特點：①堅固的易于安裝的組合結構,可用于各種形式的篦冷機技術改造；②“馬蹄形”冷卻面,防止冷風泄漏,供風均勻；③采用中心區直接供風,強力冷卻，提高熟料質量和易磨性；④環形區采用流量閥調節進風量的供風方式，減少冷風量，增強了供風均勻性，提高二次風溫；⑤細縫篦板，斜平面布置,促進熟料運動,布料均勻。

2）輸送系統

WHEC型步進式冷卻機由若干條平行的熟料輸送列向單元組成，每條列向單元均由滾輪支撐，各列向單元相互靠緊，組成冷卻機。列向單元組合時平行布置,每個單元的移動速度可以調節，也可單獨通冷風，從而保證熟料冷卻機的效果。此外，在冷卻機兩側的列向單元上的熟料輸送速度和冷卻風量也可以調節，使熟料得以冷卻，阻止“紅河”現象的生成。

3）通風原理

步進式冷卻機熟料層內部沒有輸送部件，整個料層底部面積均可通風，而且每個單元下設一個空氣流量調節閥，使熟料得以均勻冷卻，熱回收好。

4）驅動系統

步進式冷卻機采用液壓驅動，其數量根據列向單元的數量而定，驅動系統裝置采用標準件，不需維護或調節。液壓缸可使每一條列向單元盡可能達到長沖程，由一臺集成連續定位測量系統對沖程長度進行控制。

2 WHEC型步進式冷卻機技術改造應用實例

2.1 蕪湖華揚水泥1200t/d改造

蕪湖華揚水泥有限公司(原楊山水泥廠)于2006年建成投產,熟料冷卻選用的是LBT1000型第三代篦冷機。運轉一年后，篦冷機運轉效率低、故障率高、維護成本高等缺陷便充分暴露出來。為解決這些問題，我院于2008年12月為該廠做了技術改造：采用新研制的WHEC-1000型步進式冷卻機技術對該篦冷機系統進行了整體改造,僅僅用20d時間完成了設備的安裝調試,于2008年12月28日投產。

改造后，設備運轉率大大提高，相對窯的運轉效率達到99%，一年內沒更換任何備件，年節約備件費用30萬元。

2.2 萬年青水泥4#窯冷卻機改造

萬年青水泥廠4#窯（∮4×56m）生產線采用LBT32225水平推動式篦冷機。1998年開始建設，1999年12月投產。改造前，產量在2000～2300t/ d。設備故障多，運轉率低，熱效率低。

2011年，用WHEC-2500步進式高效冷卻機替代LBT32225篦冷機，完全拆除原有篦冷機，重新制作設備基礎。由于步進式冷卻機的整體安裝方便性，45d時間便完成了舊設備的拆除和新設備的安裝。改造后，產量提高到2500t/d，熱回收效率大于70%，運作率98%以上。

2.3 亞東集團武漢亞鑫水泥廠冷卻機系統改造

武漢亞鑫2500t/d生產線采用SCQ-1174篦式冷卻機，篦床有效面積71m2,設計產量3000t/d,二段傳動，有部分固定梁采用空氣梁，活動梁無空氣梁，2007年9月28日投產。由于受當時技術水平的限制，在篦冷機設計、加工上存在一定的缺陷。技術改造后，冷卻劑不僅可提高熱回收效率和系統可靠性，減少維修維護費用，而且能滿足水泥廠增產的要求。

存在的主要問題：①產量低于3000t/d，是生產線提高產量的瓶頸。②二、三次風溫低，熱回收效果差。③傳動裝置不可靠。傳動裝置的零部件每年大修兩次基本全部更換，不到四年的時間內出現傳動主軸斷裂四次。④冷卻效果差，出篦冷機的熟料溫度正常生產時接近200℃。⑤漏料嚴重，有部分紅料，下殼體燒紅現象時有發生，篦板磨損大，更換較多。⑥發電量不高，平均噸熟料發電約20kWh。

改造方案：利用原有篦冷機地坑及鏈斗機，采用WHEC型步進冷卻機（加尾部輥式破碎機）替代原有SCQ-1174篦冷機。

技術改造于2012年2月,包括舊設備拆除及基礎制作，3月10日完成。2012年3月11日開始進行設備安裝及非標制作，4月18日點火試生產。

改造后，沒有發生因步進式冷卻機引起的停窯事故。經過兩年的生產使用，產量穩定在3300t/d，冷卻效果良好，二次風溫穩定在1100℃以上，三次風溫穩定在950℃以上，輥式破碎機運行正常。噸熟料發電量從20kWh提高到29～31kWh。

改造后經濟效益分析：①減少了備件消耗，每年節約20萬元；②提高了二、三次風溫，每年節約了煤耗2727噸，每年節約資金190萬元；③提高余熱發電量每噸熟料平均10kWh,折合約495萬元,整個改造年節約資金705萬元。

[1]何平,鞏曉亮,許平娟,華俊.WHEC-5500型步進式高效冷卻機的研制與應用[J].四川水泥,2011,06.

[2]許平娟,何平,鞏曉亮,華俊.WHEC-5500步進式高效冷卻機的應用與技術經濟分析[J].水泥工程,2011,06.

[3]何平,鞏曉亮,田藝.WHEC-5500步進式高效冷卻機的開發設計[J].建材技術與應用,2011,09.