水泥工業(yè)篦冷機(jī)技改發(fā)展方向

李程偉

（合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥市 230051）

目前，熟料冷卻機(jī)在水泥工業(yè)生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，已不再是當(dāng)初僅僅為了冷卻熟料的設(shè)備，而在當(dāng)代預(yù)分解窯系統(tǒng)中與預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、燃燒器等密切結(jié)合，組成了一個(gè)完整的水泥熟料燒成系統(tǒng)，成為一個(gè)不可缺少的具有多重功能的重要裝備。

1 篦冷機(jī)的功能

（1）作為熱工裝備，在對(duì)熟料驟冷的同時(shí)，承擔(dān)著對(duì)入窯二次風(fēng)及入爐三次風(fēng)的加熱升溫任務(wù)。

（2）作為一個(gè)工藝裝備，它承擔(dān)著對(duì)高溫熟料的驟冷任務(wù)。

（3）作為熱回收裝備，它承擔(dān)著對(duì)出窯熟料攜出的大量熱量的回收任務(wù)。

（4）作為熟料輸送裝備，它承擔(dān)著對(duì)高溫熟料的輸送任務(wù)。對(duì)高溫熟料進(jìn)行冷卻有利于熟料輸送和貯存。

2 國(guó)內(nèi)篦冷機(jī)存在的主要問題

截止2013年底，我國(guó)共有新型干法水泥生產(chǎn)線1700條，其中實(shí)際運(yùn)行的約1500條。目前國(guó)內(nèi)水泥廠采用的第二代、第三代篦冷機(jī)的技術(shù)來源主要是美國(guó)富勒公司生產(chǎn)的富勒（Fu11er）型篦冷機(jī)和丹麥?zhǔn)访芩构旧a(chǎn)的福拉克斯（FOLAX）型冷卻機(jī)，國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)院及裝備公司進(jìn)行消化吸收。經(jīng)過國(guó)內(nèi)二十多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)一些共性的問題。

（1）二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫低，熟料溫度高，熱回收效果差。在篦床上存在明顯的“紅河”現(xiàn)象。

由于二次風(fēng)溫低，助燃效果差，大大降低了窯對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性，特別是在煤質(zhì)波動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致煤粉的燃燒速度變慢，對(duì)窯的操作影響更大，燒成溫度提不起來，操作員不得不加大喂煤量，造成長(zhǎng)焰燃燒。燒成帶后移，高溫區(qū)不集中，熟料難以燒成，粉料多，fCaO高，熟料質(zhì)量差，提產(chǎn)困難。整個(gè)窯系統(tǒng)均衡穩(wěn)定的燒成制度無法得到落實(shí)。

由于三次風(fēng)溫低，對(duì)燒成系統(tǒng)的影響會(huì)更大，一般而言，分解爐內(nèi)煤粉燃燒速率比之碳酸鈣的分解速率低，正因如此，分解爐規(guī)格設(shè)計(jì)首先考慮的是燃料的燃燼空間。如何提高燃燒速率、縮短燃燼時(shí)間，然而分解爐的特點(diǎn)是低溫、低氧、無焰，處處伴隨有高濃度粉料使燃料“劣質(zhì)化”，甚至粉料結(jié)團(tuán)將焦炭包裹其中。爐溫每升高70℃，殘余焦炭的燃燒速率就提高一倍。因此較高的三次風(fēng)溫對(duì)改善生料的預(yù)燒，為窯的穩(wěn)產(chǎn)與高產(chǎn)打下一個(gè)好基礎(chǔ)。另外，爐燃料比例高于窯燃料，因此三次風(fēng)用量比二次風(fēng)用量要大，三次風(fēng)溫高，節(jié)能效果更大。反之熟料熱耗更高。

出窯高溫熟料得不到急冷，輸送入熟料庫的溫度還相當(dāng)高，慢冷熟料質(zhì)量差，而在急冷時(shí)，熟料液相來不及結(jié)晶而大部分轉(zhuǎn)變成玻璃體，保證了熟料的質(zhì)量。熟料不能急冷，它會(huì)使熟料在慢冷過程中產(chǎn)生粉化，降低熟料質(zhì)量和易磨性。

（2）高溫段篦板、支撐梁被燒蝕嚴(yán)重，備品備件等維護(hù)費(fèi)用高。

充氣梁和高阻力篦板容易出問題，起不了驟冷作用，不能冷卻熟料，反而卻讓篦板直接受到高溫熟料的侵襲和磨損，再好的材質(zhì)也不可能長(zhǎng)期安全運(yùn)行。由于近年來耐熱材料的價(jià)格大幅攀升，必然帶來維修成本的上漲，同時(shí)也增加篦冷機(jī)的維修工作量。

（3）篦板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，維修量大，維護(hù)成本高。

因篦板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不合理，受熱膨脹變形量大，使篦板強(qiáng)度大受影響，篦板磨損快，使用壽命短；篦板安裝形式不符合人機(jī)工程學(xué)要求，更換時(shí)間長(zhǎng)，也比較麻煩；篦板通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，篦縫風(fēng)速偏小，不能吹透高溫熟料，起不到急冷的效果。

（4）漏料嚴(yán)重，加速篦板磨損；漏料鎖風(fēng)裝置及拉鏈機(jī)負(fù)荷過載，故障率高。

漏料量大，極端情況下若連續(xù)漏紅料，導(dǎo)致燒壞篦板梁及支撐裝置等；篦床漏料處漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致跑風(fēng)，而熟料反而得不到充分冷卻；下料斗積灰較多，卸灰閥開啟頻繁，容易產(chǎn)生故障；卸灰多，拉鏈機(jī)工作負(fù)荷大，嚴(yán)重時(shí)拉鏈機(jī)內(nèi)全是熟料，潮濕或下雨天氣，易板結(jié)，卡死鏈節(jié)，檢修難度大。

3 待改造方向

（1）節(jié)能減排降低能耗。

現(xiàn)今許多水泥企業(yè)都在進(jìn)行兼并重組，在集團(tuán)內(nèi)部深入開展橫向?qū)Ρ取?duì)標(biāo)管理，以降低能耗節(jié)約成本。同時(shí)，國(guó)家逐年增強(qiáng)對(duì)水泥等高能耗企業(yè)節(jié)能減排的監(jiān)管，并加大政策支持力度，因此對(duì)水泥生產(chǎn)節(jié)能減排技術(shù)的要求就更為迫切。篦冷機(jī)是水泥燒成系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，而回轉(zhuǎn)窯、預(yù)分解系統(tǒng)、燃燒器可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果不夠明顯，冷卻機(jī)的節(jié)能減排成效就擺在了一個(gè)重要的位置，因此冷卻技術(shù)改造顯得尤為重要。

（2）增加產(chǎn)能。2010年開始，水泥價(jià)格一路上揚(yáng)，利潤(rùn)大增，各個(gè)水泥企業(yè)效益見好，都開足馬力生產(chǎn)，并希望擴(kuò)大生產(chǎn)產(chǎn)能，以實(shí)現(xiàn)更大的利潤(rùn)。但國(guó)家限制對(duì)新上生產(chǎn)線的審批，水泥生產(chǎn)企業(yè)只有通過對(duì)原有生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造的方式來增加產(chǎn)能。在原燒成系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)窯和燃燒器都基本定型的，只有通過增大分解爐容積和篦冷機(jī)能力來實(shí)現(xiàn)。

4 改造方式

（1）更換進(jìn)料口固定篦床（急冷區(qū)、或稱斜坡部分）。

細(xì)化進(jìn)料口篦床供風(fēng)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)落料中心區(qū)超高壓供風(fēng)和周邊區(qū)域高壓供風(fēng)，提高入窯的二次風(fēng)溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)熟料急冷，增加熟料易磨性。

優(yōu)點(diǎn)：這種改造方式，最節(jié)約成本，工期也短。

（2）更換入口固定篦床和第一段篦床（熱回收區(qū)）。

在對(duì)進(jìn)料口篦床供風(fēng)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，采用空氣梁、新型篦板、細(xì)化供風(fēng)區(qū)域、改變熟料流速等多種技術(shù)手段更換第一段篦床。

優(yōu)點(diǎn)：可部分利用原有設(shè)備，工期相對(duì)較短。

（3）整機(jī)拆除，采用步進(jìn)式冷卻機(jī)。

步進(jìn)式冷卻機(jī)取消了原有的漏料鎖風(fēng)系統(tǒng)和拉鏈機(jī)等，整體高度低，空間高度上適合所有的二代或三代篦冷機(jī)改造。步進(jìn)式冷卻機(jī)單位面積產(chǎn)量高，同時(shí)滿足原有篦床面積增產(chǎn)的需要。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最優(yōu)效果，同時(shí)達(dá)到擴(kuò)大產(chǎn)能的目的。機(jī)械部件磨損小，維護(hù)費(fèi)用都進(jìn)一步降低。

5 結(jié)束語

水泥行業(yè)作為我國(guó)主要的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其節(jié)能減排效果對(duì)完成我國(guó)能源消耗目標(biāo)、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。加大節(jié)能減排力度，已成為水泥行業(yè)面臨的一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。因此對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)改造，不僅符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策的要求，還符合企業(yè)自身發(fā)展的要求，更符合市場(chǎng)的需求。