2 500t/d熟料生產線篦冷機的改造

朱向國，劉勁松

2 500t/d熟料生產線篦冷機的改造

朱向國，劉勁松

1　前言

眾所周知，中國的水泥行業從2000年開始進入了大發展時代，在這個時期建設了一批2 500t/d水泥熟料生產線。由于受當時的水泥生產工藝技術和裝備水平的限制，這些生產線采用的均是第三代推動式篦冷機。該型式篦冷機的有效篦床面積一般為61～66m2，設計產量為38～41t/ d/m2，設計單位冷卻風量約2.2m3（標）/kg熟料，兩段篦床，機械傳動，尾端配套錘式破碎機。但在實際生產中，絕大部分生產線都有不同程度的超產，有些生產線甚至超產25%以上，再加上設備本身的一些性能缺陷，使得該系列篦冷機在實際使用中普遍存在如下問題：

（1）熱回收效率不高，影響燒成系統熱耗。

（2）窯產量偏高時篦床面積偏小，冷卻效率不高，出篦冷機熟料溫度偏高。

（3）機械傳動故障率較高。

（4）篦板更換頻繁，備品備件費用高。

（5）熟料破碎機錘頭磨損較快。

（6）篦冷機系統電耗較高。

對于熟料燒成系統而言，篦冷機性能直接影響整個系統的性能指標，使用第三代甚至更老機型篦冷機的水泥企業應當采用先進技術及裝備對其進行改造。本文簡要介紹篦冷機的各種改造方案，供廣大水泥生產企業參考。

2　篦冷機改造目的

對篦冷機進行改造，目的是為了提高熱回收效率，降低燒成系統熱耗，改善冷卻效果，降低熟料溫度，降低備件更換頻率和費用，消除設備故障隱患，提高篦冷機運轉的可靠性與穩定性。

3　篦冷機改造方案

根據需求和投資的不同，一般篦冷機的改造可分為局部優化、更換破碎機和全面升級改造。局部優化主要是在現有篦冷機的基礎上，對關鍵部件進行改造，提升性能。例如增加篦床面積、固定篦床分區供風等。全面升級改造是將現有的篦冷機全部拆除或僅保留殼體，然后整體更換為第四代篦冷機。下面分別詳細介紹各種改造方案。

3.1局部優化

（1）更換高溫區的盲板和調整澆注料矮墻的寬度，或是對上、下殼體整體外擴，增加篦床的面積。

（2）在中、高溫區增加充氣梁的數量。充氣梁有強制供風的效果，能加速熟料的冷卻。

（3）對固定篦床進行分區供風改造，或整體更換為性能更好的急冷模塊，強化急冷效果，提高熱回收效率。

（4）在高溫區細料側使用充氣盲板或阻流篦板，以應對“紅河”，保護邊上的篦板，減少熱磨損。

（5）根據實際的生產工況，重新調整配風，原則上盡量利用現有風機，減少風機更換數量，降低改造成本。

（6）更換新結構的隔室密封裝置，減少風室間的竄風現象。

（7）對現有設備其他部件進行檢查，修復已經損壞的部件，特別是夾塊軸密封及漏料鎖風裝置，盡可能減少漏風。

通過上述措施，改造后的篦冷機可以滿足燒成系統的正常運行，并能適當降低熟料溫度，提高熱回收效率。

3.2更換熟料破碎機

將錘式破碎機更換為輥式破碎機，相較有如下優點：

（1）破碎后熟料的粒度均勻。錘式破碎機在錘頭磨損后，破碎效率降低，粒度不均勻，大塊料較多；而輥式破碎機破碎后的物料粒度基本能保證≤25mm，對水泥粉磨有好處。

（2）運行穩定，故障率低，檢修方便。

（3）可降低備品備件的費用及電耗。一般錘頭的更換周期為6～9個月，而輥式破碎機輥圈的更換周期約4年，大大減少了備件量和更換所產生的人工成本。另外，采用輥式破碎機后電耗平均減少0.11kWh/t熟料，每年可節電約90 000kWh。

3.3全面升級改造

將現有的篦冷機拆除或僅保留上、下殼體，然后整體更換為第四代步進式篦冷機。破碎機布置在中部還是尾部主要根據現有廠房高度而定，從使用效果上來講布置在中部較好，這是因為，經過中部輥式破碎機破碎后的物料顆粒均勻，極大地提升了二段篦床的冷卻效果，又從根本上避免了大塊物料在尾端破碎后出現的紅心料因來不及再次冷卻而進入熟料拉鏈機的問題。但就改造項目而言，往往受現有廠房高度及改造工期的限制，一般會選擇布置在尾端。

圖1　原篦冷機

圖2　新篦冷機

圖3　新篦冷機剖面示意圖

3.3.1舊的篦冷機升級改造具體內容

（1）拆除原篦冷機的上下殼體、篦床、熟料破碎機、傳動裝置、潤滑裝置等，僅保留原下殼體的底座，見圖1（綠色部分保留，灰色部分拆除）。安裝新的第四代篦冷機，見圖2（藍色部分）。由于原有篦冷機一、二段之間有高差，需要制作部分鋼結構以便連接原有底框架，見圖2（紫色部分）。

（2）如圖3所示，新的第四代篦冷機（藍色部分）放置于原篦冷機底框架上（黃色部分），但是兩邊橫梁有可能會懸臂出來一部分，這部分需要在現場進行加固處理。原熟料破碎機的下料口需要在現場進行改造以適應新的輥式破碎機下料。

（3）改造后篦床只有一段，全部位于+0.0m平面以上，采用鋼框架支撐。

（4）熟料錘式破碎機改為輥式破碎機。

（5）原篦冷機的機械傳動裝置全部拆除，采用新的液壓傳動。

（6）重新進行配風，由于第四代篦冷機采用風室加流量閥的供風模式，與第三代篦冷機不同，所以能利用的舊風機不多，大部分風機需要新購置。

表1　方案對比表

（7）窯門罩、煤磨烘干、余熱發電、余風等風口保持不變，新篦冷機與其做好銜接。

3.3.2第四代行進式篦冷機的優勢

（1）設備可靠性高。除了正常的停窯檢修外，基本不會因為篦冷機的故障導致停窯。即使出現意外情況，其特有的容錯和在線檢修功能，也能保證在不停窯的情況下進行常規維修。

（2）由于采用模塊化設計，備件種類大大減少。同時由于其特殊的工作原理，采用“料磨料”的物料輸送方式解決了篦板與物料間的磨損問題，從而大幅提高了篦板的使用壽命。隨著新材料的應用以及制造工藝和金屬熱處理方面的進步，輥式破碎機的輥圈和篦床列間密封等易損件的使用壽命也都提高到3年以上。

（3）特殊迷宮設計的密封，確保篦床無漏料，省去了對灰斗和弧形閥的維護。

（4）固定斜坡篦板基于Coanda效應設計，急冷效果好，熱回收效率高。

（5）熟料冷卻效果好，減少了對下道工序設備的熱侵蝕，延長了如熟料拉鏈機、熟料庫皮帶的使用壽命。另外，熟料冷卻效果好有利于提升熟料品質，提高水泥磨臺時產量，降低電耗等。

3.4改造方案對比

結合上述方案，從投資、工期、改造難易程度等方面對比（表1）可以看出，要想達到理想的熱回收效率及設備運行可靠性，整體更換為第四代篦冷機是最佳方案，缺點是一次投資較多。在投資預算有限的情況下，采用在現有篦冷機基礎上進行局部優化改造也是一個較好的方案。水泥生產企業應根據自己的資金情況選擇合適的改造方案。

4　結語

文中所述的各種篦冷機的改造方案，我公司都有成功應用的案例，在實際生產中顯著提高了設備運轉的可靠性與穩定性，降低了系統電耗、備品備件及檢修維護費用，提高了熱回收效率，并最終降低了系統熱耗，為水泥生產企業帶來了顯著的經濟效益，增強了水泥企業的市場競爭力。

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

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2016-08-03；編輯：呂光