配置中置輥式破碎機的第四代篦冷機的工藝設計

侯振光，張良宏，楊春，孟凡星

1 引言

2008年以前建設的水泥生產線，大都采用了第三代往復推動篦式冷卻機，由于系統運行時間已久，第三代篦冷機普遍存在出篦冷機熟料溫度高、機械故障率高、電耗高及備品備件更換頻繁等問題。我公司研發的第四代步進式穩流篦冷機具有熱交換率高、冷卻效果好、電耗低、余熱發電量高等優點，已廣泛應用在新建及改造水泥生產線項目中。水泥廠篦冷機系統的改造一般通過局部優化（如更換篦床、更換破碎機、調整部分配風等）和全面升級（如更換為帶中置或尾置輥式破碎機第四代步進式篦冷機）進行，本文僅探討整機更換為冷卻效果更好的帶中置輥式破碎機的第四代步進式篦冷機（以下簡稱中置第四代篦冷機）的工藝設計。

2 改造設計內容

中置第四代篦冷機的技改項目涵蓋結構框架利舊、基礎更新、設備及風管更換或利舊等，改造難度較大，對工藝設計的要求較高。

在中置第四代篦冷機改造項目中，工藝設計的主要任務是將新設備布置于原有的結構框架內，重新實現料流、氣流的連通，實現系統改造的目標。工藝設計時，還應加強與結構、電氣、設備等各專業的溝通，保證新設備或風管與現有電纜橋架、電纜溝及結構基礎等不會產生碰撞，使設計的方案更具合理性、可操作性及經濟性。

整機更換為中置第四代篦冷機改造項目工藝設計的主要內容如圖1、圖2所示，主要包括：

圖1 某中置第四代篦冷機改造項目平面布置圖

圖2 某中置第四代篦冷機改造項目剖面布置圖

（1）拆除原篦冷機、破碎機、傳動裝置等，布置新的中置第四代篦冷機。

（2）拆除原風機群，布置新的風機群。

（3）拆除原液壓裝置，布置新的液壓系統。

（4）設計新篦冷機與原有窯門罩、至煤磨取風管、至余熱發電取風管、至廢氣處理取風管等的銜接。

（5）設計與篦冷機相連接的溜子。

（6）布置篦冷機上殼體檢修門、一段雙重門及檢視窗等的檢修平臺。

3 改造設計要點

3.1 篦冷機一、二段標高的確定

中置第四代篦冷機的輥式破碎機位于中部，將篦冷機分為兩段，兩段之間的高差為3.1～3.4m。篦冷機二段的大部分改造項目位于±0.000m平面以下，而槽式輸送機所在地坑標高在-4.500～-5.000m，這決定了篦冷機二段的標高范圍。篦冷機一、二段標高的確定需要綜合考慮篦冷機與其上下游設備、風管及溜子等的合理連接。

3.1.1 一段標高的確定

篦冷機一段標高一般在0.500～3.000m，其確定原則如下：

（1）保證篦冷機上殼體與窯頭平臺的梁不發生碰撞。

（2）保證窯門罩下部的篦冷機接口角度≮45°。

（3）保證篦冷機與余熱發電、煤磨取風等熱風管道的對接角度≮40°。

（4）盡量利用原有篦冷機的底框架或基礎墩。

3.1.2 二段標高的確定

篦冷機二段標高一般在±0.000～-2.900m，設計時應盡可能抬高二段篦冷機所在標高，以減少土建費用。確定二段標高應重點考慮以下幾點：

（1）篦冷機底部與槽式輸送機導料槽之間應有足夠的安裝高度，方便安裝溜子。

（2）篦冷機的兩側都有結構柱，結構柱基礎有樁基承臺、天然地基承臺等形式，其大小與埋深不同。篦冷機二段基礎頂面不應低于結構柱承臺的上表面，若將結構柱承臺暴露于外，既不美觀，也存在一定的安全風險。

（3）二段篦冷機下殼體進風口一般都在±0.000m平面以下，需注意結構的地梁，確保風機與篦冷機之間的風管在地梁之上。

（4）二段篦冷機降至±0.000m平面以下，會影響原有±0.000m平面至槽式輸送機地坑的梯子，設計時要確保工人進入地坑的凈空≥2.2m。

如圖2所示，某中置第四代篦冷機改造項目一段標高為1.896m，二段標高為-1.550m。

3.2 篦冷機風機群的布置

（1）保證風機至篦冷機的風管盡可能平順，風機出口與風管之間要有足夠的過渡段。

（2）每臺風機四周要有足夠的巡檢空間，新的風機群一般布置在寬度為6～8m的框架一側，如圖1、圖3所示。

（3）篦冷機風機消音器不能與現場的電纜橋架、原有風管等碰撞。常見的風機消音器有矩形與圓形兩種形式，前者比后者更節省空間，因此更有利于保證風機周邊的巡檢空間。

（4）當風機布置在柱軸網線之間時，需仔細查閱原生產線結構圖，查看地梁的標高及位置。

（5）現場查看時，還需特別注意是否有電纜溝穿越車間內部，如有則需實測其寬度、位置及走向。設計前需與電氣設計人員溝通，如電纜溝要保留，風機布置時應避開電纜溝，如圖3所示。

3.3 篦冷機液壓站的布置

大多數篦冷機改造項目仍利用原有液壓站房，當長度不足時，可適當加長原液壓站房，如圖3所示。但也有部分現場沒有液壓站房，或原有液壓站房影響風機的布置，或影響巡檢，則需要新建液壓站房，如圖1所示。液壓站房的大小確定及布置原則如下：

圖3 某中置第四代篦冷機改造項目±0.000m平面基礎圖

（1）液壓站房應盡量布置在篦冷機設備中部的位置，兼顧篦冷機一、二段的液壓油管的布置。

（2）保證液壓站設備四周留出≥800mm的巡檢空間。

（3）液壓站油泵電機一般朝向外側門，出油管一般朝向篦冷機設備，既方便液壓油泵電機的檢修，又可減少液壓油管的總長度。

（4）液壓站的出油軟管應該設置在-0.300m～-0.500m的地溝內，如圖4所示。如布置在±0.000m平面之上，液壓油管會鋪滿地，既不美觀，也影響巡檢通道，如圖5所示。

圖4 液壓管路鋪設在地溝內

圖5 液壓管路鋪設在地面上

（5）液壓油站的控制柜及輥式破碎機的控制柜一般放置于液壓站房內，確定液壓站房的大小時需考慮放置控制柜的空間。

（6）液壓油管管路的布置與設計，需兼顧油管走向順暢、美觀及方便巡檢。

3.4 其他設計細節

3.4.1 與熱風管道的對接

與篦冷機相連接的熱風取風口包括余熱發電高溫及低溫取風口、煤磨取風口及廢氣風口。改造項目大多是實現篦冷機與原有熱風管道的局部對接。工藝設計時應盡量保證連接風管的角度≥40°，否則應采取增加空氣炮等措施，防止風管內積灰，如圖6所示。

新增的熱風管道應根據其所處溫度段，在管道內采取合適的耐高溫、耐磨、保溫措施，并盡可能與改造項目現場措施保持一致。無特殊要求時，可按如下原則設計：

（1）余熱高溫取風口（溫度范圍350℃～450℃），使用（50～70）mm隔熱材料+（50～100）mm耐高溫耐磨澆筑料，如圖6所示。

（2）余熱低溫及煤磨取風口（溫度范圍250℃～350℃），使用～25mm耐磨、耐高溫陶瓷涂層。

（3）廢氣風口（溫度范圍200℃～250℃）不作處理，僅作外保溫。

新增熱風管道需穿過原有樓層時，應綜合考慮原有結構梁的布置。風管的走向、大小按“不能破壞主梁、盡量不破壞次梁、只鑿除部分樓板”的原則確定，如圖6所示。

圖6 某中置第四代篦冷機改造項目剖面圖

3.4.2 推“雪人”裝置的布置

篦冷機推“雪人”裝置一般布置在窯頭車間的第一根軸網處，其所在高度一般為4～7m，需注意避免推“雪人”裝置與結構梁柱相碰。

推“雪人”裝置運行時，如遇較大“雪人”，“雪人”會產生較大的水平推力，可能會對推“雪人”裝置的鋼支架產生破壞，可考慮將推“雪人”裝置的尾部支在1號窯墩面上，如圖7所示。

3.4.3 輥式破碎機檢修的安排

一般輥式破碎機有4支破碎輥，不同規格的篦冷機輥式破碎機檢修空間需求不同，設計時需留有檢修空間。改造項目如空間不足，應至少保證留有能抽出1～2支破碎輥的空間，其余破碎輥可在篦冷機內移至相同位置后抽出。

輥式破碎機從非電機側更易抽出，因此設計時應盡量考慮將輥式破碎機非電機側布置于預留檢修區域側。檢修區域上方宜設置1～2臺10t的電動葫蘆，如圖6所示。

3.4.4 槽式輸送機的改造

中置第四代篦冷機僅在設備尾部有卸料口，因此原槽式輸送機尾部有～30m長度多余，可截掉，如圖7所示。

圖7 某中置第四代篦冷機改造項目剖面圖

3.4.5 篦冷機卸料溜子的改造

不同的改造項目，篦冷機出料口與槽式輸送機導料槽之間的高度不同。當此高度≥1m時，應考慮使用階梯溜子或靴型溜子，如圖8所示，以減少磨損與揚塵；溜子材料應選用耐磨板，以提高使用壽命。

3.4.6 回灰溜子的改造

回篦冷機的熟料灰包括窯頭密封護罩的回灰及在篦冷機與煤磨之間新增的旋風筒的回灰。前者位于篦冷機的前端面，該回灰的溜子在進入篦冷機前端面的內襯材料后，底部應高于固定篦床1.1m以上；后者一般位于篦冷機二段，該回灰的溜子在進入篦冷機二段的內襯材料后，底部應高于固定篦床0.8m以上，同時回灰溜子的角度宜≥45°。

3.4.7 篦冷機卸料處收塵風管的改造

收塵點的位置應盡可能靠近篦冷機的落料點，否則易引起揚塵。部分現場新篦冷機的長度比原有篦冷機短，新篦冷機安裝后，落料點與原收塵風管距離較遠，此種情況下，必須同時對收塵風管進行改造。

3.4.8 篦冷機周邊檢修平臺的設計

篦冷機周邊檢修平臺包括上殼體與下殼體的檢修平臺，上殼體檢修平臺主要用于巡檢一段空氣炮、頭端檢視窗、側部工業電視、側檢視窗、側檢修門以及二段側檢修門、尾端檢視窗等。下殼體檢修平臺主要用于一段雙重門進出、下殼體檢視窗觀察等。檢修平臺的設計宜采用整體連通形式（如圖1所示），既美觀又方便工人巡檢。

4 結語

帶中置輥式破碎機第四代步進式穩流篦冷機改造項目的改造內容多，工藝設計難度大。在工藝設計前期，現場查勘階段應注重收集圖紙資料，注意現場電纜橋架與電纜溝的位置及走向等；在設計階段應合理布置風機群、液壓站及各檢修平臺，注意避開梁柱結構；在項目實施后，應驗證改造的效果，對出現的問題及時進行整改，以保證改造項目的技術經濟指標最優。