水泥工業篦冷機技改發展方向

李程偉

（合肥水泥研究設計院，合肥市 230051）

目前，熟料冷卻機在水泥工業生產過程中起著至關重要的作用，已不再是當初僅僅為了冷卻熟料的設備，而在當代預分解窯系統中與預熱器、分解爐、回轉窯、燃燒器等密切結合，組成了一個完整的水泥熟料燒成系統，成為一個不可缺少的具有多重功能的重要裝備。

1 篦冷機的功能

（1）作為熱工裝備，在對熟料驟冷的同時，承擔著對入窯二次風及入爐三次風的加熱升溫任務。

（2）作為一個工藝裝備，它承擔著對高溫熟料的驟冷任務。

（3）作為熱回收裝備，它承擔著對出窯熟料攜出的大量熱量的回收任務。

（4）作為熟料輸送裝備，它承擔著對高溫熟料的輸送任務。對高溫熟料進行冷卻有利于熟料輸送和貯存。

2 國內篦冷機存在的主要問題

截止2013年底，我國共有新型干法水泥生產線1700條，其中實際運行的約1500條。目前國內水泥廠采用的第二代、第三代篦冷機的技術來源主要是美國富勒公司生產的富勒（Fu11er）型篦冷機和丹麥史密斯公司生產的福拉克斯（FOLAX）型冷卻機，國內各設計院及裝備公司進行消化吸收。經過國內二十多年的運行經驗，出現一些共性的問題。

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

由于二次風溫低，助燃效果差，大大降低了窯對煤質的適應性，特別是在煤質波動時，導致煤粉的燃燒速度變慢，對窯的操作影響更大，燒成溫度提不起來，操作員不得不加大喂煤量，造成長焰燃燒。燒成帶后移，高溫區不集中，熟料難以燒成，粉料多，fCaO高，熟料質量差，提產困難。整個窯系統均衡穩定的燒成制度無法得到落實。

由于三次風溫低，對燒成系統的影響會更大，一般而言，分解爐內煤粉燃燒速率比之碳酸鈣的分解速率低，正因如此，分解爐規格設計首先考慮的是燃料的燃燼空間。如何提高燃燒速率、縮短燃燼時間，然而分解爐的特點是低溫、低氧、無焰，處處伴隨有高濃度粉料使燃料“劣質化”，甚至粉料結團將焦炭包裹其中。爐溫每升高70℃，殘余焦炭的燃燒速率就提高一倍。因此較高的三次風溫對改善生料的預燒，為窯的穩產與高產打下一個好基礎。另外，爐燃料比例高于窯燃料，因此三次風用量比二次風用量要大，三次風溫高，節能效果更大。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高，慢冷熟料質量差，而在急冷時，熟料液相來不及結晶而大部分轉變成玻璃體，保證了熟料的質量。熟料不能急冷，它會使熟料在慢冷過程中產生粉化，降低熟料質量和易磨性。

（2）高溫段篦板、支撐梁被燒蝕嚴重，備品備件等維護費用高。

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，再好的材質也不可能長期安全運行。由于近年來耐熱材料的價格大幅攀升，必然帶來維修成本的上漲，同時也增加篦冷機的維修工作量。

（3）篦板結構設計不合理，維修量大，維護成本高。

因篦板結構的設計不合理，受熱膨脹變形量大，使篦板強度大受影響，篦板磨損快，使用壽命短；篦板安裝形式不符合人機工程學要求，更換時間長，也比較麻煩；篦板通風結構設計不合理，篦縫風速偏小，不能吹透高溫熟料，起不到急冷的效果。

（4）漏料嚴重，加速篦板磨損；漏料鎖風裝置及拉鏈機負荷過載，故障率高。

漏料量大，極端情況下若連續漏紅料，導致燒壞篦板梁及支撐裝置等；篦床漏料處漏風嚴重，導致跑風，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，容易產生故障；卸灰多，拉鏈機工作負荷大，嚴重時拉鏈機內全是熟料，潮濕或下雨天氣，易板結，卡死鏈節，檢修難度大。

3 待改造方向

（1）節能減排降低能耗。

現今許多水泥企業都在進行兼并重組，在集團內部深入開展橫向對比、對標管理，以降低能耗節約成本。同時，國家逐年增強對水泥等高能耗企業節能減排的監管，并加大政策支持力度，因此對水泥生產節能減排技術的要求就更為迫切。篦冷機是水泥燒成系統的關鍵設備，而回轉窯、預分解系統、燃燒器可實現節能減排的效果不夠明顯，冷卻機的節能減排成效就擺在了一個重要的位置，因此冷卻技術改造顯得尤為重要。

（2）增加產能。2010年開始，水泥價格一路上揚，利潤大增，各個水泥企業效益見好，都開足馬力生產，并希望擴大生產產能，以實現更大的利潤。但國家限制對新上生產線的審批，水泥生產企業只有通過對原有生產線進行技術改造的方式來增加產能。在原燒成系統中，回轉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能力來實現。

4 改造方式

（1）更換進料口固定篦床（急冷區、或稱斜坡部分）。

細化進料口篦床供風區域，實現落料中心區超高壓供風和周邊區域高壓供風，提高入窯的二次風溫度，實現對熟料急冷，增加熟料易磨性。

優點：這種改造方式，最節約成本，工期也短。

（2）更換入口固定篦床和第一段篦床（熱回收區）。

在對進料口篦床供風區域進行調整的同時，采用空氣梁、新型篦板、細化供風區域、改變熟料流速等多種技術手段更換第一段篦床。

優點：可部分利用原有設備，工期相對較短。

（3）整機拆除，采用步進式冷卻機。

步進式冷卻機取消了原有的漏料鎖風系統和拉鏈機等，整體高度低，空間高度上適合所有的二代或三代篦冷機改造。步進式冷卻機單位面積產量高，同時滿足原有篦床面積增產的需要。

優點：實現節能減排的最優效果，同時達到擴大產能的目的。機械部件磨損小，維護費用都進一步降低。

5 結束語

水泥行業作為我國主要的高能耗、高排放產業，是工業領域節能減排的重點和難點，其節能減排效果對完成我國能源消耗目標、工業可持續發展起著舉足輕重的作用。加大節能減排力度，已成為水泥行業面臨的一項艱巨而緊迫的任務。因此對篦冷機進行節能降耗技術改造，不僅符合國家的產業政策的要求，還符合企業自身發展的要求，更符合市場的需求。