第三代篦冷機改造技術分析

潘胡江

目前國內很多已建水泥生產線的燒成系統仍裝備的是第三代篦冷機，隨著第四代篦冷機的發展和成熟，第四代篦冷機已逐漸成為新建生產線的標配。相比第四代篦冷機，第三代篦冷機普遍存在故障率高、維護工作量大、備件成本高、工藝性能差等問題，第三代篦冷機的改造勢在必行。

1 改造原則及技術措施分析

將第三代篦冷機改造升級為第四代篦冷機，應遵循以下原則：確保設備的可靠性；滿足工藝性能的要求；能耗低。下文就具體的改造內容進行分析。

1.1 篦床及驅動部件的改造

篦床是篦冷機的核心部件，其有效面積的確定應根據原有的空間位置、目標產量等因素綜合考慮。固定篦床見圖1，活動篦床見圖2。

以步進式第四代篦冷機為例，其篦床是由每列驅動縱梁組成，篦床的列數和長度根據篦床的面積、回轉窯的直徑等輸入條件來確定。篦板安裝在驅動縱梁內部，通過特殊的結構形式形成相對靜止的死料層，可避免物料和篦板之間的相對運動，防止高溫熟料與篦板的直接接觸，從而有效地保護篦板，達到低磨損和不燒損篦板的目的。后期既節省了備件成本，又減少了檢修時間。驅動縱梁采用液壓驅動的方式，特點是長行程、低篦速，可減小縱梁支撐裝置的磨損，提高運行可靠性。篦床的運動方式采用同步慢速前進、快速向后返回的方式，實踐證明物料輸送效果良好。

1.2 風機的選型配置

圖1 固定篦床

圖2 活動篦床

風機的選型對篦冷機的性能至關重要，選型時要綜合考慮壓力、流量和效率。（1）根據產量、風速和風室的布置確定風量；（2）根據管道阻力、篦床阻力和料層阻力確定風壓；（3）風機效率主要與葉輪的結構有關，一般后向式離心風機的效率應高于前向式，同時盡量避免采用2級電機；（4）風機的選型應留有一定的富余量。

第四代篦冷機一般會在篦板下安裝流量調節閥，目的是做到風量的恒定輸出，操作中料層厚度的穩定是關鍵。對于沒有流量調節閥的第四代篦冷機采用厚料層操作，也可以起到平衡料層阻力和穩流的作用。

1.3 密封裝置的改造

第四代篦冷機的特點之一是無漏料，所以良好的密封裝置是關鍵，密封不良會導致風室漏料。由于沒有集料和排料裝置，漏料后很難處理，嚴重的漏料還可能會造成停機。步進式第四代篦冷機各列驅動縱梁上的密封件之間存在相對運動，物料一旦進入密封裝置的間隙里，就會產生摩擦，導致磨損，所以密封件必須要保證制造精度，材料和加工工藝方面要考慮耐磨性能。同時要做好密封阻力和篦板阻力的匹配工作。此外，正壓氣體密封也是一種很好的方式，它能有效防止物料進入間隙，避免磨損。

1.4 熟料破碎裝置的改造

早期第三代篦冷機一般配套的是尾置錘式破碎機（見圖3），破碎效率低，電機功率大、電耗高，且大塊物料破碎后產生的紅料無法冷卻，導致熟料溫度高。采用輥式破碎機（見圖4）替代錘式破碎機是技改的方向，輥式破碎機具有破碎效率高、電機功率小、在處理大塊物料時不易卡死的特點。如果現場空間條件允許，將輥式破碎機布置在篦冷機的中部位置是一種更優的方案，這樣大塊物料破碎后，再經過后段篦床的冷卻，會有效降低熟料溫度。另外，輥式破碎機的故障率低，易損件使用壽命長，維護成本低。

1.5 操作控制的完善

圖3 錘式破碎裝置

圖4 輥式破碎裝置

篦冷機在燒成系統中擔負著熟料冷卻、輸送和熱回收的任務，其正常運行與否直接影響到燒成系統的穩定和能耗水平。篦冷機操作的總體原則是，在保證安全正常運轉的前提下，根據窯系統運行狀況，適時調節冷卻風量和篦床運行速率，保持穩定的料層厚度，以獲得最佳的熟料冷卻效果和最高的熱回收效率。

1.5.1 料層厚度的控制

根據產量、結粒、透風情況等因素控制合理的料層厚度并保持穩定。料層厚度可通過風室壓力、傳動電機電流、油壓曲線等綜合分析判斷，也可以通過觀察篦床來進行判斷。料層厚度控制可通過改變篦床速率來實現。

在實際操作中，料層厚度除了按照上述原則進行判斷和控制外，還應結合熟料出窯溫度、配料率值及顆粒組成變化進行調整。當物料易燒性好、溶劑化礦物含量高、窯內煅燒溫度高時，料層應適當偏薄控制，防止物料在高溫區粘結成塊。當出現飛砂料或低燒料時，料層應偏厚控制，防止冷風短路。

1.5.2 冷卻風機風量的控制

在操作時，冷卻風量的大小要適當，總風量一般控制在1.9～2.1m3（標）/kg熟料為宜，要兼顧熱回收和冷卻。在料層厚度相對穩定的情況下，加大高溫區風量，適度使用中高溫區風量，盡可能減少低溫區風量。冷卻風量分配是否合適，可通過風機電流的反饋、觀察篦床上熟料的冷卻狀況和儀器測量來確定。

1.5.3 篦床速率的控制

篦床速率對篦冷機的安全運轉和工藝功能極為重要。合理的篦床速率首先取決于熟料產量和料層厚度。產量高、料層厚時，則篦速宜快；產量低、料層薄時，則篦速應慢。其次還應考慮篦床的實際行程長度的變化。行程過長，則篦速因非正常原因加快后，在慣性的作用下易產生撞缸現象。反之，如果行程控制偏短，在相同產量下，為了保持相同的料層厚度，必然要加快篦速，從而導致液壓缸活塞和篦板的磨損加劇，不利于設備的長期穩定運轉。

2 改造效果

某5 000t/d生產線第三代篦冷機改為第四代篦冷機后，各項技術指標均得到了很大改善，表1是技改前后的參數對比。

從表1可以看出，改造后產量及各項工藝指標得到了很大的提升和改善，能耗和備件消耗明顯降低，為企業節約了大量成本。

表1 參數對比表

3 結語

篦冷機改造是一個系統工程，其改造效果的好壞與設計、安裝、調試及操作等各個環節密不可分。在設計方面，涉及到工藝、機械、電氣自動化、土建、耐火材料等各個專業，設計過程中需要各專業緊密配合，高度協作。設計質量是改造效果的根本保證，好的設計和設備還需要優質的安裝和精細化的操作來實現，嚴把過程控制關，改造效果即可達到預期的目標。■