篦冷機三代改四代實例分析

田 藝

（合肥水泥研究設計院有限公司， 安徽 合肥 230051）

含山南方水泥有限公司公司現有2條2500t/d水泥熟料生產線。燒成系統篦冷機一直存在冷卻效果不佳的問題，熱效率低、紅河現象現重、故障率和維修率高，工人維修負荷重，電耗煤耗高等缺陷，成為生產中的制約與瓶頸[2]。隨著國家對水泥廠產能指標及安全、節能環保的要求不斷提高，以上問題更加突出，嚴重影響了正常生產運行。為此，該公司對篦冷機進行了升級改造，將原來的充氣梁式三代篦冷機更換為我公司的第四代WHEC步進式高效冷卻機。

該項目一線始于2021年3月10日，于4月25日完工點火。截止目前，運行狀況良好。

1 改造內容

將一線的三代篦冷機本體、冷卻風機、液壓站、破碎機和潤滑站等全部拆除，更換成新的四代篦冷機系統。

1.1 改造前狀況

熟料燒成系統均采用單系列五級旋風預熱器帶在線分解爐；回轉窯規格為Φ4.0×60m；熟料冷卻采用3.3x21.7m第三代冷卻機；2019年熟料平均產量為2900 t/d，熟料燒成標煤耗112.5kg/t-cl。篦冷機除了前端固定端，后面的篦床分兩段，一段篦床傾斜、二段篦床水平，液壓驅動，尾部錘式破碎機。篦床有效面積61.2㎡，目前產量2800t/d左右。

第三代篦冷機常見問題如下：(1) 充氣梁設計加工不合理，導致堵塞；（2）篦冷機急冷效果差，熟料出口溫度高，熱回收效率低；（3）高溫燒蝕嚴重，篦板壽命短；（4）篦冷機密封差，漏風竄風嚴重；（5）冷卻風機選型不當，導致風量和風壓配置不合理；（5）高溫變形、漏料嚴重[3]。

第三代篦冷機一般配套的是尾置錘式破碎機，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。

改造前大產量時，篦冷機負荷重，紅河現象嚴重，出口熟料溫度高，風機數量多、篦冷機維修率高，生產線人員比較勞累。

1.2 具體改造內容

將原三代篦冷機整體拆除，附屬的液壓站、錘式破碎機、冷卻風機、電氣柜等全部拆除。換成我公司全新的第四代WHEC步進式高效冷卻機（型號W7620R14），破碎機采用中置輥式破碎機，這種破碎方式有利于熟料在二段冷卻，能保證篦冷機出口熟料溫度。篦床有效寬度增加到3654mm,篦床面積變為90m2。冷卻風機采用全新的變頻風機，技改后的風機參數和主要設計參數如下表1。其中F7、F8是輥破冷卻風機，不算作熟料冷卻風機。

表1 改造后風機配置表

2 第四代WHEC篦冷機系統特點

2.1 WKID進口分料系統

(a)使出窯高溫熟料快速冷卻，提高了熟料的強度和易磨性；

(b)永久的固定熟料層保護篦床，提高設備運轉率；

(c)中心區獨立供風，其它區域流量控制閥供風，提高熱回收；

(d)平面篦床減少熟料離析影響，熟料分布均勻；

(e)高強度設計，能承受“大球”的沖擊。

2.2 高效輸送系統

WHEC型步進式高效冷卻機的篦床部分由若干條平行的熟料輸送列向單元組成，輸送列向單元稱為輸送道（簡稱道）。其運動方式為：首先各道一起同時向熟料輸送方向移動（沖程向前），然后各道單獨或交替地進行反向移動（沖程向后）。

2.3 無漏料，低凈空

由于輸送道的輸送高效率，冷卻機被水平布置，這就允許有低的建筑高度要求。輸送道為無漏料，在冷卻機側部以及相鄰的兩個輸送道間由于采取特殊的密封沒有熟料漏入風室。因此，冷卻機下方的料斗和輸送裝置可以省去，這就有效降低了冷卻機對建筑空間的高度要求。

2.4 高可靠性，低磨損，低的運行費用

高可靠性，相對窯的運轉率100%，有智能應急處理模式（一個道故障，其余可繼續工作，不影響生產）；低磨損，每個輸送道都配備有充氣單元，每個充氣單元上有熟料填充盒，通過填充熟料可以保護充氣單元避免磨損。篦板使用壽命大于5年，維修費用僅僅是第三代的15～20%。

2.5 驅動系統

第四代步進式高效冷卻機采用液壓驅動，每個液壓缸驅動一個輸送道，各道行程可調，輸送效率高，達產后的推動次數每分鐘約4～5次，可以完全消除“紅河”現象。

2.6 智能控制系統

各個道的運動次序和不同的沖程長度的組合而成的不同的工作模式，選擇工作模式后由IMCC（INT Motion control center）智能控制中心來控制，操作簡便。圖1是液壓系統控制界面。

2.7 中置輥式破碎機

第四代篦冷機19將尾部錘式破碎機移到篦床中部，改成輥式破碎機。 在篦冷機中部就將較大的熟料塊破碎到 25 mm 以下，有利于將料塊內部的熱量回收，降低了篦冷機尾部廢氣溫度，也降低了尾部廢氣粉塵的濃度。 輥式破碎機的破碎環壽命在 2年以上，滿足了回轉窯的檢修周期的要求，不用在回轉窯運轉期間檢修篦冷機的破碎機。

圖1 液壓系統控制界面

3 改造后運行效果

我公司的WHEC四代篦冷機（型號W7620R14）主體主要由上殼體、KID系統（固定篦床）、一段篦床、二段篦床、中置輥式破破機組成，如圖2所示。一、二段篦床是活動篦床，一段篦床分高溫段、中溫段，高溫熟料在回轉窯內燒結，從窯口卸出進入篦冷機固定篦床。熟料進入固定篦床后，經固定篦床下高壓風機的快速冷卻后，進入高溫段篦床，在高溫篦床上經過風室風機繼續冷卻，然后在篦床道梁的往復推動下進入中溫段，并繼續冷卻。在固定篦床、高溫篦床熱交換后的高溫風分為二、三次風，分別回收入回轉窯和分解爐，作為高溫助燃空氣，中溫段和少部分低溫段熱交換后的熱空氣進入AQC及煤磨，用于余熱發電及烘煤粉[4]。

目前，通用的熟料冷卻機的考核指標有主要包括冷卻能力、出篦冷機熟料溫度、噸熟料篦冷機系統冷卻電耗（含風機、傳動系統及破碎機電耗）、二三次風溫、余熱發電取風口溫度、相對窯的運轉率等幾個方面。從目前的理論評價出發能夠很客觀評價篦冷機的工作性能。

圖2 W7620R14四代篦冷機

3.1 考核指標

3.1.1 改造后冷卻能力≥3800t/d；

3.1.2 出篦冷機熟料溫度≤環境溫度+65℃；

3.1.3 噸熟料篦冷機系統冷卻電耗（含風機、傳動系統和破碎機電耗）≤5.6kwh/t-cl；

3.1.4 二次風溫≥1150℃；

3.1.5 實物煤耗降低1kg/t-cl。

3.2 改造后實際運行效果

該改造項目于 2020年4月竣工完成，一直穩定運行到現在，各項經濟技術指標相對于三代得到大幅提升。產量≥3800t/d，噸熟料標煤耗及冷卻機電耗已接近指標要求，二次風溫1200℃左右，出篦冷機熟料溫度≤65℃+環境溫度，余熱發電取風口溫度≥400℃。圖3為正常運行時的中控界面。

4 結論

現篦冷機改造后已經穩定運行一個多月，無故障，不漏料。相比第三代篦冷機具有明顯優勢，由于采用了中置輥破，冷卻效果好，出口熟料溫度低，甚至可以直接用手觸摸。篦冷機運行維護次數均明顯降低，運行至今未發生因篦冷機造成的停窯事故，易損件使用壽命長，維護費用顯著減少，篦冷機車間清潔，符合國家不斷提高的安全、環保要求。

篦冷機改造后，含山南方水泥有限公司不斷優化操作流程，提升管理水平，使設備性能得到了有效發揮[5]，加上同時優化改造了預熱器，窯系統產量穩定在3800以上，各項運行指標逐漸達到最佳狀態，實現了技術進步和經濟效益的雙豐收。