李金柱

（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京211100）

0 引言

LANE 型第四代篦冷機，是中國中材國際股份有限公司（南京）（以下簡稱：中材國際（南京））開發(fā)的新型第四代列式篦冷機，采用步進式（Walking-floor）輸送原理，可實現(xiàn)水泥熟料的厚料層水平輸送；篦板采用熟料自保護技術，使用壽命大于5 年；具有獨特的縱向密封結構，保證篦床無漏料運行；采用標準化設計，有效降低安裝、運輸成本；進料端采用固定篦床可控充氣系統(tǒng)， 實現(xiàn)熟料驟冷，有效提高熱回收效率，活動篦床加裝自調節(jié)流量閥，適時調節(jié)冷卻風量，有效適應篦床上物料的粒度和厚度不均勻的工況， 提高冷卻風的使用效率；采用熟料輥式破碎機，使用壽命長，出料粒度均勻， 可以根據(jù)業(yè)主需要布置在篦冷機的中部或尾部。

LANE 型四代機，結合大固定篦床及厚料層操作的特點，可以獲得高冷卻效率和穩(wěn)定工況輸出；機械結構精細設計，保證了高輸送效率和高運轉率以及超低磨損。 經過多條生產線的運行實踐，證明中材國際 （南京）LANE 型四代機綜合技術指標先進、運行良好，可以為業(yè)主帶來良好效益。

1 項目簡述

淄博山水公司共有2 條5 000 t/d 新型干法水泥熟料生產線， 原配置第三代充氣梁式篦冷機，改造前兩個線產量基本維持在5 900 t/d，但是篦冷機出料溫度高，達（170～200） ℃，二、三次風溫偏低，運行過程中存在熱回收效率低的問題。另外經過多年運行，原三代機機械故障多、檢修復雜、備件用量大、維護成本高等諸多問題愈發(fā)凸顯，嚴重制約生產能力的提升和產品質量的提高。 為解決這些問題，淄博山水公司決定對篦冷機進行改造，并選擇2#線作為執(zhí)行試點。

淄博山水公司本次改造， 經多方考察比較后，選擇采用中材國際 （南京）LANE 型第四代篦冷機并將整個改造項目交由中材國際（南京）來實施執(zhí)行。

中材國際(南京)結合業(yè)主希望提產至6 300 t/d的需求， 全面分析核算了燒成系統(tǒng)的設備配置情況，對窯尾廢氣處理、原料粉磨、生料入窯系統(tǒng)、煤磨、煤粉輸送、熟料輸送等工段的能力余量進行核算，給出了對應的調整改造方案。 在燒成系統(tǒng)其他配套設備能力滿足的情況下，提出篦冷機整體改造方案：

（1）原三代篦冷機整體拆除；

（2）采用LANE 型四代機，面積配置滿足6 300 t/d熟料產量；

（3）篦床分兩段，采用中置輥式破碎機結構；

（4）液壓系統(tǒng)全部更換，配套中置輥破四代機兩段篦床驅動；

（5）從節(jié)能和技術進步的角度考慮，風機全部更換并采用經優(yōu)化的高效風機。

2 方案優(yōu)勢

改造后LANE 型四代機采用步進式（Walkingfloor）輸送原理，采用厚料層設計理念，無論在工藝性能方面還是機械性能方面都具有明顯優(yōu)點。

2.1 工藝性能方面

（1）大面積固定篦床+厚料層+風量調節(jié)閥，真正實現(xiàn)熟料驟冷，在保證冷卻效果的同時，提高熟料質量，熱回收效果提高，大幅度提升中間風溫。

（2）熱效率可達75%，將使系統(tǒng)熱耗降低約10～15 kcal/kg 熟料，煤耗大大降低。

（3）冷卻效果好，可以保證篦冷機出料溫度滿足65 ℃+環(huán)境溫度條件。

（4）采用中置輥破方案，能將大塊熟料在篦冷機中段破碎，又利用第二段篦床的冷卻風將其心部熱量充分交換出來，保證熟料的完全冷卻，同時最大限度支持余熱發(fā)電。

2.2 設備性能方面

（1） 改造后四代機實現(xiàn)同窯運轉率100%，保證了系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)免維護。

（2）改造后四代機采用步進式輸送原理，篦床分列運行，每列單獨驅動，可以調節(jié)兩側篦床的速度，有效避免紅河。

（3）四代機篦板采用料層自保護技術，壽命大于5 年，大于原三代機篦板1 年壽命，且四代機篦板無需耐熱鋼鑄造，篦板備件費用可降低90%。

（4）可以取消原三代機灰斗鎖風裝置，降低對應備件費用，同時減少漏風點。

（5）結合熟料輥式破碎機改造，實現(xiàn)破碎機2年免維護。避免三代機半年就需更換錘頭產生的費用，并使熟料破碎電耗降低約40%～50%。

3 改造前后設備參數(shù)

改造前后設備參數(shù)對比見表1。

表1 改造前后篦冷機主要設計參數(shù)

4 具體改造方案

拆除原篦冷機， 整體更換為中材國際 （南京）LANE08X09c+0706a 型中置輥破第四代篦冷機。

采用中輥破后，四代機篦床分兩段，兩段間有約3 m 的高差，故第一段下部采用鋼基礎，提高約1.1 m，第二段所在車間整體下挖約2 m 深，用于提供篦冷機檢修空間，并布置第二段冷卻風機。

4.1 篦冷機主體

4.1.1 篦床

改造后第四代篦冷機采用步進式列向篦床，篦床共兩段，第一段篦床分為8 列，寬度為4.8 m，第二段篦床分7 列，寬度為4.2 m。

下料口處采用高效分區(qū)固定篦床，配置高阻力柯恩達篦板，實現(xiàn)熟料驟冷，保證足夠的熱量回收，二次風溫高且穩(wěn)定。

4.1.2 中置輥破

中置輥破布置在兩段篦床之間， 輥破型號為PGM4×4 800，破碎寬度 4.8 m，共 4 根破碎輥。輥軸為中空結構，采用風冷結構，可以在600 ℃工況環(huán)境下運行。 輥軸正常工作模式如圖1 所示。

圖1 輥軸工作模式

4.1.3 傳動

配置一套液壓傳動， 分布控制兩段篦床運動，一段4 個VIKES 柱塞泵，8 個 Parker 比例調節(jié)閥，二段 4 個 VIKES 柱塞泵，7 個 Parker 比例調節(jié)閥。

篦床運動全程實時監(jiān)控位移，一段、二段均配置8 個BALLUFF 非接觸式位移傳感器。

配置帶觸摸顯示屏控制柜， 采用PID 閉環(huán)控制，實現(xiàn)篦床精確運行。

4.1.4 工藝接口

窯頭罩、余風出口等保持不變，與原來風管接口對應。

余熱發(fā)電采用雙風口結構，風口位置結合新篦冷機配風及溫度分布重新設計。

4.1.5 配套新的干油集中潤滑裝置和電控柜。

4.1.6 下料段使用原有液壓推桿裝置（調節(jié)安裝位置）。

4.2 風機部分

新購風機14 臺，其中輥破冷卻風機2 臺（1 臺為備用），改造后風機全部變頻控制，輥破冷卻風機不變頻。 配風設計見表2。

4.3 土建部分

（1）冷卻機第一段基礎，在原基礎上做鋼結構平臺，高度約1.1 m；

（2）冷卻機第二段整體下挖約深2 m 地坑，并制作篦冷機基礎；

（3）風機基礎重新建造；

（4）液壓站基礎利用基礎擴建。

表2 配風設計方案

5 改造運行考核情況

5.1 產量

考核期間，生料投料量穩(wěn)定在（402~413） t/h，平均值為409.7 t/h，按照業(yè)主方提供的當日熟料產量統(tǒng)計值，考核期間的熟料平均產量為6 285 t/d。

5.2 出冷卻機熟料溫度

篦冷機出料溫度采用測溫槍測量溫度范圍，考核期間每兩小時測量一次，3 d 總測量次數(shù)為36 次，最終取平均溫度。由圖2 數(shù)據(jù)可看出，標定期間平均環(huán)境溫度為2 ℃，出篦冷機平均熟料溫度為48.7 ℃。

圖2 篦冷機出料溫度

5.3 二、三次風溫度

考核期間內，每兩小時由中控操作人員通過參數(shù)曲線，記錄下當段時間內的平均二次風溫、三次風溫。 經統(tǒng)計，3 天考核期間內， 平均二次風溫1 192 ℃，平均三次風溫 1 078 ℃，見圖 3。

圖3 二、三次風溫

5.4 篦冷機用風量

標定各冷卻風機，測得總標況風量為543 030 Nm3/h，按照標定當天熟料產量6 296 t/d 計算， 折合單位熟料標況風量為2.07 Nm3/kg.cl，各風機風量對比，用柱狀圖4 表示。

圖4 篦冷機用風量對比

5.5 熱回收效率

依據(jù)GB/T 26281—2010《水泥回轉窯熱平衡、熱效率、綜合能耗計算方法》測量計算熱回收效率。以用煤量計算出理論所需空氣量， 再減去一次風、燃燒器的送煤風風量，計算出二、三次風量。煤粉熱值取為當天煤樣分析的平均值，二、三次風溫及熟料產量按照當天統(tǒng)計值進行計算，考核期間每天進行一次熱回收效率計算，最終結果取三次計算的平均值。 考核期間計算得出的篦冷機熱效率分別為77.6%、75.1%和 76.3%， 三次計算的平均值為76.3%，大于75%熱效率要求。

綜合考核時期數(shù)據(jù)， 結合業(yè)主提供改造前數(shù)據(jù)，獲得改造前后技術參數(shù)對比，見表3。

表3 改造前后技術參數(shù)對照表

6 需要改善的問題

標定期間， 篦冷機單位熟料標況風量為2.07 Nm3/kg.cl，單位用風量偏大。 根據(jù)以往項目的經驗，中材國際（南京）四代篦冷機單位用風量應該控制在（1.7～1.9） Nm3/kg.cl 范圍內，既能保證足夠的冷卻風量，也能避免用風的浪費?？己似陂g，篦冷機出料溫度偏低，不到50 ℃，可以將篦冷機后段風量根據(jù)實際工況進行調整優(yōu)化。

至2020 年3 月，該線產量已達6 500 t/d，篦冷機設備運行穩(wěn)定，用風量沒有增加，而出料溫度小于80 ℃。

7 結語

淄博山水公司LANE 型第四代篦冷機改造，解決了原篦冷機出料溫度高、 設備維護量大的問題，同時提升二、三次風溫和余熱發(fā)電量，降低了風機用風量，各項篦冷機相關技術指標表現(xiàn)優(yōu)異，達到國內先進水平。 通過業(yè)主的精心操作，達到了系統(tǒng)產量提升、篦冷機周邊環(huán)境改善、整體運行成本降低的良好效果，對現(xiàn)階段的四代機應用及三代機改造具有借鑒意義。