侯振光，張良宏，楊春，孟凡星

1 引言

2008年以前建設(shè)的水泥生產(chǎn)線，大都采用了第三代往復(fù)推動(dòng)篦式冷卻機(jī)，由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間已久，第三代篦冷機(jī)普遍存在出篦冷機(jī)熟料溫度高、機(jī)械故障率高、電耗高及備品備件更換頻繁等問(wèn)題。我公司研發(fā)的第四代步進(jìn)式穩(wěn)流篦冷機(jī)具有熱交換率高、冷卻效果好、電耗低、余熱發(fā)電量高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在新建及改造水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目中。水泥廠篦冷機(jī)系統(tǒng)的改造一般通過(guò)局部?jī)?yōu)化（如更換篦床、更換破碎機(jī)、調(diào)整部分配風(fēng)等）和全面升級(jí)（如更換為帶中置或尾置輥式破碎機(jī)第四代步進(jìn)式篦冷機(jī)）進(jìn)行，本文僅探討整機(jī)更換為冷卻效果更好的帶中置輥式破碎機(jī)的第四代步進(jìn)式篦冷機(jī)（以下簡(jiǎn)稱中置第四代篦冷機(jī)）的工藝設(shè)計(jì)。

2 改造設(shè)計(jì)內(nèi)容

中置第四代篦冷機(jī)的技改項(xiàng)目涵蓋結(jié)構(gòu)框架利舊、基礎(chǔ)更新、設(shè)備及風(fēng)管更換或利舊等，改造難度較大，對(duì)工藝設(shè)計(jì)的要求較高。

在中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目中，工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是將新設(shè)備布置于原有的結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，重新實(shí)現(xiàn)料流、氣流的連通，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)改造的目標(biāo)。工藝設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)與結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等各專業(yè)的溝通，保證新設(shè)備或風(fēng)管與現(xiàn)有電纜橋架、電纜溝及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等不會(huì)產(chǎn)生碰撞，使設(shè)計(jì)的方案更具合理性、可操作性及經(jīng)濟(jì)性。

整機(jī)更換為中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如圖1、圖2所示，主要包括：

圖1 某中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目平面布置圖

圖2 某中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目剖面布置圖

（1）拆除原篦冷機(jī)、破碎機(jī)、傳動(dòng)裝置等，布置新的中置第四代篦冷機(jī)。

（2）拆除原風(fēng)機(jī)群，布置新的風(fēng)機(jī)群。

（3）拆除原液壓裝置，布置新的液壓系統(tǒng)。

（4）設(shè)計(jì)新篦冷機(jī)與原有窯門(mén)罩、至煤磨取風(fēng)管、至余熱發(fā)電取風(fēng)管、至廢氣處理取風(fēng)管等的銜接。

（5）設(shè)計(jì)與篦冷機(jī)相連接的溜子。

（6）布置篦冷機(jī)上殼體檢修門(mén)、一段雙重門(mén)及檢視窗等的檢修平臺(tái)。

3 改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 篦冷機(jī)一、二段標(biāo)高的確定

中置第四代篦冷機(jī)的輥式破碎機(jī)位于中部，將篦冷機(jī)分為兩段，兩段之間的高差為3.1～3.4m。篦冷機(jī)二段的大部分改造項(xiàng)目位于±0.000m平面以下，而槽式輸送機(jī)所在地坑標(biāo)高在-4.500～-5.000m，這決定了篦冷機(jī)二段的標(biāo)高范圍。篦冷機(jī)一、二段標(biāo)高的確定需要綜合考慮篦冷機(jī)與其上下游設(shè)備、風(fēng)管及溜子等的合理連接。

3.1.1 一段標(biāo)高的確定

篦冷機(jī)一段標(biāo)高一般在0.500～3.000m，其確定原則如下：

（1）保證篦冷機(jī)上殼體與窯頭平臺(tái)的梁不發(fā)生碰撞。

（2）保證窯門(mén)罩下部的篦冷機(jī)接口角度≮45°。

（3）保證篦冷機(jī)與余熱發(fā)電、煤磨取風(fēng)等熱風(fēng)管道的對(duì)接角度≮40°。

（4）盡量利用原有篦冷機(jī)的底框架或基礎(chǔ)墩。

3.1.2 二段標(biāo)高的確定

篦冷機(jī)二段標(biāo)高一般在±0.000～-2.900m，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能抬高二段篦冷機(jī)所在標(biāo)高，以減少土建費(fèi)用。確定二段標(biāo)高應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：

（1）篦冷機(jī)底部與槽式輸送機(jī)導(dǎo)料槽之間應(yīng)有足夠的安裝高度，方便安裝溜子。

（2）篦冷機(jī)的兩側(cè)都有結(jié)構(gòu)柱，結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)有樁基承臺(tái)、天然地基承臺(tái)等形式，其大小與埋深不同。篦冷機(jī)二段基礎(chǔ)頂面不應(yīng)低于結(jié)構(gòu)柱承臺(tái)的上表面，若將結(jié)構(gòu)柱承臺(tái)暴露于外，既不美觀，也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）二段篦冷機(jī)下殼體進(jìn)風(fēng)口一般都在±0.000m平面以下，需注意結(jié)構(gòu)的地梁，確保風(fēng)機(jī)與篦冷機(jī)之間的風(fēng)管在地梁之上。

（4）二段篦冷機(jī)降至±0.000m平面以下，會(huì)影響原有±0.000m平面至槽式輸送機(jī)地坑的梯子，設(shè)計(jì)時(shí)要確保工人進(jìn)入地坑的凈空≥2.2m。

如圖2所示，某中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目一段標(biāo)高為1.896m，二段標(biāo)高為-1.550m。

3.2 篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)群的布置

（1）保證風(fēng)機(jī)至篦冷機(jī)的風(fēng)管盡可能平順，風(fēng)機(jī)出口與風(fēng)管之間要有足夠的過(guò)渡段。

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

（3）篦冷機(jī)風(fēng)機(jī)消音器不能與現(xiàn)場(chǎng)的電纜橋架、原有風(fēng)管等碰撞。常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)消音器有矩形與圓形兩種形式，前者比后者更節(jié)省空間，因此更有利于保證風(fēng)機(jī)周邊的巡檢空間。

（4）當(dāng)風(fēng)機(jī)布置在柱軸網(wǎng)線之間時(shí)，需仔細(xì)查閱原生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖，查看地梁的標(biāo)高及位置。

（5）現(xiàn)場(chǎng)查看時(shí)，還需特別注意是否有電纜溝穿越車間內(nèi)部，如有則需實(shí)測(cè)其寬度、位置及走向。設(shè)計(jì)前需與電氣設(shè)計(jì)人員溝通，如電纜溝要保留，風(fēng)機(jī)布置時(shí)應(yīng)避開(kāi)電纜溝，如圖3所示。

3.3 篦冷機(jī)液壓站的布置

大多數(shù)篦冷機(jī)改造項(xiàng)目仍利用原有液壓站房，當(dāng)長(zhǎng)度不足時(shí)，可適當(dāng)加長(zhǎng)原液壓站房，如圖3所示。但也有部分現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有液壓站房，或原有液壓站房影響風(fēng)機(jī)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(jī)改造項(xiàng)目±0.000m平面基礎(chǔ)圖

（1）液壓站房應(yīng)盡量布置在篦冷機(jī)設(shè)備中部的位置，兼顧篦冷機(jī)一、二段的液壓油管的布置。

（2）保證液壓站設(shè)備四周留出≥800mm的巡檢空間。

（3）液壓站油泵電機(jī)一般朝向外側(cè)門(mén)，出油管一般朝向篦冷機(jī)設(shè)備，既方便液壓油泵電機(jī)的檢修，又可減少液壓油管的總長(zhǎng)度。

（4）液壓站的出油軟管應(yīng)該設(shè)置在-0.300m～-0.500m的地溝內(nèi)，如圖4所示。如布置在±0.000m平面之上，液壓油管會(huì)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(shè)在地溝內(nèi)

圖5 液壓管路鋪設(shè)在地面上

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

（6）液壓油管管路的布置與設(shè)計(jì)，需兼顧油管走向順暢、美觀及方便巡檢。

3.4 其他設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

3.4.1 與熱風(fēng)管道的對(duì)接

與篦冷機(jī)相連接的熱風(fēng)取風(fēng)口包括余熱發(fā)電高溫及低溫取風(fēng)口、煤磨取風(fēng)口及廢氣風(fēng)口。改造項(xiàng)目大多是實(shí)現(xiàn)篦冷機(jī)與原有熱風(fēng)管道的局部對(duì)接。工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證連接風(fēng)管的角度≥40°，否則應(yīng)采取增加空氣炮等措施，防止風(fēng)管內(nèi)積灰，如圖6所示。

新增的熱風(fēng)管道應(yīng)根據(jù)其所處溫度段，在管道內(nèi)采取合適的耐高溫、耐磨、保溫措施，并盡可能與改造項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)措施保持一致。無(wú)特殊要求時(shí)，可按如下原則設(shè)計(jì)：

（1）余熱高溫取風(fēng)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(fēng)口（溫度范圍250℃～350℃），使用～25mm耐磨、耐高溫陶瓷涂層。

（3）廢氣風(fēng)口（溫度范圍200℃～250℃）不作處理，僅作外保溫。

新增熱風(fēng)管道需穿過(guò)原有樓層時(shí)，應(yīng)綜合考慮原有結(jié)構(gòu)梁的布置。風(fēng)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(jī)改造項(xiàng)目剖面圖

3.4.2 推“雪人”裝置的布置

篦冷機(jī)推“雪人”裝置一般布置在窯頭車間的第一根軸網(wǎng)處，其所在高度一般為4～7m，需注意避免推“雪人”裝置與結(jié)構(gòu)梁柱相碰。

推“雪人”裝置運(yùn)行時(shí)，如遇較大“雪人”，“雪人”會(huì)產(chǎn)生較大的水平推力，可能會(huì)對(duì)推“雪人”裝置的鋼支架產(chǎn)生破壞，可考慮將推“雪人”裝置的尾部支在1號(hào)窯墩面上，如圖7所示。

3.4.3 輥式破碎機(jī)檢修的安排

一般輥式破碎機(jī)有4支破碎輥，不同規(guī)格的篦冷機(jī)輥式破碎機(jī)檢修空間需求不同，設(shè)計(jì)時(shí)需留有檢修空間。改造項(xiàng)目如空間不足，應(yīng)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(jī)內(nèi)移至相同位置后抽出。

輥式破碎機(jī)從非電機(jī)側(cè)更易抽出，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮將輥式破碎機(jī)非電機(jī)側(cè)布置于預(yù)留檢修區(qū)域側(cè)。檢修區(qū)域上方宜設(shè)置1～2臺(tái)10t的電動(dòng)葫蘆，如圖6所示。

3.4.4 槽式輸送機(jī)的改造

中置第四代篦冷機(jī)僅在設(shè)備尾部有卸料口，因此原槽式輸送機(jī)尾部有～30m長(zhǎng)度多余，可截掉，如圖7所示。

圖7 某中置第四代篦冷機(jī)改造項(xiàng)目剖面圖

3.4.5 篦冷機(jī)卸料溜子的改造

不同的改造項(xiàng)目，篦冷機(jī)出料口與槽式輸送機(jī)導(dǎo)料槽之間的高度不同。當(dāng)此高度≥1m時(shí)，應(yīng)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(yáng)塵；溜子材料應(yīng)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(jī)的熟料灰包括窯頭密封護(hù)罩的回灰及在篦冷機(jī)與煤磨之間新增的旋風(fēng)筒的回灰。前者位于篦冷機(jī)的前端面，該回灰的溜子在進(jìn)入篦冷機(jī)前端面的內(nèi)襯材料后，底部應(yīng)高于固定篦床1.1m以上；后者一般位于篦冷機(jī)二段，該回灰的溜子在進(jìn)入篦冷機(jī)二段的內(nèi)襯材料后，底部應(yīng)高于固定篦床0.8m以上，同時(shí)回灰溜子的角度宜≥45°。

3.4.7 篦冷機(jī)卸料處收塵風(fēng)管的改造

收塵點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近篦冷機(jī)的落料點(diǎn)，否則易引起揚(yáng)塵。部分現(xiàn)場(chǎng)新篦冷機(jī)的長(zhǎng)度比原有篦冷機(jī)短，新篦冷機(jī)安裝后，落料點(diǎn)與原收塵風(fēng)管距離較遠(yuǎn)，此種情況下，必須同時(shí)對(duì)收塵風(fēng)管進(jìn)行改造。

3.4.8 篦冷機(jī)周邊檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)

篦冷機(jī)周邊檢修平臺(tái)包括上殼體與下殼體的檢修平臺(tái)，上殼體檢修平臺(tái)主要用于巡檢一段空氣炮、頭端檢視窗、側(cè)部工業(yè)電視、側(cè)檢視窗、側(cè)檢修門(mén)以及二段側(cè)檢修門(mén)、尾端檢視窗等。下殼體檢修平臺(tái)主要用于一段雙重門(mén)進(jìn)出、下殼體檢視窗觀察等。檢修平臺(tái)的設(shè)計(jì)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(jié)語(yǔ)

帶中置輥式破碎機(jī)第四代步進(jìn)式穩(wěn)流篦冷機(jī)改造項(xiàng)目的改造內(nèi)容多，工藝設(shè)計(jì)難度大。在工藝設(shè)計(jì)前期，現(xiàn)場(chǎng)查勘階段應(yīng)注重收集圖紙資料，注意現(xiàn)場(chǎng)電纜橋架與電纜溝的位置及走向等；在設(shè)計(jì)階段應(yīng)合理布置風(fēng)機(jī)群、液壓站及各檢修平臺(tái)，注意避開(kāi)梁柱結(jié)構(gòu)；在項(xiàng)目實(shí)施后，應(yīng)驗(yàn)證改造的效果，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行整改，以保證改造項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)。