胡夢(mèng)楠 王雅豪

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)水泥有限公司，湖北 武漢 430033）

0 引言

目前，我國(guó)使用的第三代篦冷機(jī)以充氣梁式為主，但是在雙碳目標(biāo)下，降低熟料綜合能耗已成為水泥行業(yè)共識(shí)，水泥企業(yè)要想生存必須要做到降低能耗、降低排放、降低成本?？諝饬嚎煽貧饬黧骼錂C(jī)因存在單位面積處理能力不足、密封效果不好、熱回收效率低、噸熟料冷卻電耗偏高、易損件更換頻繁等缺點(diǎn)，已不能適應(yīng)現(xiàn)在的生產(chǎn)形勢(shì)。而第四代篦冷機(jī)具有故障率低、熱回收效率高、電耗低等特點(diǎn)，將第三代篦冷機(jī)整體改造成第四代篦冷機(jī)，提升篦冷機(jī)整體性能勢(shì)在必行[1]。

熟料篦冷機(jī)升級(jí)改造，本質(zhì)是消除“紅河”現(xiàn)象，優(yōu)化冷卻空氣的分布和熟料輸送方式，不僅提高冷卻系統(tǒng)的換熱效率，而且可降低運(yùn)行電耗，通過(guò)提高二次風(fēng)溫和三次風(fēng)溫增強(qiáng)能源使用效率，從而提高系統(tǒng)的熟料產(chǎn)能和品質(zhì)[2]。本文以葛洲壩宜城水泥公司現(xiàn)有5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例，介紹NC型篦冷機(jī)改造為步進(jìn)式篦冷機(jī)的方法、效果。

1 存在的問(wèn)題

葛洲壩宜城水泥公司現(xiàn)有5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線采用我國(guó)第三代空氣梁式NC42340型篦冷機(jī)，配液壓驅(qū)動(dòng)，尾部使用錘式破碎機(jī)。隨著篦冷機(jī)使用時(shí)間增長(zhǎng)和燒成系統(tǒng)的提產(chǎn)，一些影響能效的問(wèn)題越來(lái)越突出，具體如下：

（1）冷卻效果不佳，二次風(fēng)溫（1050℃左右）和三次風(fēng)溫（850℃左右）波動(dòng)大且總體上偏低，嚴(yán)重影響頭尾煤粉的燃燒效果，燒成系統(tǒng)工況穩(wěn)定性略差。

（2）燒成系統(tǒng)提產(chǎn)后，篦冷機(jī)兩側(cè)“紅河”現(xiàn)象很明顯，篦冷機(jī)出口熟料溫度較高（100～180℃），且熟料易磨性差。

（3）篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，冷卻效率不高，導(dǎo)致篦板上的熟料溫度較高，易損件更換頻繁；篦冷機(jī)的急冷效果差[3]，其熱回收效率僅63.0 %，使余熱發(fā)電鍋爐進(jìn)風(fēng)溫度高達(dá)400 ℃以上。

（4）篦冷機(jī)風(fēng)室間隔大，每個(gè)風(fēng)室配套兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)室分倉(cāng)分區(qū)不合理；篦板間隙較大，易形成漏料和氣流短路，漏料鎖風(fēng)閥密封效果不好[4]。

（5）液壓系統(tǒng)無(wú)法滿足工藝要求及其頻繁電氣故障，篦床各列運(yùn)行不同步，篦床速度調(diào)整不靈活，無(wú)法進(jìn)行厚料層操作運(yùn)行，只有采取薄料層快走（料層厚度500mm左右），導(dǎo)致系統(tǒng)換熱效率進(jìn)一步降低。

針對(duì)我公司NC42340型篦冷機(jī)存在的上述問(wèn)題，需要進(jìn)行升級(jí)改造，提高篦冷機(jī)熱回收效率，降低出篦冷機(jī)熟料的溫度，降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2 改造方案

2.1 改造設(shè)計(jì)

篦冷機(jī)技改采用SCLW4-12×（8.4+6.4）-CM規(guī)格，篦床面積150.72m2，篦冷機(jī)活動(dòng)篦床分兩段，兩段之間布置輥式熟料破碎機(jī)。入料口設(shè)計(jì)為臺(tái)階式固定鑄造篦板，傾角設(shè)計(jì)使得在接近篦板的最下層形成一層較薄的沿輸送方向緩慢移動(dòng)的冷熟料層，由窯口落下的熟料在料壓和重力的作用下在底層熟料上向前滑動(dòng)并鋪開(kāi)。傳動(dòng)段是水平的，由液壓驅(qū)動(dòng)，篦床由數(shù)列組成，每列有前后兩個(gè)或單個(gè)液壓缸同步驅(qū)動(dòng)，各列相對(duì)獨(dú)立。所有列一起帶動(dòng)料床向前運(yùn)動(dòng)，然后所有列分三次分批間隔后退，由于熟料間摩擦力的作用，前端熟料被卸在出料口。

改造時(shí)充分利用原有設(shè)施，并有效減少投資，保留原篦冷機(jī)的上殼體，一段篦床布置在+0.95m平面，利用原篦冷機(jī)底框架，使用鋼結(jié)構(gòu)支撐。二段篦床布置在-2.15m平面，需要下挖地坑。熟料拉鏈機(jī)不干涉，無(wú)需改動(dòng)。

2.2 改造前后參數(shù)對(duì)比

篦冷機(jī)改造前后參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 篦冷機(jī)改造前后參數(shù)對(duì)比

2.3 安裝與控制

（1）篦冷機(jī)中心線定位

以1 檔兩邊托輪軸中心垂線找到中心點(diǎn)（點(diǎn)1 和點(diǎn)2），激光經(jīng)緯儀放置在點(diǎn)1和點(diǎn)2的延長(zhǎng)線上任意位置（點(diǎn)3）。篦冷機(jī)原底框架寬度4750mm，中心點(diǎn)2375mm，激光經(jīng)緯儀的光點(diǎn)照在點(diǎn)5位置，測(cè)量點(diǎn)5到框架邊沿尺寸為1675mm，中心偏移2375-1675=700mm。以同樣方法用點(diǎn)6復(fù)核，測(cè)量中心偏移700mm，與設(shè)計(jì)值幾乎無(wú)偏差，說(shuō)明原篦冷機(jī)底框架中心線可做為新篦冷機(jī)底框架中心線，見(jiàn)圖1所示。

圖1 篦冷機(jī)中心線定位示意圖

（2）篦冷機(jī)安裝的水平控制

篦冷機(jī)安裝水平度直接影響其投運(yùn)后的正常運(yùn)行，故在安裝過(guò)程中需要高度重視，控制方法見(jiàn)圖2所示。篦冷機(jī)支撐框架水平度檢測(cè)分別見(jiàn)表2、表3所示。

圖2 篦冷機(jī)安裝的水平度控制

表2 篦冷機(jī)支撐框架的底部水平度檢測(cè)（單位：mm）

表3 篦冷機(jī)支撐框架的頂部水平度檢測(cè)（單位：mm）

2.4 液壓控制改造

原舊液壓站拆除，更換液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)。在原站房?jī)?nèi)布置新液壓站1套，液壓站由電機(jī)、泵、多路比例換向閥、油缸、油箱組件等組成。油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)75kW，共5臺(tái)，4用1備；比例換向閥：額定壓力25MPa；PLC電氣控制系統(tǒng)與中控使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)每個(gè)輸送管道行程，提高了熟料輸送效率，避免了“紅河”現(xiàn)象發(fā)生。

2.5 中置輥式破碎機(jī)改造

采用中置輥式破碎機(jī)替代原尾部錘式破碎機(jī)，提高了熟料內(nèi)部熱回收效率，保證了熟料出料粒度的均勻性，有利于熟料的后續(xù)冷卻。中置輥式破碎機(jī)共4個(gè)輥，轉(zhuǎn)速4r/min，配套4臺(tái)15kW電機(jī)，減速機(jī)為SEW行星齒輪配傘齒輪，見(jiàn)圖3。中間兩輥可正、反轉(zhuǎn)控制，首輥和尾輥不允許反轉(zhuǎn)，中間3#輥為下沉輥以增強(qiáng)破碎大塊物料的能力。殼體和輥軸內(nèi)設(shè)有冷卻風(fēng)通道，配置兩臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行冷卻。

圖3 熟料輥式破碎機(jī)

2.6 冷卻風(fēng)機(jī)選型

冷卻風(fēng)機(jī)采用全新的變頻風(fēng)機(jī)，技改后的風(fēng)機(jī)參數(shù)如表4所示，其中序號(hào)為12、13的風(fēng)機(jī)為輥破冷卻風(fēng)機(jī)，不算作熟料冷卻風(fēng)機(jī)。改造后，熟料單位冷卻風(fēng)量增加至2.76Nm3/kg.cl。

表4 篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)配置

3 運(yùn)行效果

項(xiàng)目自2023年3月完成后運(yùn)行至今，為驗(yàn)證篦冷機(jī)改造效果，公司對(duì)投產(chǎn)以來(lái)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定、評(píng)估，并以上年同期全月的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，主要參數(shù)對(duì)比結(jié)果如表5 所示。技改后，熟料產(chǎn)量從5880t/d 提高到6380t/d，提產(chǎn)8.5%，出冷卻機(jī)熟料溫度由133℃降低至89℃，二次風(fēng)溫升高135℃、三次風(fēng)溫升高134℃，標(biāo)煤耗由96.23kg/t.cl降低至94.05kg/t.cl，降低了2.18kg/t.cl。

表5 篦冷機(jī)改造前后相關(guān)指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

本次技改應(yīng)用SCLW4-12×(8.4+6.4)-CM 規(guī)格篦冷機(jī)，在原NC4234型篦冷機(jī)的基礎(chǔ)上，從尾置輥式破碎機(jī)更換為中置輥式破碎機(jī)、液壓站與PLC電氣控制和冷卻風(fēng)機(jī)換為變頻風(fēng)機(jī)等方面進(jìn)行整改。改造后，燒成系統(tǒng)的二次風(fēng)溫升高135℃、三次風(fēng)溫升高134 ℃，熟料產(chǎn)量提高到6380t/d，提產(chǎn)8.5 %；出冷卻機(jī)熟料溫度降低至89 ℃；標(biāo)煤耗由96.23kg/t.cl降低至94.05kg/t.cl，降低了2.18kg/t.cl。實(shí)踐證明，第四代篦冷機(jī)表現(xiàn)出良好的節(jié)能降碳作用，值得推廣。