步進(jìn)式冷卻機(jī)技術(shù)及其在節(jié)能改造中的應(yīng)用

李程偉

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院（230051）

環(huán)保節(jié)能

步進(jìn)式冷卻機(jī)技術(shù)及其在節(jié)能改造中的應(yīng)用

李程偉

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院（230051）

步進(jìn)式冷卻機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)均不同于以往的推動(dòng)篦式冷卻機(jī)，具有運(yùn)作可靠、熱回收效率高、安裝維護(hù)方便、運(yùn)行維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)線的技術(shù)改造。這里結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)步進(jìn)式冷卻技術(shù)在改造中的應(yīng)用作簡(jiǎn)單介紹。

冷卻機(jī)；步進(jìn)式；技術(shù)改造

0 概述

步進(jìn)式冷卻機(jī)是水泥行業(yè)新型冷卻設(shè)備，其原理和結(jié)構(gòu)均不同于以往的推動(dòng)篦式冷卻機(jī)，對(duì)我國(guó)水泥工業(yè)用冷卻機(jī)的發(fā)展具有劃時(shí)代意義。目前，步進(jìn)式冷卻機(jī)以先進(jìn)的技術(shù)、極低的運(yùn)行維護(hù)成本,被用戶(hù)廣泛接受。

以往的推動(dòng)篦式冷卻機(jī)（又稱(chēng)第一代篦冷機(jī)、第二代篦冷機(jī)、第三代篦冷機(jī)），以篦板往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)熟料運(yùn)動(dòng)，存在篦板磨損大、漏料、整機(jī)高度高（土建費(fèi)用高）、熱回收效果差等劣勢(shì)，目前正逐步被市場(chǎng)淘汰。

1 步進(jìn)式冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

步進(jìn)式冷卻機(jī)采用全新的輸送原理和結(jié)構(gòu)，完全顛覆了傳統(tǒng)的熟料輸送理念。步進(jìn)式冷卻機(jī)由若干條平行的熟料輸送列向單元(或稱(chēng)輸送道)組成，其運(yùn)動(dòng)方式為：首先各輸送道同時(shí)向熟料輸送方向移動(dòng)（沖程向前），然后各輸送道單獨(dú)或交替地進(jìn)行反向移動(dòng)（沖程向后）。按照冷卻機(jī)生產(chǎn)能力來(lái)配置輸送道的數(shù)量，各輸送道相互靠緊，組成冷卻機(jī)。該冷卻機(jī)的篦板完全沒(méi)有磨損，無(wú)漏料，整機(jī)高度降低3～4米，熱回收效率高（能耗低），各項(xiàng)性能指標(biāo)均居國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平。

WHEC型步進(jìn)式能冷卻機(jī)具有高效率的熟料輸送系統(tǒng)，料床上下不設(shè)置輸送部件，零部件少，因此維護(hù)費(fèi)用和零部件的磨損明顯減少。無(wú)漏料的篦床設(shè)計(jì)不需要粉塵清理裝置，使冷卻機(jī)大大減少了熟料下落高度及機(jī)身結(jié)構(gòu)高度，減少了土建投入費(fèi)用。步進(jìn)式冷卻機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，組裝后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，大大減少了舊線改造的時(shí)間。

1）固定式進(jìn)料口

步進(jìn)式冷卻機(jī)進(jìn)料口為高效能組件，進(jìn)口端兩側(cè)澆注耐火混凝土擋料墻，將進(jìn)料口寬度收窄，使窯頭落下的熟料能夠均勻地分布在寬度較窄的進(jìn)料口內(nèi)的全部通道上。

步進(jìn)式冷卻機(jī)采用斜平面,設(shè)一個(gè)中心區(qū)獨(dú)立供風(fēng)、環(huán)形區(qū)流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量的供風(fēng)方式，采用小塊細(xì)縫篦板的WKID系統(tǒng)。這樣的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：①堅(jiān)固的易于安裝的組合結(jié)構(gòu),可用于各種形式的篦冷機(jī)技術(shù)改造；②“馬蹄形”冷卻面,防止冷風(fēng)泄漏,供風(fēng)均勻；③采用中心區(qū)直接供風(fēng),強(qiáng)力冷卻，提高熟料質(zhì)量和易磨性；④環(huán)形區(qū)采用流量閥調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量的供風(fēng)方式，減少冷風(fēng)量，增強(qiáng)了供風(fēng)均勻性，提高二次風(fēng)溫；⑤細(xì)縫篦板，斜平面布置,促進(jìn)熟料運(yùn)動(dòng),布料均勻。

2）輸送系統(tǒng)

WHEC型步進(jìn)式冷卻機(jī)由若干條平行的熟料輸送列向單元組成，每條列向單元均由滾輪支撐，各列向單元相互靠緊，組成冷卻機(jī)。列向單元組合時(shí)平行布置,每個(gè)單元的移動(dòng)速度可以調(diào)節(jié)，也可單獨(dú)通冷風(fēng)，從而保證熟料冷卻機(jī)的效果。此外，在冷卻機(jī)兩側(cè)的列向單元上的熟料輸送速度和冷卻風(fēng)量也可以調(diào)節(jié)，使熟料得以冷卻，阻止“紅河”現(xiàn)象的生成。

3）通風(fēng)原理

步進(jìn)式冷卻機(jī)熟料層內(nèi)部沒(méi)有輸送部件，整個(gè)料層底部面積均可通風(fēng)，而且每個(gè)單元下設(shè)一個(gè)空氣流量調(diào)節(jié)閥，使熟料得以均勻冷卻，熱回收好。

4）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

步進(jìn)式冷卻機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，其數(shù)量根據(jù)列向單元的數(shù)量而定，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置采用標(biāo)準(zhǔn)件，不需維護(hù)或調(diào)節(jié)。液壓缸可使每一條列向單元盡可能達(dá)到長(zhǎng)沖程，由一臺(tái)集成連續(xù)定位測(cè)量系統(tǒng)對(duì)沖程長(zhǎng)度進(jìn)行控制。

2 WHEC型步進(jìn)式冷卻機(jī)技術(shù)改造應(yīng)用實(shí)例

2.1 蕪湖華揚(yáng)水泥1200t/d改造

蕪湖華揚(yáng)水泥有限公司(原楊山水泥廠)于2006年建成投產(chǎn),熟料冷卻選用的是LBT1000型第三代篦冷機(jī)。運(yùn)轉(zhuǎn)一年后，篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低、故障率高、維護(hù)成本高等缺陷便充分暴露出來(lái)。為解決這些問(wèn)題，我院于2008年12月為該廠做了技術(shù)改造：采用新研制的WHEC-1000型步進(jìn)式冷卻機(jī)技術(shù)對(duì)該篦冷機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了整體改造,僅僅用20d時(shí)間完成了設(shè)備的安裝調(diào)試,于2008年12月28日投產(chǎn)。

改造后，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率大大提高，相對(duì)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)效率達(dá)到99%，一年內(nèi)沒(méi)更換任何備件，年節(jié)約備件費(fèi)用30萬(wàn)元。

2.2 萬(wàn)年青水泥4#窯冷卻機(jī)改造

萬(wàn)年青水泥廠4#窯（∮4×56m）生產(chǎn)線采用LBT32225水平推動(dòng)式篦冷機(jī)。1998年開(kāi)始建設(shè)，1999年12月投產(chǎn)。改造前，產(chǎn)量在2000～2300t/ d。設(shè)備故障多，運(yùn)轉(zhuǎn)率低，熱效率低。

2011年，用WHEC-2500步進(jìn)式高效冷卻機(jī)替代LBT32225篦冷機(jī)，完全拆除原有篦冷機(jī)，重新制作設(shè)備基礎(chǔ)。由于步進(jìn)式冷卻機(jī)的整體安裝方便性，45d時(shí)間便完成了舊設(shè)備的拆除和新設(shè)備的安裝。改造后，產(chǎn)量提高到2500t/d，熱回收效率大于70%，運(yùn)作率98%以上。

2.3 亞?wèn)|集團(tuán)武漢亞鑫水泥廠冷卻機(jī)系統(tǒng)改造

武漢亞鑫2500t/d生產(chǎn)線采用SCQ-1174篦式冷卻機(jī)，篦床有效面積71m2,設(shè)計(jì)產(chǎn)量3000t/d,二段傳動(dòng)，有部分固定梁采用空氣梁，活動(dòng)梁無(wú)空氣梁，2007年9月28日投產(chǎn)。由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，在篦冷機(jī)設(shè)計(jì)、加工上存在一定的缺陷。技術(shù)改造后，冷卻劑不僅可提高熱回收效率和系統(tǒng)可靠性，減少維修維護(hù)費(fèi)用，而且能滿(mǎn)足水泥廠增產(chǎn)的要求。

存在的主要問(wèn)題：①產(chǎn)量低于3000t/d，是生產(chǎn)線提高產(chǎn)量的瓶頸。②二、三次風(fēng)溫低，熱回收效果差。③傳動(dòng)裝置不可靠。傳動(dòng)裝置的零部件每年大修兩次基本全部更換，不到四年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)傳動(dòng)主軸斷裂四次。④冷卻效果差，出篦冷機(jī)的熟料溫度正常生產(chǎn)時(shí)接近200℃。⑤漏料嚴(yán)重，有部分紅料，下殼體燒紅現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，篦板磨損大，更換較多。⑥發(fā)電量不高，平均噸熟料發(fā)電約20kWh。

改造方案：利用原有篦冷機(jī)地坑及鏈斗機(jī)，采用WHEC型步進(jìn)冷卻機(jī)（加尾部輥式破碎機(jī)）替代原有SCQ-1174篦冷機(jī)。

技術(shù)改造于2012年2月,包括舊設(shè)備拆除及基礎(chǔ)制作，3月10日完成。2012年3月11日開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備安裝及非標(biāo)制作，4月18日點(diǎn)火試生產(chǎn)。

改造后，沒(méi)有發(fā)生因步進(jìn)式冷卻機(jī)引起的停窯事故。經(jīng)過(guò)兩年的生產(chǎn)使用，產(chǎn)量穩(wěn)定在3300t/d，冷卻效果良好，二次風(fēng)溫穩(wěn)定在1100℃以上，三次風(fēng)溫穩(wěn)定在950℃以上，輥式破碎機(jī)運(yùn)行正常。噸熟料發(fā)電量從20kWh提高到29～31kWh。

改造后經(jīng)濟(jì)效益分析：①減少了備件消耗，每年節(jié)約20萬(wàn)元；②提高了二、三次風(fēng)溫，每年節(jié)約了煤耗2727噸，每年節(jié)約資金190萬(wàn)元；③提高余熱發(fā)電量每噸熟料平均10kWh,折合約495萬(wàn)元,整個(gè)改造年節(jié)約資金705萬(wàn)元。

[1]何平,鞏曉亮,許平娟,華俊.WHEC-5500型步進(jìn)式高效冷卻機(jī)的研制與應(yīng)用[J].四川水泥,2011,06.

[2]許平娟,何平,鞏曉亮,華俊.WHEC-5500步進(jìn)式高效冷卻機(jī)的應(yīng)用與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].水泥工程,2011,06.

[3]何平,鞏曉亮,田藝.WHEC-5500步進(jìn)式高效冷卻機(jī)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2011,09.