第三代篦冷機(jī)改造技術(shù)分析

潘胡江

目前國(guó)內(nèi)很多已建水泥生產(chǎn)線(xiàn)的燒成系統(tǒng)仍裝備的是第三代篦冷機(jī)，隨著第四代篦冷機(jī)的發(fā)展和成熟，第四代篦冷機(jī)已逐漸成為新建生產(chǎn)線(xiàn)的標(biāo)配。相比第四代篦冷機(jī)，第三代篦冷機(jī)普遍存在故障率高、維護(hù)工作量大、備件成本高、工藝性能差等問(wèn)題，第三代篦冷機(jī)的改造勢(shì)在必行。

1 改造原則及技術(shù)措施分析

將第三代篦冷機(jī)改造升級(jí)為第四代篦冷機(jī)，應(yīng)遵循以下原則：確保設(shè)備的可靠性；滿(mǎn)足工藝性能的要求；能耗低。下文就具體的改造內(nèi)容進(jìn)行分析。

1.1 篦床及驅(qū)動(dòng)部件的改造

篦床是篦冷機(jī)的核心部件，其有效面積的確定應(yīng)根據(jù)原有的空間位置、目標(biāo)產(chǎn)量等因素綜合考慮。固定篦床見(jiàn)圖1，活動(dòng)篦床見(jiàn)圖2。

以步進(jìn)式第四代篦冷機(jī)為例，其篦床是由每列驅(qū)動(dòng)縱梁組成，篦床的列數(shù)和長(zhǎng)度根據(jù)篦床的面積、回轉(zhuǎn)窯的直徑等輸入條件來(lái)確定。篦板安裝在驅(qū)動(dòng)縱梁內(nèi)部，通過(guò)特殊的結(jié)構(gòu)形式形成相對(duì)靜止的死料層，可避免物料和篦板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防止高溫熟料與篦板的直接接觸，從而有效地保護(hù)篦板，達(dá)到低磨損和不燒損篦板的目的。后期既節(jié)省了備件成本，又減少了檢修時(shí)間。驅(qū)動(dòng)縱梁采用液壓驅(qū)動(dòng)的方式，特點(diǎn)是長(zhǎng)行程、低篦速，可減小縱梁支撐裝置的磨損，提高運(yùn)行可靠性。篦床的運(yùn)動(dòng)方式采用同步慢速前進(jìn)、快速向后返回的方式，實(shí)踐證明物料輸送效果良好。

1.2 風(fēng)機(jī)的選型配置

圖1 固定篦床

圖2 活動(dòng)篦床

風(fēng)機(jī)的選型對(duì)篦冷機(jī)的性能至關(guān)重要，選型時(shí)要綜合考慮壓力、流量和效率。（1）根據(jù)產(chǎn)量、風(fēng)速和風(fēng)室的布置確定風(fēng)量；（2）根據(jù)管道阻力、篦床阻力和料層阻力確定風(fēng)壓；（3）風(fēng)機(jī)效率主要與葉輪的結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般后向式離心風(fēng)機(jī)的效率應(yīng)高于前向式，同時(shí)盡量避免采用2級(jí)電機(jī)；（4）風(fēng)機(jī)的選型應(yīng)留有一定的富余量。

第四代篦冷機(jī)一般會(huì)在篦板下安裝流量調(diào)節(jié)閥，目的是做到風(fēng)量的恒定輸出，操作中料層厚度的穩(wěn)定是關(guān)鍵。對(duì)于沒(méi)有流量調(diào)節(jié)閥的第四代篦冷機(jī)采用厚料層操作，也可以起到平衡料層阻力和穩(wěn)流的作用。

1.3 密封裝置的改造

第四代篦冷機(jī)的特點(diǎn)之一是無(wú)漏料，所以良好的密封裝置是關(guān)鍵，密封不良會(huì)導(dǎo)致風(fēng)室漏料。由于沒(méi)有集料和排料裝置，漏料后很難處理，嚴(yán)重的漏料還可能會(huì)造成停機(jī)。步進(jìn)式第四代篦冷機(jī)各列驅(qū)動(dòng)縱梁上的密封件之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物料一旦進(jìn)入密封裝置的間隙里，就會(huì)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致磨損，所以密封件必須要保證制造精度，材料和加工工藝方面要考慮耐磨性能。同時(shí)要做好密封阻力和篦板阻力的匹配工作。此外，正壓氣體密封也是一種很好的方式，它能有效防止物料進(jìn)入間隙，避免磨損。

1.4 熟料破碎裝置的改造

早期第三代篦冷機(jī)一般配套的是尾置錘式破碎機(jī)（見(jiàn)圖3），破碎效率低，電機(jī)功率大、電耗高，且大塊物料破碎后產(chǎn)生的紅料無(wú)法冷卻，導(dǎo)致熟料溫度高。采用輥式破碎機(jī)（見(jiàn)圖4）替代錘式破碎機(jī)是技改的方向，輥式破碎機(jī)具有破碎效率高、電機(jī)功率小、在處理大塊物料時(shí)不易卡死的特點(diǎn)。如果現(xiàn)場(chǎng)空間條件允許，將輥式破碎機(jī)布置在篦冷機(jī)的中部位置是一種更優(yōu)的方案，這樣大塊物料破碎后，再經(jīng)過(guò)后段篦床的冷卻，會(huì)有效降低熟料溫度。另外，輥式破碎機(jī)的故障率低，易損件使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)成本低。

1.5 操作控制的完善

圖3 錘式破碎裝置

圖4 輥式破碎裝置

篦冷機(jī)在燒成系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著熟料冷卻、輸送和熱回收的任務(wù)，其正常運(yùn)行與否直接影響到燒成系統(tǒng)的穩(wěn)定和能耗水平。篦冷機(jī)操作的總體原則是，在保證安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，根據(jù)窯系統(tǒng)運(yùn)行狀況，適時(shí)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量和篦床運(yùn)行速率，保持穩(wěn)定的料層厚度，以獲得最佳的熟料冷卻效果和最高的熱回收效率。

1.5.1 料層厚度的控制

根據(jù)產(chǎn)量、結(jié)粒、透風(fēng)情況等因素控制合理的料層厚度并保持穩(wěn)定。料層厚度可通過(guò)風(fēng)室壓力、傳動(dòng)電機(jī)電流、油壓曲線(xiàn)等綜合分析判斷，也可以通過(guò)觀察篦床來(lái)進(jìn)行判斷。料層厚度控制可通過(guò)改變篦床速率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)際操作中，料層厚度除了按照上述原則進(jìn)行判斷和控制外，還應(yīng)結(jié)合熟料出窯溫度、配料率值及顆粒組成變化進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)物料易燒性好、溶劑化礦物含量高、窯內(nèi)煅燒溫度高時(shí)，料層應(yīng)適當(dāng)偏薄控制，防止物料在高溫區(qū)粘結(jié)成塊。當(dāng)出現(xiàn)飛砂料或低燒料時(shí)，料層應(yīng)偏厚控制，防止冷風(fēng)短路。

1.5.2 冷卻風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制

在操作時(shí)，冷卻風(fēng)量的大小要適當(dāng)，總風(fēng)量一般控制在1.9～2.1m3（標(biāo)）/kg熟料為宜，要兼顧熱回收和冷卻。在料層厚度相對(duì)穩(wěn)定的情況下，加大高溫區(qū)風(fēng)量，適度使用中高溫區(qū)風(fēng)量，盡可能減少低溫區(qū)風(fēng)量。冷卻風(fēng)量分配是否合適，可通過(guò)風(fēng)機(jī)電流的反饋、觀察篦床上熟料的冷卻狀況和儀器測(cè)量來(lái)確定。

1.5.3 篦床速率的控制

篦床速率對(duì)篦冷機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)和工藝功能極為重要。合理的篦床速率首先取決于熟料產(chǎn)量和料層厚度。產(chǎn)量高、料層厚時(shí)，則篦速宜快；產(chǎn)量低、料層薄時(shí)，則篦速應(yīng)慢。其次還應(yīng)考慮篦床的實(shí)際行程長(zhǎng)度的變化。行程過(guò)長(zhǎng)，則篦速因非正常原因加快后，在慣性的作用下易產(chǎn)生撞缸現(xiàn)象。反之，如果行程控制偏短，在相同產(chǎn)量下，為了保持相同的料層厚度，必然要加快篦速，從而導(dǎo)致液壓缸活塞和篦板的磨損加劇，不利于設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 改造效果

某5 000t/d生產(chǎn)線(xiàn)第三代篦冷機(jī)改為第四代篦冷機(jī)后，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均得到了很大改善，表1是技改前后的參數(shù)對(duì)比。

從表1可以看出，改造后產(chǎn)量及各項(xiàng)工藝指標(biāo)得到了很大的提升和改善，能耗和備件消耗明顯降低，為企業(yè)節(jié)約了大量成本。

表1 參數(shù)對(duì)比表

3 結(jié)語(yǔ)

篦冷機(jī)改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，其改造效果的好壞與設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及操作等各個(gè)環(huán)節(jié)密不可分。在設(shè)計(jì)方面，涉及到工藝、機(jī)械、電氣自動(dòng)化、土建、耐火材料等各個(gè)專(zhuān)業(yè)，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要各專(zhuān)業(yè)緊密配合，高度協(xié)作。設(shè)計(jì)質(zhì)量是改造效果的根本保證，好的設(shè)計(jì)和設(shè)備還需要優(yōu)質(zhì)的安裝和精細(xì)化的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)把過(guò)程控制關(guān)，改造效果即可達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。■