篦式冷卻機(jī)的應(yīng)用問題與改造效果

徐 進(jìn)

（山東智誠(chéng)建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，山東 淄博 255052）

1 前言

自上世紀(jì)50年代以來，冷卻機(jī)工藝裝備技術(shù)不斷發(fā)展，生產(chǎn)能力逐年增加，而維護(hù)費(fèi)用和生產(chǎn)成本不斷下降，這些成就主要來自設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新。今天為人們所熟知的壓塊式擺動(dòng)支撐冷卻機(jī)即是克勞迪斯·彼得斯公司的又一創(chuàng)新技術(shù)，其中引入了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)熟料輥式破碎機(jī)，無磨損的壓塊式擺動(dòng)支撐系統(tǒng)(CSS)和側(cè)端直接供風(fēng)技術(shù)。ETA冷卻機(jī)料床上沒有設(shè)置輸送部件，維護(hù)費(fèi)用和零部件的磨損有所降低，為提高熟料輸送系統(tǒng)的效率起到了決定性作用。

篦式冷卻機(jī)分為回轉(zhuǎn)式、振動(dòng)式和推動(dòng)式冷卻機(jī)三種，隨著多年的使用和不斷的改進(jìn)，推動(dòng)式篦冷機(jī)已經(jīng)成為水泥熟料冷卻機(jī)的主要機(jī)型。推動(dòng)式篦式冷卻機(jī)主要是利用鼓風(fēng)機(jī)將冷卻空氣吹入篦板，使篦板上的熟料層急速冷卻并進(jìn)行熱交換，回收的熱量可用做二次風(fēng)預(yù)熱熟料，提高熱效率；熟料由于受到急速冷卻，其礦物晶體的發(fā)育受到阻礙，這種現(xiàn)象有利于水泥強(qiáng)度，提高了抗硫酸鹽溶液侵蝕的能力，有利于水泥成品的穩(wěn)定性，熟料可制成高標(biāo)號(hào)的水泥，急冷后的熟料顆粒可產(chǎn)生熱應(yīng)力，更容易粉磨。

1.1 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

篦式冷卻機(jī)由上、下殼體、篦床、傳動(dòng)裝置、篦床支承裝置、拉鏈機(jī)、破碎機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)組、自動(dòng)潤(rùn)滑裝置、樓梯平臺(tái)及監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)等組成。篦板和篦床結(jié)構(gòu)是篦式冷卻機(jī)的重要部件,篦床的料層厚度和篦床單位面積產(chǎn)量都是由篦板和篦床結(jié)構(gòu)決定的,同時(shí)它決定了冷卻風(fēng)機(jī)供風(fēng)系統(tǒng)和二次熱風(fēng)的回收效率,篦冷機(jī)產(chǎn)品發(fā)展主要表現(xiàn)在篦板和篦床的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

篦床可分區(qū)供風(fēng)，用閥門控制各冷卻區(qū)域的用風(fēng)量，達(dá)到用風(fēng)合理，高效冷卻，回收二次風(fēng)入窯，提高熱回收效率，節(jié)能降耗，多余的熱風(fēng)也可進(jìn)入煤磨系統(tǒng)或經(jīng)過收塵處理后排入大氣；越來越先進(jìn)的監(jiān)測(cè)調(diào)控技術(shù)運(yùn)用到篦冷機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行中，確保篦冷機(jī)運(yùn)行更加可靠、穩(wěn)定。

1.2 技術(shù)指標(biāo)

篦冷機(jī)產(chǎn)量1000t/d；入料溫度：1350℃；出料溫度：70℃～80℃；出料熟料粒度≤25mm～28mm；熱效率≥72%；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率≥95%；篦板使用年限不小于2年。

2 淄博某水泥廠7#篦冷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

7#篦式冷卻機(jī)是淄博某水泥廠7#熟料窯的重要配套設(shè)備，它是淄博某機(jī)械廠采用美國(guó)技術(shù)，自行研制開發(fā)的篦式冷卻機(jī)，是第一次被應(yīng)用于濕法水泥窯。

機(jī)械廠設(shè)計(jì)的篦式冷卻機(jī)采用厚料層技術(shù)，其厚度可達(dá)500mm，生產(chǎn)實(shí)踐證明，熱效可提高10%左右，同時(shí)厚料層還起到保護(hù)篦床的作用。熟料燒成回轉(zhuǎn)窯出來的溫度達(dá)1450℃的熾熱熟料，進(jìn)入冷卻機(jī)后，在篦冷機(jī)篦床上分布成層狀，在篦板的推動(dòng)下，一邊作不同程度的翻滾，一邊向前移動(dòng)。鼓風(fēng)機(jī)則將具有一定壓力的室外冷空氣以相互垂直的方向穿越篦板熟料層，與熟料進(jìn)行熱交換，用風(fēng)冷方式使熟料冷卻。

該篦冷機(jī)內(nèi)部有兩段獨(dú)立的沿物料傳動(dòng)方向下傾30度角的篦床。篦床由許多與水平成100度角并交疊排列的多孔篦板組成，篦板按“活動(dòng)”、“固定”、“活動(dòng)”的次序相間排列，篦床兩側(cè)為固定不動(dòng)的無孔盲板。整個(gè)篦床向上傾斜式安裝，使篦床呈鋸齒狀。熟料由回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入冷卻機(jī)，在卸落過程中被篦孔下部及篦板縫隙向上運(yùn)動(dòng)的空氣直冷、急冷。在傳動(dòng)裝置作用下，活動(dòng)篦板沿固定篦板的表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)熟料層進(jìn)行不斷作用，熟料由高溫區(qū)向篦冷機(jī)出口端運(yùn)動(dòng)。冷卻風(fēng)由篦床下各單獨(dú)隔開的風(fēng)室，通過篦床間隙及篦板圓孔與熱熟料接觸，并流向熱風(fēng)口從而達(dá)到冷卻熟料和回收熱能的目的。被預(yù)熱的空氣可作為二次風(fēng)送入窯內(nèi)，篦冷機(jī)后段排出的廢氣也可作煤磨的烘干熱源。

7#篦式冷卻機(jī)主要結(jié)構(gòu)分以下幾部分

篦床部分：篦床的固定篦板裝在固定橫梁上，固定梁裝在殼體支柱的承重縱梁上?；顒?dòng)篦板安裝在活動(dòng)橫梁上，活動(dòng)橫梁座落在活動(dòng)框架上。在活動(dòng)框架的底面通過螺栓固定有傾斜導(dǎo)軌，它支承在托輪槽內(nèi)，當(dāng)活動(dòng)框架移動(dòng)時(shí)，傾斜導(dǎo)軌沿托輪槽表面作相對(duì)移動(dòng)，使活動(dòng)框架作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。托輪裝在托輪軸上，通過托輪軸承支承在冷卻機(jī)殼體上。

傳動(dòng)部分：由可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)組、減速器、大小鏈輪及主動(dòng)軸組成。

機(jī)殼：機(jī)殼由鋼板制成，在殼體內(nèi)部，篦床上方位置鑲砌一層混凝土和耐火磚，以防熱量散失。

風(fēng)冷系統(tǒng)：將篦床下部分成單獨(dú)隔開的7個(gè)風(fēng)室，每個(gè)風(fēng)室與單獨(dú)的中壓或高壓風(fēng)機(jī)相通，通過調(diào)節(jié)各臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)門來控制風(fēng)量。

拉鏈機(jī)：拉鏈機(jī)是將篦床落入風(fēng)室的細(xì)小熟料顆粒輸送出去的設(shè)備。

破碎機(jī)：篦冷機(jī)卸料端設(shè)有錘式破碎機(jī)。對(duì)于小于預(yù)定尺寸的熟料（一般在25mm以下），通過柵篩落到拉鏈機(jī)運(yùn)走，而大塊熟料則經(jīng)破碎機(jī)破碎，并拋回篦床冷卻。破碎機(jī)前方在二級(jí)篦床中側(cè)有一道鏈幕。

鎖風(fēng)閥：風(fēng)室與拉鏈機(jī)之間有一組鎖風(fēng)閥，細(xì)料由風(fēng)室經(jīng)下料口流入鎖風(fēng)閥，然后經(jīng)拉鏈機(jī)拉走。

3 針對(duì)7#篦式冷卻機(jī)運(yùn)行以來，影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率的地方進(jìn)行一些改進(jìn)

7#篦式冷卻機(jī)自投入運(yùn)行以來，運(yùn)轉(zhuǎn)狀況相對(duì)較好，但在應(yīng)用問題上還有待進(jìn)一步完善，以達(dá)到更好的冷卻效果。

在破碎機(jī)前部二級(jí)篦床中段位置上只有一道鏈幕，大塊熟料經(jīng)破碎機(jī)破碎后返回篦床，一部分落下，一部分被鏈幕碰回，在空中產(chǎn)生碰撞，發(fā)生不規(guī)則飛行，經(jīng)常打到兩側(cè)混凝土及上部弓頂混凝土上，將混凝土打掉，使篦床上部熱能與機(jī)殼直接接觸，熱量嚴(yán)重散失。一方面使機(jī)殼鋼板燒紅，發(fā)生形變，另一方面熱量散失，不能回收入窯，影響窯內(nèi)熟料的燒結(jié)。這樣，平均一個(gè)月需要重新打一次混凝土。經(jīng)水泥廠與機(jī)械廠研究決定，在弓頂及破碎機(jī)前部、兩側(cè)增設(shè)鏈幕。如圖1所示。

圖1 40m2篦冷機(jī)鏈幕裝置

鏈幕用10#槽鋼或工字鋼固定，然后再澆注混凝土。改進(jìn)后，不再有類似情況發(fā)生，新增設(shè)鏈幕對(duì)機(jī)殼、混凝土形成一層較完整的屏壁，從而使篦冷機(jī)的熱效率大大提高。二級(jí)北側(cè)混凝土共有7.5m3，每立方米造價(jià)2000元，一次檢修節(jié)約外委檢修費(fèi)用約1.5～2.0萬元，同時(shí)減少熱量的散失，提高熱效果10%。

篦式冷卻機(jī)下部電動(dòng)雙翻板閥鎖風(fēng)效果不是很理想，影響窯前操作。經(jīng)過一段時(shí)間的使用，首先，由于風(fēng)室內(nèi)料與風(fēng)混合，常常竄入軸承，擠住后燒電機(jī)；其次，在風(fēng)的作用下，熟料顆粒與翻板磨損較快，然后磨透下料溜子，嚴(yán)重影響鎖風(fēng)效果；第三，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，雙翻板閥的兩塊翻板均關(guān)不嚴(yán)，造成風(fēng)路短路，影響篦冷機(jī)二次風(fēng)溫，導(dǎo)致窯前溫度低，使得煤耗增大。經(jīng)過多次試驗(yàn)，機(jī)械廠對(duì)電動(dòng)雙翻板閥進(jìn)行改進(jìn)。拆除原來的二十臺(tái)翻板閥及下料溜子，改為氣動(dòng)式單翻板閥，并將下料室及溜子改為十件。然后，在下料室安裝一臺(tái)料位控制器，當(dāng)熟料在下料室積累到一定高度時(shí)，料位控制器中的傳感器將信號(hào)傳到電磁換向閥，氣動(dòng)式翻板打開，下料室中的熟料下落，當(dāng)下落至一定高度，料位控制器中的傳感器又將信號(hào)傳到電磁換向閥，氣動(dòng)式翻板關(guān)閉，停止下料。改進(jìn)后，鎖風(fēng)效果極佳，而且節(jié)約了40臺(tái)370w的減速電機(jī)，杜絕了風(fēng)損和熱耗，同時(shí)也使現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境發(fā)生了極大改觀。

由于篦冷機(jī)活動(dòng)框架下部托輪軸承進(jìn)料或磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致兩側(cè)托輪運(yùn)轉(zhuǎn)不一致，出現(xiàn)托輪高度誤差超過允許范圍，從而破壞篦床的平衡，使篦床橫向跑偏，最終導(dǎo)致活動(dòng)篦板與一側(cè)盲板發(fā)生嚴(yán)重磨擦，造成盲板、篦板損壞。而且還會(huì)引起篦床出現(xiàn)縫隙，漏大料，堵住下料口。另一方面篦床上部物料運(yùn)行不均勻，一側(cè)料多，一側(cè)料少，使篦板、盲板磨損不平衡，降低了篦板、盲板的使用壽命。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，在每一段篦床兩側(cè)各安裝一件限位擋輪。如圖2所示：

圖2 40m2篦冷機(jī)擋輪機(jī)構(gòu)

將導(dǎo)軌固定在活動(dòng)框架上，制作一個(gè)支架安裝擋輪，在活動(dòng)篦床調(diào)整好之后，使擋輪在整個(gè)行程上都與導(dǎo)軌良好接觸，以防止篦床跑偏。經(jīng)過上述改進(jìn)，達(dá)到很好的效果，使篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率提高了15%。

最初一級(jí)篦床是按“活動(dòng)梁”、“固定梁”、“活動(dòng)梁”的次序交互排列，梁上固定著篦板。在篦床與窯口之間有一段約3.5～4M的落差，離開窯口時(shí)，熟料是在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下落下篦床的，由于慣性作用，熟料不會(huì)垂直落下，必然在空氣中滑一段距離才落下，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，熟料也是落在一級(jí)篦床后約半米處。因此，根據(jù)需要，將兩根梁全部變?yōu)楣潭?，安裝固定篦板，將這兩根梁全部安裝在殼體支柱的承重縱梁上。運(yùn)行時(shí)，前兩排篦板固定不動(dòng)，仍與風(fēng)機(jī)送入的冷風(fēng)發(fā)生熱交換，而不做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣既不影響熟料冷卻和熱量回收，而且減少了活動(dòng)梁和篦板的磨損，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4 改造后的效果

經(jīng)過對(duì)篦式冷卻機(jī)鏈幕裝置、鎖風(fēng)系統(tǒng)、擋輪機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，使得篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況及各項(xiàng)指標(biāo)都得到明顯提高。也經(jīng)過了一年多的實(shí)際生產(chǎn)得到了驗(yàn)證。具體數(shù)據(jù)見表1：

表1 改進(jìn)前后指標(biāo)對(duì)比表

同時(shí)，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了檢修費(fèi)用。二次風(fēng)溫的提高，使每噸熟料的煤耗下降了15公斤，電耗下降了30Kwh，也使得窯前操作更為方便，減少了窯皮脫落的次數(shù)，延長(zhǎng)了窯體耐火磚的使用周期，7#窯的每天臺(tái)產(chǎn)由原來的900～1000噸左右提高到現(xiàn)在的1250～1300噸。

5 結(jié)語

由淄博某機(jī)械廠設(shè)計(jì)研制的篦式冷卻機(jī)在7#水泥窯上的應(yīng)用和運(yùn)轉(zhuǎn)是很成功的，通過在應(yīng)用中對(duì)鏈幕，限位擋輪，鎖風(fēng)閥及篦床做了一定改進(jìn)，使其得到進(jìn)一步的完善，為生產(chǎn)開發(fā)第二代產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。