篦冷機(jī)技術(shù)升級(jí)改造方案

  目前新型干法水泥生產(chǎn)線中，篦冷機(jī)主流機(jī)型為第三代和第四代篦冷機(jī)，還有部分第二代篦冷機(jī)。隨著設(shè)備使用時(shí)間的不斷增加，磨損的不斷加劇，出現(xiàn)了各種各樣的問題，如：機(jī)械故障率上升，影響窯的年運(yùn)轉(zhuǎn)率；二、三次風(fēng)溫低，熱回收效率低，燒成系統(tǒng)煤耗高；竄風(fēng)嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)電耗高；出篦冷機(jī)熟料溫度高，影響熟料的正常儲(chǔ)存和粉磨，等。因此，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，篦冷機(jī)的提升改造非常必要。本文介紹我公司的Sinowalk第四代篦冷機(jī)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)篦冷機(jī)的實(shí)際使用情況，結(jié)合市場(chǎng)需求，提出了篦冷機(jī)技術(shù)升級(jí)改造的五種方案。從施工周期、節(jié)能降耗和成本分析等幾個(gè)方面，詳細(xì)闡述了每種方案的特點(diǎn)，以求在合理的投資下，得到最優(yōu)的技術(shù)升級(jí)方案。

  1  Sinowalk第四代篦冷機(jī)簡(jiǎn)介

  2008年，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院推出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Sinowalk第四代篦冷機(jī)。本產(chǎn)品吸收了國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合國(guó)內(nèi)機(jī)械加工制造水平和用戶使用反饋經(jīng)驗(yàn)，最終研發(fā)成功，并順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)。

  2009年，成功開發(fā)出熟料尾置輥式破碎機(jī)，代替錘式破碎機(jī)。同時(shí)，第一臺(tái)Sinowalk第四代篦冷機(jī)配套尾置輥式破碎機(jī)成功投產(chǎn)。

  2010年，第一臺(tái)帶有中間輥式破碎機(jī)的第四代篦冷機(jī)成功投產(chǎn)。中間輥式破碎機(jī)位于兩段篦床中間，將冷卻機(jī)篦床一分為二，熟料經(jīng)第一段篦床冷卻后，進(jìn)入中間輥式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，將大塊料、紅芯料破碎為粒徑25mm左右熟料，再經(jīng)過第二段篦床冷卻。與尾置輥式破碎機(jī)相比，配置中間輥式破碎機(jī)的冷卻機(jī)可以得到更低的出篦冷機(jī)熟料溫度和更高的余熱發(fā)電風(fēng)溫。

  Sinowalk冷卻機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

  1）二、三次風(fēng)溫高，熱回收效率高，大于75%，從而降低系統(tǒng)熱耗；

  2）出篦冷機(jī)熟料溫度低，有利于熟料的儲(chǔ)存和粉磨；

  3）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)率高，年運(yùn)轉(zhuǎn)率100%（定期停窯檢修除外）；

  4）每塊篦板下方都有自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，提高冷卻風(fēng)利用率，降低冷卻風(fēng)使用量，從而降低風(fēng)機(jī)電耗，單位熟料冷卻風(fēng)量?jī)H1.7~1.9Nm3/kg（由于不同現(xiàn)場(chǎng)熟料結(jié)粒不一致，風(fēng)量在此范圍內(nèi)波動(dòng)）；

  5）篦床上方存在相對(duì)固定的死料層，保護(hù)篦板免受高溫?zé)崾炝系那治g，篦板壽命長(zhǎng)達(dá)5年以上，降低了備品備件費(fèi)用，也節(jié)約了更換備件的人工費(fèi)；

  6）模塊化設(shè)計(jì)和安裝，安裝制造精度高，技改現(xiàn)場(chǎng)施工周期短；

  7）對(duì)于改造項(xiàng)目，可充分利用原有殼體及基礎(chǔ)，以減少改造的土建投資，縮短改造周期。

  綜上所述，Sinowalk第四代篦冷機(jī)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際同行業(yè)先進(jìn)水平。目前已銷售140多臺(tái)，投產(chǎn)120臺(tái)，其中11臺(tái)銷往海外，得到了國(guó)內(nèi)外業(yè)主的普遍認(rèn)可。

  2 五種改造方案及各自特點(diǎn)分析

  根據(jù)不同的市場(chǎng)需求，結(jié)合生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況，本文提出了五種不同的改造方案，以求在合理的投資下，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

  方案一：整體更換；

  方案二：保留殼體，更換篦床；

  方案三：第三代篦冷機(jī)增加中間輥式破碎機(jī)；

  方案四：尾部新增一段篦床，原篦冷機(jī)保持不變；

  方案五：更換固定斜坡。

  下面針對(duì)上述改造方案從方案闡述、適用現(xiàn)場(chǎng)、收益分析和經(jīng)典案例四個(gè)方面，進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)比各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

  2.1 方案一

  方案闡述：將原篦冷機(jī)（第三代冷卻機(jī)或者第二代冷卻機(jī)）整體拆除，全部更換為Sinowalk第四代冷卻機(jī)，重新制作土建結(jié)構(gòu)支撐，配套新液壓站和潤(rùn)滑站。根據(jù)業(yè)主需要，熟料破碎機(jī)可選用尾置輥式破碎機(jī)或者中間輥式破碎機(jī)。

  適用現(xiàn)場(chǎng)：原篦冷機(jī)使用時(shí)間長(zhǎng)、故障率高、運(yùn)轉(zhuǎn)率低、熱回收率低、出篦冷機(jī)熟料溫度高，且欲提高熟料產(chǎn)量的現(xiàn)場(chǎng)。

  收益分析：本方案前期投資大，施工周期長(zhǎng)，所獲得收益也最大。更高的二、三次風(fēng)溫，可以大幅降低系統(tǒng)煤耗；出冷卻機(jī)熟料溫度低；篦床壽命更長(zhǎng)，更換周期長(zhǎng)。

  經(jīng)典案例：廣西壯族自治區(qū)華潤(rùn)某2500t/d生產(chǎn)線，改造前使用天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司的第三代冷卻機(jī)，型號(hào)TC1164，篦床面積61.4m2。2013年8月15日停窯改造，采用我公司最新的Sinowalk第四代冷卻機(jī)，配套中間輥式破碎機(jī)，篦床面積69.5m2。以該現(xiàn)場(chǎng)為例，詳述改造的設(shè)計(jì)選型。

  改造之前，第三代篦冷機(jī)窯頭平臺(tái)高10.5m，一段篦床基礎(chǔ)高2.7m，二段篦床基礎(chǔ)高2.1m，熟料小拉鏈機(jī)基礎(chǔ)位于0平面上，見圖1。

  新更換的帶中間輥式破碎機(jī)篦冷機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)：篦床分兩段，一、二段篦床高差3.4m，因此整體篦床高度比改造前第三代篦冷機(jī)高，該現(xiàn)場(chǎng)10.5m的窯頭平臺(tái)高度，可以滿足中間輥式破碎機(jī)冷卻機(jī)的高度布置。第四代篦冷機(jī)不漏料，可以拆除原有小拉鏈機(jī)，留出空間放置支撐篦床的鋼結(jié)構(gòu)。改造后，四代篦冷機(jī)一段篦床基礎(chǔ)高3.4m，用鋼結(jié)構(gòu)框架支撐于0平面上，二段篦床位于0平面上，中間輥式破碎機(jī)基礎(chǔ)高3.3m，用鋼結(jié)構(gòu)支撐于0平面上，見圖2。新增篦床規(guī)格SCLW4-8X10-CM，篦床寬約3.2m，長(zhǎng)約21m，由于窯徑?jīng)]變，改造后，篦床寬度和原篦床基本一致，僅長(zhǎng)度延長(zhǎng)，使得整個(gè)篦床的有效面積有所增加。該現(xiàn)場(chǎng)篦床和中間輥式破碎機(jī)均采用液壓驅(qū)動(dòng)，并安裝備用泵，相比于減速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)具有運(yùn)行穩(wěn)定性高、抗沖擊能力強(qiáng)、在線切換備用泵更便捷等優(yōu)點(diǎn)，可大幅提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

  改造涉及到的電氣工作：1）改造后，重新更換液壓站電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)地低壓控制柜和變頻器也需重新訂貨并安裝；2）改造提產(chǎn)后，冷卻風(fēng)量增加，風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率隨之增加，需核實(shí)窯頭變壓器容量是否足夠；3）核實(shí)頭排風(fēng)機(jī)是否有余量，以抽走更多的廢氣風(fēng)；4）核實(shí)DCS控制點(diǎn)位是否足夠；5）空氣炮系統(tǒng)和高溫工業(yè)攝像頭保留現(xiàn)有的，繼續(xù)使用，不做修改。

  本項(xiàng)目同時(shí)對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行了升級(jí)改造，技改后，篦冷機(jī)產(chǎn)量明顯提高，系統(tǒng)煤耗大幅降低，出篦冷機(jī)熟料溫度約為100℃左右，余熱發(fā)電量提高。改造前后主要參數(shù)對(duì)比見表1。表中單位熟料熱耗的降低，一方面歸功于新篦冷機(jī)熱回收效率的提高，另一方面歸功于預(yù)熱器的改造。該方案采用中間輥式破碎機(jī)，改造效果顯著，得到認(rèn)可。

  2.2 方案二

  方案闡述：原篦冷機(jī)殼體不變，拆掉篦床，更換為第四代篦床，同時(shí)更換新的篦床液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電控柜。

  適用現(xiàn)場(chǎng)：原篦冷機(jī)使用時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械故障率高，且熱回收效率低；同時(shí)對(duì)提產(chǎn)需求不大，欲降低系統(tǒng)熱耗，降低熟料生產(chǎn)成本的現(xiàn)場(chǎng)。

  收益分析：本方案保留了原有殼體，節(jié)約了殼體和澆注料費(fèi)用（包含材料費(fèi)用和施工費(fèi)用）， 可以繼續(xù)使用原有土建支撐，節(jié)省了土建開支。投資較少，更換了新的篦床，二、三次風(fēng)溫升高，熱回收率高，可以降低系統(tǒng)熱耗。但受限于原來殼體大小，篦床面積無法增大，改造后產(chǎn)量提高不明顯。

  經(jīng)典案例：河南新鄉(xiāng)某3500t/d生產(chǎn)線，原篦冷機(jī)機(jī)械故障率高，運(yùn)轉(zhuǎn)率低，頻繁停窯造成燒成系統(tǒng)熱耗很高，同時(shí)二次風(fēng)溫僅985℃。2014年7月進(jìn)行技改升級(jí)，原篦冷機(jī)殼體和基礎(chǔ)不變，將篦床更換為Sinowalk第四代篦冷機(jī)，新篦冷機(jī)安裝現(xiàn)場(chǎng)照片見圖3。如圖3所示，工人正在從原殼體尾端安裝新篦床。技改后，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性大幅上升，運(yùn)轉(zhuǎn)率高達(dá)99%，二次風(fēng)溫在1100℃以上，出篦冷機(jī)熟料溫度為100℃，系統(tǒng)熱耗大幅降低，改造效果顯著。

  2.3 方案三

  方案闡述：第三代冷卻機(jī)篦床一般分為三段，保持前兩段篦床不變，拆除第三段篦床，在原第三段篦床位置新增中間輥式破碎機(jī)，后面增加一段Sinowalk第四代篦冷機(jī)。

  適用現(xiàn)場(chǎng)：原第三代冷卻機(jī)使用狀況良好，增加中間輥式破碎機(jī)，以提高產(chǎn)量，降低熟料溫度的現(xiàn)場(chǎng)。

  收益分析：本方案投資較少，施工周期短，可以降低出篦冷機(jī)熟料溫度，提高余熱發(fā)電風(fēng)溫，但對(duì)原冷卻機(jī)的熱回收效率沒有影響。

  經(jīng)典案例：浙江某5500t/d熟料生產(chǎn)線，使用原天津院第三代篦冷機(jī)TC12102,篦床分三段。技改后的篦冷機(jī)結(jié)構(gòu)見圖4，圖中灰色所示部分為保留的前兩段篦床；綠色所示部分為拆除第三段篦床后新增的Sinowalk篦冷機(jī)；粉色所示部分為增加的中間輥式破碎機(jī)。改造后，出篦冷機(jī)熟料溫度將大幅降低，同時(shí)余熱發(fā)電量也將有所增加。目前本項(xiàng)目正在設(shè)計(jì)當(dāng)中。

  2.4 方案四

  方案闡述：原篦冷機(jī)保持不變，破碎機(jī)后移，在原篦床尾端新增一段Sinowalk篦冷機(jī)，同時(shí)配套相應(yīng)的液壓系統(tǒng)和電控柜系統(tǒng)。

  適用現(xiàn)場(chǎng)：原篦冷機(jī)使用狀況良好，但出篦冷機(jī)熟料溫度高，欲降低熟料溫度的現(xiàn)場(chǎng)。

  收益分析：本方案投資少，施工周期短，對(duì)原冷卻機(jī)的熱回收效率等沒影響，只是降低了出篦冷機(jī)熟料溫度。

  經(jīng)典案例：廣東省某6000t/d生產(chǎn)線，改造前，采用CP第三代篦冷機(jī)及中間輥式破碎機(jī)，由于產(chǎn)量提高，出篦冷機(jī)熟料溫度過高，于2015年3月進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，在原CP篦冷機(jī)尾端新增一段Sinowalk篦冷機(jī)。原篦冷機(jī)篦床面積133.5m2，改造后的總篦床面積173.3m2，熟料產(chǎn)量7000t/d，出篦冷機(jī)熟料溫度大幅下降，約95℃，同時(shí)余熱發(fā)電量有所提高。技改后的篦冷機(jī)結(jié)構(gòu)見圖5，紅色部分為原篦床，尾端綠色部分為新增Sinowalk篦冷機(jī)，熟料下料溜子隨之后移。

  2.5 方案五

  方案闡述：只更換固定斜坡，篦床不變，將原有斜坡更換為Sinowalk篦冷機(jī)的高效固定斜坡。

  適用現(xiàn)場(chǎng)：原篦冷機(jī)使用狀況良好，欲提高熱回收效率的現(xiàn)場(chǎng)。

  收益分析：更換高效的固定斜坡后，可以大幅提高二、三次風(fēng)溫，降低系統(tǒng)煤耗，同時(shí)其特殊的進(jìn)風(fēng)方式可以有效避免斜坡堆雪人問題，提高篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

  本方案投資少，施工周期短，改造效果明顯，將是下一步改造的重點(diǎn)。

  3 五種方案對(duì)比

  上述五個(gè)方案的投資及收益對(duì)比見表2。

  綜合上述不同方案的分析，針對(duì)不同現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，本著節(jié)約投資，收益最大的原則，可有針對(duì)性的采取合適的技改方案。

  1）原篦冷機(jī)機(jī)械故障率高，熱回收效率低，出篦冷機(jī)熟料溫度高的，技改可分情況選用以下兩種方案：有提產(chǎn)需求，推薦方案一；沒有提產(chǎn)需求，推薦方案二。

  2）原篦冷機(jī)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的，可供選擇改造方式有：若窯內(nèi)熟料結(jié)粒不均勻，大塊料多，推薦方案三；若窯內(nèi)熟料結(jié)料均勻，推薦方案四；也均可選用方案五來提高熱回收效率。

  4 結(jié)束語

  目前，新型干法水泥生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)向節(jié)能型、環(huán)保型和資源型的運(yùn)行軌道。Sinowalk第四代冷卻機(jī)具有高熱回收效率和低運(yùn)行電耗等優(yōu)點(diǎn)，尤其是帶有中間輥式破碎機(jī)的第四代篦冷機(jī)，進(jìn)一步降低了出篦冷機(jī)熟料溫度，回收更多的熱用于余熱發(fā)電和煤磨烘干，提高熱回收效率，滿足國(guó)家“節(jié)能減排”的戰(zhàn)略目標(biāo)。本文根據(jù)不同現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，提出了五種改造方案，可以結(jié)合業(yè)主需求，選擇其中一種方案對(duì)冷卻機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，為業(yè)主帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。