篦冷機技術(shù)升級改造方案

  目前新型干法水泥生產(chǎn)線中，篦冷機主流機型為第三代和第四代篦冷機，還有部分第二代篦冷機。隨著設(shè)備使用時間的不斷增加，磨損的不斷加劇，出現(xiàn)了各種各樣的問題，如：機械故障率上升，影響窯的年運轉(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)機電耗高；出篦冷機熟料溫度高，影響熟料的正常儲存和粉磨，等。因此，經(jīng)過長期運轉(zhuǎn)后，篦冷機的提升改造非常必要。本文介紹我公司的Sinowalk第四代篦冷機的研發(fā)經(jīng)驗，并根據(jù)不同現(xiàn)場篦冷機的實際使用情況，結(jié)合市場需求，提出了篦冷機技術(shù)升級改造的五種方案。從施工周期、節(jié)能降耗和成本分析等幾個方面，詳細(xì)闡述了每種方案的特點，以求在合理的投資下，得到最優(yōu)的技術(shù)升級方案。

  1  Sinowalk第四代篦冷機簡介

  2008年，天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院推出國內(nèi)第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的Sinowalk第四代篦冷機。本產(chǎn)品吸收了國外先進(jìn)的設(shè)計理念，結(jié)合國內(nèi)機械加工制造水平和用戶使用反饋經(jīng)驗，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，代替錘式破碎機。同時，第一臺Sinowalk第四代篦冷機配套尾置輥式破碎機成功投產(chǎn)。

  2010年，第一臺帶有中間輥式破碎機的第四代篦冷機成功投產(chǎn)。中間輥式破碎機位于兩段篦床中間，將冷卻機篦床一分為二，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。與尾置輥式破碎機相比，配置中間輥式破碎機的冷卻機可以得到更低的出篦冷機熟料溫度和更高的余熱發(fā)電風(fēng)溫。

  Sinowalk冷卻機主要技術(shù)特點如下：

  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）出篦冷機熟料溫度低，有利于熟料的儲存和粉磨；

  3）機械運轉(zhuǎn)率高，年運轉(zhuǎn)率100%（定期停窯檢修除外）；

  4）每塊篦板下方都有自動風(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)機電耗，單位熟料冷卻風(fēng)量僅1.7~1.9Nm3/kg（由于不同現(xiàn)場熟料結(jié)粒不一致，風(fēng)量在此范圍內(nèi)波動）；

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

  6）模塊化設(shè)計和安裝，安裝制造精度高，技改現(xiàn)場施工周期短；

  7）對于改造項目，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第四代篦冷機各項技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際同行業(yè)先進(jìn)水平。目前已銷售140多臺，投產(chǎn)120臺，其中11臺銷往海外，得到了國內(nèi)外業(yè)主的普遍認(rèn)可。

  2 五種改造方案及各自特點分析

  根據(jù)不同的市場需求，結(jié)合生產(chǎn)線的實際運行情況，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)濟效益和社會效益。

  方案一：整體更換；

  方案二：保留殼體，更換篦床；

  方案三：第三代篦冷機增加中間輥式破碎機；

  方案四：尾部新增一段篦床，原篦冷機保持不變；

  方案五：更換固定斜坡。

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

  2.1 方案一

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

  適用現(xiàn)場：原篦冷機使用時間長、故障率高、運轉(zhuǎn)率低、熱回收率低、出篦冷機熟料溫度高，且欲提高熟料產(chǎn)量的現(xiàn)場。

  收益分析：本方案前期投資大，施工周期長，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；出冷卻機熟料溫度低；篦床壽命更長，更換周期長。

  經(jīng)典案例：廣西壯族自治區(qū)華潤某2500t/d生產(chǎn)線，改造前使用天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司的第三代冷卻機，型號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，配套中間輥式破碎機，篦床面積69.5m2。以該現(xiàn)場為例，詳述改造的設(shè)計選型。

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

  新更換的帶中間輥式破碎機篦冷機機械結(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高，該現(xiàn)場10.5m的窯頭平臺高度，可以滿足中間輥式破碎機冷卻機的高度布置。第四代篦冷機不漏料，可以拆除原有小拉鏈機，留出空間放置支撐篦床的鋼結(jié)構(gòu)。改造后，四代篦冷機一段篦床基礎(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，僅長度延長，使得整個篦床的有效面積有所增加。該現(xiàn)場篦床和中間輥式破碎機均采用液壓驅(qū)動，并安裝備用泵，相比于減速電動機驅(qū)動，液壓驅(qū)動具有運行穩(wěn)定性高、抗沖擊能力強、在線切換備用泵更便捷等優(yōu)點，可大幅提高系統(tǒng)的運轉(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機、風(fēng)機電動機，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)機裝機功率隨之增加，需核實窯頭變壓器容量是否足夠；3）核實頭排風(fēng)機是否有余量，以抽走更多的廢氣風(fēng)；4）核實DCS控制點位是否足夠；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。

  本項目同時對預(yù)熱器進(jìn)行了升級改造，技改后，篦冷機產(chǎn)量明顯提高，系統(tǒng)煤耗大幅降低，出篦冷機熟料溫度約為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，改造效果顯著，得到認(rèn)可。

  2.2 方案二

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

  適用現(xiàn)場：原篦冷機使用時間長，機械故障率高，且熱回收效率低；同時對提產(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。

  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用（包含材料費用和施工費用）， 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，原篦冷機機械故障率高，運轉(zhuǎn)率低，頻繁停窯造成燒成系統(tǒng)熱耗很高，同時二次風(fēng)溫僅985℃。2014年7月進(jìn)行技改升級，原篦冷機殼體和基礎(chǔ)不變，將篦床更換為Sinowalk第四代篦冷機，新篦冷機安裝現(xiàn)場照片見圖3。如圖3所示，工人正在從原殼體尾端安裝新篦床。技改后，機械運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性大幅上升，運轉(zhuǎn)率高達(dá)99%，二次風(fēng)溫在1100℃以上，出篦冷機熟料溫度為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，后面增加一段Sinowalk第四代篦冷機。

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

  收益分析：本方案投資較少，施工周期短，可以降低出篦冷機熟料溫度，提高余熱發(fā)電風(fēng)溫，但對原冷卻機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TC12102,篦床分三段。技改后的篦冷機結(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；粉色所示部分為增加的中間輥式破碎機。改造后，出篦冷機熟料溫度將大幅降低，同時余熱發(fā)電量也將有所增加。目前本項目正在設(shè)計當(dāng)中。

  2.4 方案四

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

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

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

  經(jīng)典案例：廣東省某6000t/d生產(chǎn)線，改造前，采用CP第三代篦冷機及中間輥式破碎機，由于產(chǎn)量提高，出篦冷機熟料溫度過高，于2015年3月進(jìn)行技術(shù)升級，在原CP篦冷機尾端新增一段Sinowalk篦冷機。原篦冷機篦床面積133.5m2，改造后的總篦床面積173.3m2，熟料產(chǎn)量7000t/d，出篦冷機熟料溫度大幅下降，約95℃，同時余熱發(fā)電量有所提高。技改后的篦冷機結(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，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篦冷機的高效固定斜坡。

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

  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，提高篦冷機的運轉(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。

  3 五種方案對比

  上述五個方案的投資及收益對比見表2。

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

  1）原篦冷機機械故障率高，熱回收效率低，出篦冷機熟料溫度高的，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）原篦冷機機械運轉(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)保型和資源型的運行軌道。Sinowalk第四代冷卻機具有高熱回收效率和低運行電耗等優(yōu)點，尤其是帶有中間輥式破碎機的第四代篦冷機，進(jìn)一步降低了出篦冷機熟料溫度，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，滿足國家“節(jié)能減排”的戰(zhàn)略目標(biāo)。本文根據(jù)不同現(xiàn)場的實際運行情況，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冷卻機進(jìn)行升級改造，為業(yè)主帶來最大的經(jīng)濟效益和社會效益。