篦冷机三代改四代实例分析

田 艺

（合肥水泥研究设计院有限公司， 安徽 合肥 230051）

含山南方水泥有限公司公司现有2条2500t/d水泥熟料生产线。烧成系统篦冷机一直存在冷却效果不佳的问题，热效率低、红河现象现重、故障率和维修率高，工人维修负荷重，电耗煤耗高等缺陷，成为生产中的制约与瓶颈[2]。随着国家对水泥厂产能指标及安全、节能环保的要求不断提高，以上问题更加突出，严重影响了正常生产运行。为此，该公司对篦冷机进行了升级改造，将原来的充气梁式三代篦冷机更换为我公司的第四代WHEC步进式高效冷却机。

该项目一线始于2021年3月10日，于4月25日完工点火。截止目前，运行状况良好。

1 改造内容

将一线的三代篦冷机本体、冷却风机、液压站、破碎机和润滑站等全部拆除，更换成新的四代篦冷机系统。

1.1 改造前状况

熟料烧成系统均采用单系列五级旋风预热器带在线分解炉；回转窑规格为Φ4.0×60m；熟料冷却采用3.3x21.7m第三代冷却机；2019年熟料平均产量为2900 t/d，熟料烧成标煤耗112.5kg/t-cl。篦冷机除了前端固定端，后面的篦床分两段，一段篦床倾斜、二段篦床水平，液压驱动，尾部锤式破碎机。篦床有效面积61.2㎡，目前产量2800t/d左右。

第三代篦冷机常见问题如下：(1) 充气梁设计加工不合理，导致堵塞；（2）篦冷机急冷效果差，熟料出口温度高，热回收效率低；（3）高温烧蚀严重，篦板寿命短；（4）篦冷机密封差，漏风窜风严重；（5）冷却风机选型不当，导致风量和风压配置不合理；（5）高温变形、漏料严重[3]。

第三代篦冷机一般配套的是尾置锤式破碎机，破碎效率低，电机功率大、电耗高，且大块物料破碎后产生的红料无法冷却，导致熟料温度高。

改造前大产量时，篦冷机负荷重，红河现象严重，出口熟料温度高，风机数量多、篦冷机维修率高，生产线人员比较劳累。

1.2 具体改造内容

将原三代篦冷机整体拆除，附属的液压站、锤式破碎机、冷却风机、电气柜等全部拆除。换成我公司全新的第四代WHEC步进式高效冷却机（型号W7620R14），破碎机采用中置辊式破碎机，这种破碎方式有利于熟料在二段冷却，能保证篦冷机出口熟料温度。篦床有效宽度增加到3654mm,篦床面积变为90m2。冷却风机采用全新的变频风机，技改后的风机参数和主要设计参数如下表1。其中F7、F8是辊破冷却风机，不算作熟料冷却风机。

表1 改造后风机配置表

2 第四代WHEC篦冷机系统特点

2.1 WKID进口分料系统

(a)使出窑高温熟料快速冷却，提高了熟料的强度和易磨性；

(b)永久的固定熟料层保护篦床，提高设备运转率；

(c)中心区独立供风，其它区域流量控制阀供风，提高热回收；

(d)平面篦床减少熟料离析影响，熟料分布均匀；

(e)高强度设计，能承受“大球”的冲击。

2.2 高效输送系统

WHEC型步进式高效冷却机的篦床部分由若干条平行的熟料输送列向单元组成，输送列向单元称为输送道（简称道）。其运动方式为：首先各道一起同时向熟料输送方向移动（冲程向前），然后各道单独或交替地进行反向移动（冲程向后）。

2.3 无漏料，低净空

由于输送道的输送高效率，冷却机被水平布置，这就允许有低的建筑高度要求。输送道为无漏料，在冷却机侧部以及相邻的两个输送道间由于采取特殊的密封没有熟料漏入风室。因此，冷却机下方的料斗和输送装置可以省去，这就有效降低了冷却机对建筑空间的高度要求。

2.4 高可靠性，低磨损，低的运行费用

高可靠性，相对窑的运转率100%，有智能应急处理模式（一个道故障，其余可继续工作，不影响生产）；低磨损，每个输送道都配备有充气单元，每个充气单元上有熟料填充盒，通过填充熟料可以保护充气单元避免磨损。篦板使用寿命大于5年，维修费用仅仅是第三代的15～20%。

2.5 驱动系统

第四代步进式高效冷却机采用液压驱动，每个液压缸驱动一个输送道，各道行程可调，输送效率高，达产后的推动次数每分钟约4～5次，可以完全消除“红河”现象。

2.6 智能控制系统

各个道的运动次序和不同的冲程长度的组合而成的不同的工作模式，选择工作模式后由IMCC（INT Motion control center）智能控制中心来控制，操作简便。图1是液压系统控制界面。

2.7 中置辊式破碎机

第四代篦冷机19将尾部锤式破碎机移到篦床中部，改成辊式破碎机。 在篦冷机中部就将较大的熟料块破碎到 25 mm 以下，有利于将料块内部的热量回收，降低了篦冷机尾部废气温度，也降低了尾部废气粉尘的浓度。 辊式破碎机的破碎环寿命在 2年以上，满足了回转窑的检修周期的要求，不用在回转窑运转期间检修篦冷机的破碎机。

图1 液压系统控制界面

3 改造后运行效果

我公司的WHEC四代篦冷机（型号W7620R14）主体主要由上壳体、KID系统（固定篦床）、一段篦床、二段篦床、中置辊式破破机组成，如图2所示。一、二段篦床是活动篦床，一段篦床分高温段、中温段，高温熟料在回转窑内烧结，从窑口卸出进入篦冷机固定篦床。熟料进入固定篦床后，经固定篦床下高压风机的快速冷却后，进入高温段篦床，在高温篦床上经过风室风机继续冷却，然后在篦床道梁的往复推动下进入中温段，并继续冷却。在固定篦床、高温篦床热交换后的高温风分为二、三次风，分别回收入回转窑和分解炉，作为高温助燃空气，中温段和少部分低温段热交换后的热空气进入AQC及煤磨，用于余热发电及烘煤粉[4]。

目前，通用的熟料冷却机的考核指标有主要包括冷却能力、出篦冷机熟料温度、吨熟料篦冷机系统冷却电耗（含风机、传动系统及破碎机电耗）、二三次风温、余热发电取风口温度、相对窑的运转率等几个方面。从目前的理论评价出发能够很客观评价篦冷机的工作性能。

图2 W7620R14四代篦冷机

3.1 考核指标

3.1.1 改造后冷却能力≥3800t/d；

3.1.2 出篦冷机熟料温度≤环境温度+65℃；

3.1.3 吨熟料篦冷机系统冷却电耗（含风机、传动系统和破碎机电耗）≤5.6kwh/t-cl；

3.1.4 二次风温≥1150℃；

3.1.5 实物煤耗降低1kg/t-cl。

3.2 改造后实际运行效果

该改造项目于 2020年4月竣工完成，一直稳定运行到现在，各项经济技术指标相对于三代得到大幅提升。产量≥3800t/d，吨熟料标煤耗及冷却机电耗已接近指标要求，二次风温1200℃左右，出篦冷机熟料温度≤65℃+环境温度，余热发电取风口温度≥400℃。图3为正常运行时的中控界面。

4 结论

现篦冷机改造后已经稳定运行一个多月，无故障，不漏料。相比第三代篦冷机具有明显优势，由于采用了中置辊破，冷却效果好，出口熟料温度低，甚至可以直接用手触摸。篦冷机运行维护次数均明显降低，运行至今未发生因篦冷机造成的停窑事故，易损件使用寿命长，维护费用显著减少，篦冷机车间清洁，符合国家不断提高的安全、环保要求。

篦冷机改造后，含山南方水泥有限公司不断优化操作流程，提升管理水平，使设备性能得到了有效发挥[5]，加上同时优化改造了预热器，窑系统产量稳定在3800以上，各项运行指标逐渐达到最佳状态，实现了技术进步和经济效益的双丰收。