第三代篦冷机改造技术分析

潘胡江

目前国内很多已建水泥生产线的烧成系统仍装备的是第三代篦冷机，随着第四代篦冷机的发展和成熟，第四代篦冷机已逐渐成为新建生产线的标配。相比第四代篦冷机，第三代篦冷机普遍存在故障率高、维护工作量大、备件成本高、工艺性能差等问题，第三代篦冷机的改造势在必行。

1 改造原则及技术措施分析

将第三代篦冷机改造升级为第四代篦冷机，应遵循以下原则：确保设备的可靠性；满足工艺性能的要求；能耗低。下文就具体的改造内容进行分析。

1.1 篦床及驱动部件的改造

篦床是篦冷机的核心部件，其有效面积的确定应根据原有的空间位置、目标产量等因素综合考虑。固定篦床见图1，活动篦床见图2。

以步进式第四代篦冷机为例，其篦床是由每列驱动纵梁组成，篦床的列数和长度根据篦床的面积、回转窑的直径等输入条件来确定。篦板安装在驱动纵梁内部，通过特殊的结构形式形成相对静止的死料层，可避免物料和篦板之间的相对运动，防止高温熟料与篦板的直接接触，从而有效地保护篦板，达到低磨损和不烧损篦板的目的。后期既节省了备件成本，又减少了检修时间。驱动纵梁采用液压驱动的方式，特点是长行程、低篦速，可减小纵梁支撑装置的磨损，提高运行可靠性。篦床的运动方式采用同步慢速前进、快速向后返回的方式，实践证明物料输送效果良好。

1.2 风机的选型配置

图1 固定篦床

图2 活动篦床

风机的选型对篦冷机的性能至关重要，选型时要综合考虑压力、流量和效率。（1）根据产量、风速和风室的布置确定风量；（2）根据管道阻力、篦床阻力和料层阻力确定风压；（3）风机效率主要与叶轮的结构有关，一般后向式离心风机的效率应高于前向式，同时尽量避免采用2级电机；（4）风机的选型应留有一定的富余量。

第四代篦冷机一般会在篦板下安装流量调节阀，目的是做到风量的恒定输出，操作中料层厚度的稳定是关键。对于没有流量调节阀的第四代篦冷机采用厚料层操作，也可以起到平衡料层阻力和稳流的作用。

1.3 密封装置的改造

第四代篦冷机的特点之一是无漏料，所以良好的密封装置是关键，密封不良会导致风室漏料。由于没有集料和排料装置，漏料后很难处理，严重的漏料还可能会造成停机。步进式第四代篦冷机各列驱动纵梁上的密封件之间存在相对运动，物料一旦进入密封装置的间隙里，就会产生摩擦，导致磨损，所以密封件必须要保证制造精度，材料和加工工艺方面要考虑耐磨性能。同时要做好密封阻力和篦板阻力的匹配工作。此外，正压气体密封也是一种很好的方式，它能有效防止物料进入间隙，避免磨损。

1.4 熟料破碎装置的改造

早期第三代篦冷机一般配套的是尾置锤式破碎机（见图3），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。采用辊式破碎机（见图4）替代锤式破碎机是技改的方向，辊式破碎机具有破碎效率高、电机功率小、在处理大块物料时不易卡死的特点。如果现场空间条件允许，将辊式破碎机布置在篦冷机的中部位置是一种更优的方案，这样大块物料破碎后，再经过后段篦床的冷却，会有效降低熟料温度。另外，辊式破碎机的故障率低，易损件使用寿命长，维护成本低。

1.5 操作控制的完善

图3 锤式破碎装置

图4 辊式破碎装置

篦冷机在烧成系统中担负着熟料冷却、输送和热回收的任务，其正常运行与否直接影响到烧成系统的稳定和能耗水平。篦冷机操作的总体原则是，在保证安全正常运转的前提下，根据窑系统运行状况，适时调节冷却风量和篦床运行速率，保持稳定的料层厚度，以获得最佳的熟料冷却效果和最高的热回收效率。

1.5.1 料层厚度的控制

根据产量、结粒、透风情况等因素控制合理的料层厚度并保持稳定。料层厚度可通过风室压力、传动电机电流、油压曲线等综合分析判断，也可以通过观察篦床来进行判断。料层厚度控制可通过改变篦床速率来实现。

在实际操作中，料层厚度除了按照上述原则进行判断和控制外，还应结合熟料出窑温度、配料率值及颗粒组成变化进行调整。当物料易烧性好、溶剂化矿物含量高、窑内煅烧温度高时，料层应适当偏薄控制，防止物料在高温区粘结成块。当出现飞砂料或低烧料时，料层应偏厚控制，防止冷风短路。

1.5.2 冷却风机风量的控制

在操作时，冷却风量的大小要适当，总风量一般控制在1.9～2.1m3（标）/kg熟料为宜，要兼顾热回收和冷却。在料层厚度相对稳定的情况下，加大高温区风量，适度使用中高温区风量，尽可能减少低温区风量。冷却风量分配是否合适，可通过风机电流的反馈、观察篦床上熟料的冷却状况和仪器测量来确定。

1.5.3 篦床速率的控制

篦床速率对篦冷机的安全运转和工艺功能极为重要。合理的篦床速率首先取决于熟料产量和料层厚度。产量高、料层厚时，则篦速宜快；产量低、料层薄时，则篦速应慢。其次还应考虑篦床的实际行程长度的变化。行程过长，则篦速因非正常原因加快后，在惯性的作用下易产生撞缸现象。反之，如果行程控制偏短，在相同产量下，为了保持相同的料层厚度，必然要加快篦速，从而导致液压缸活塞和篦板的磨损加剧，不利于设备的长期稳定运转。

2 改造效果

某5 000t/d生产线第三代篦冷机改为第四代篦冷机后，各项技术指标均得到了很大改善，表1是技改前后的参数对比。

从表1可以看出，改造后产量及各项工艺指标得到了很大的提升和改善，能耗和备件消耗明显降低，为企业节约了大量成本。

表1 参数对比表

3 结语

篦冷机改造是一个系统工程，其改造效果的好坏与设计、安装、调试及操作等各个环节密不可分。在设计方面，涉及到工艺、机械、电气自动化、土建、耐火材料等各个专业，设计过程中需要各专业紧密配合，高度协作。设计质量是改造效果的根本保证，好的设计和设备还需要优质的安装和精细化的操作来实现，严把过程控制关，改造效果即可达到预期的目标。■