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摘要：早期建設的設計規模5000t/d熟料生產線配套的第四代篦冷機存在的問題主要來自熟料冷卻系統的工藝和機械兩個方面，篦冷機前端固定斜坡處熟料急冷效果差，冷卻效率低，造成二、三次風溫度均偏低，不僅影響窯頭和分解爐煤粉燃燒效果，還影響熟料強度和熟料易磨性；由于設備潤滑點較多，日常維修維護工作量大而且維護費用高；錘式破碎機振動大、噪音大、錘頭及錘盤磨損大，設備的正常安全運行存在一定的隱患。從工藝及機械兩方面著手實施技術升級改造，不僅解決了熟料急冷效果差、冷卻效率低的問題，還降低了設備的維護成本。
關鍵詞：篦冷機；固定斜坡；破碎機；急冷效果；設備潤滑；破碎機
我公司設計規模5000t/d熟料的生產線燒成系統采用雙系列五級預熱器和TTF分解爐，配套Φ4.8m×72m三檔回轉窯、TCFC5500第四代篦冷機（有效面積：136.2m2），于2010年5月投產。2021年熟料單位熱耗2960kJ/kg，落后于先進水平。經過多方面考察比對和分析，公司將篦冷機升級改造列為重點。
1存在的問題
（1）二次風溫1050℃左右，三次風溫850℃左右，均偏低；（2）余熱發電鍋爐進風溫度高達430℃；（3）篦冷機兩側“紅河”現象明顯，出窯熟料溫度高達189℃；（4）篦冷機冷卻風機風量不足，冷卻風量僅1.73Nm3/kg.cl，急冷效果差，篦冷機熱回收效率僅65.5%；（5）篦冷機風室間隔大，每個風室配套兩臺風機，風室分倉分區不合理；（6）篦冷機活動梁支撐形式為四連桿支撐，潤滑點多達960個，日常維護量大，傳動設備磨損后篦床沉降不均勻，運行阻力大，液壓系統工作最高壓力達到18MPa；（7）液壓系統無法滿足工藝要求，無法實現厚料層操作，被迫采取薄料層操作（料層厚度500~600mm），導致系統換熱效率低；（8）熟料破碎機為錘式破碎機，在長期的高速連續運轉中一直存在振動大、噪音大、錘頭及錘盤磨損大問題，特別是遇到大塊熟料時需要停機改由人工破碎處理，存在極大的安全生產風險。
2存在問題的簡要分析
以上問題主要來自熟料冷卻系統的工藝和機械兩個方面，篦冷機前端固定斜坡處熟料急冷效果差，冷卻效率低，造成二、三次風溫度均偏低，嚴重影響煤粉燃燒效果，影響熟料強度和熟料易磨性；由于設備潤滑點較多，不但日常維修維護工作量大而且維護費用高；錘式破碎機振動大、噪音大、錘頭及錘盤磨損大，設備的正常安全運行存在一定的隱患。
2.1工藝問題
固定斜坡是二次風溫高低的關鍵區域，固定斜坡為12°且固定篦板為上吹風形式，容易造成料層流動速度過快，停留時間短，料流快（經過多次現場實際測試，熟料在篦冷機內冷卻停留35min）。固定斜坡周圍區域料層偏薄，冷卻風容易穿透，急冷效果差，換熱效率低，使得二、三次風溫偏低，同時也影響熟料質量和易磨性。冷卻風在熟料層中行程及停留時間偏短，出窯熟料隨著回轉窯轉動，落在篦床上存在粗細顆粒離析現象，料層粗細顆粒分布不均勻，冷卻風容易從粗料側穿過，細料側及芯部料層冷卻風不足；配置的往復推動篦式冷卻機篦板上的料層不容易攤開，篦床上料層厚度不均勻。這些因素導致篦冷機換熱效率低，不僅易造成篦冷機“紅河”現象發生，還會導致較高溫熟料入庫。
2.2機械問題
篦冷機四連桿機構關節磨損，活動篦床運行中“不平不直”，活動篦床推動負荷增大，液壓系統工作壓力達到18MPa，導致液壓缸、液壓管路及篦床系統故障率高。液壓缸底座的關節軸承、軸銷拆卸不方便，尤其是液壓缸底座螺栓和篦板框架、加強梁連接在一起，螺栓斷裂后需要停機、清料、拆除篦板才能更換，檢修工作量大、周期長。由于設備存在的這些缺陷，篦冷機運行阻力大，液壓系統工作最高壓力過高，設備無法滿足工藝要求，無法實現厚料層操作（料層厚度僅500~600mm），導致系統換熱效率低。
3技改內容及目標
根據存在的問題，公司決定從熟料冷卻系統的工藝和機械兩方面出發，解決高溫區固定斜坡熱料急冷效果差、冷卻效率低的問題，同時降低日常維修量，減少設備隱患，于是制定了篦冷機技術改造的內容和目標，見表1。
4篦冷機改造的措施
4.1固定斜坡篦床改造
固定斜坡篦床（7排）的斜度由12°改為10°，全部采用科恩達效應固定篦板，一風室采用芯部和四周分區供風的方式，同時優化馬蹄口澆注料尺寸，固定床面積由原來的9.88m2縮小到8.92m2，在減小堆“雪人”概率的同時，延長冷卻風與出窯熟料熱交換的時間，以此提高二次風溫，增強對熟料的急冷效果。
4.2二、四風室分區供風改造，新增細料側風機
二、四室增加風室分區隔板（帶檢修門）及隔板密封鋼刷，以此保證風室間的相對獨立；為強化熟料急冷效果，降低熟料溫度，提升熟料品質，提高熱回收效率，新增細料側風機，沿水平側吹冷卻風，杜絕“紅河”現象的發生，如圖1所示。
4.3篦床系統性升級
篦床支撐系統、傳動系統、液壓缸底座系統性升級，將四連桿支撐改為托輪支撐，液壓缸底座采用最新形式，液壓傳動組件采用鎖緊形式+新款銷軸，液壓橫梁取代原固定橫梁，雙向斜撐加固，運行平穩，確保無下陷情況，篦冷機工作壓力12MPa以下。
4.3.1支撐系統升級
全部四連桿改托輪支撐、傳動加強梁、更換液壓缸底座，更換新型液壓缸橫梁，整體結構采用最新的四代篦冷機托輪裝置結構形式，重新設計托輪底座。原支塔橫梁保留，增加斜撐，斜撐采用拆下的原連接橫梁及塔間支撐現場改制，如圖2所示。
4.3.2傳動系統升級
傳動加強梁組件結構（見圖3）兼顧了液壓支座連接和原隔室密封結構，拆卸方便，優化了液壓缸底座安裝位置，不再使用長螺栓連接。4.3.3液壓缸系統升級液壓缸底座保留原有傳動位置不變，中心高度不變。液壓傳動組件采用鎖緊形式+新款銷軸。新設計液壓橫梁取代原固定橫梁。雙向斜撐加固（液壓橫梁斜撐在底框架上增加斜撐位置，調整后焊接）。80液壓油缸全部改90液壓油缸（加厚液壓缸對應的加強梁、修改新液壓缸支座、固定支座螺栓由長螺栓改為短螺栓，同時更換高壓軟管、軟管與液壓缸間的活接頭），液壓油缸升級后出口壓力達到96bar。
4.3.4冷卻供風系統的改造
冷卻供風系統的改造包括二、四室風機葉輪的改造和一、三風室風機的改造。改造效果分別見表2、表3。改造后，篦冷機裝機風量由571225m3/h上升到586225m3/h。
4.3.5錘式破碎機升級為后置輥式破碎機
用后置輥式破碎機替代錘式破碎機，配置4個破碎輥，其中1#輥沿著料流方向運動，4#輥沿著料流的逆向運動，中間的2#、3#輥可以切換運動方向，依靠輥子之間的碾壓和齒輥咬合的相互作用來破碎熟料，粒度≤25mm的熟料占比可達到90％以上。
5技改效果
篦冷機改造升級后，二、三次風溫分別上升100～150℃、50～100℃，二次風溫穩定在1150～1200℃；三次風溫穩定在900～950℃，實物煤耗下降5.95kg/t，熟料單位熱耗由2960kJ/kg下降到2826kJ/kg，即熟料標準煤耗下降：4.51kg/t。篦冷機整體供風優化后，既消除了篦冷機兩側“紅河”現象，又解決了風短路的問題；風量增加后篦冷機熱回收效率提高，窯頭AQC鍋爐入口溫度穩定在360～380℃，窯頭AQC鍋爐蒸發量總體上升1t/h，噸熟料發電量提高0.5kWh/t。熟料生產工序電耗由24.0kWh/t下降至22.7kWh/t。改造后，二次風溫穩定提高，窯頭煅燒能力加強，高溫區熟料急冷效果明顯好轉，熟料強度顯著提升，3d抗壓強度由29.1MPa提高到31.5MPa，28d抗壓強度由52.7MPa提高到55.6MPa，同時熟料小磨時間縮短100～113s，熟料易磨性提升，水泥磨臺時上升7.0～10.0t/h。改造后，篦冷機篦速6.0次/min，液壓系統工作壓力在12MPa以下，出篦冷機熟料粒度≤25mm的占比在90％以上。改造于2022年2月結束，投運至今，篦冷機實現無故障連續運行。
作者：海峰 孔建平 張彥杰 崔勝亮 孫楊 安媛 單位：閆臺泥（遼寧）水泥有限公司