摘要：早期建设的设计规模5000t/d熟料生产线配套的第四代篦冷机存在的问题主要来自熟料冷却系统的工艺和机械两个方面，篦冷机前端固定斜坡处熟料急冷效果差，冷却效率低，造成二、三次风温度均偏低，不仅影响窑头和分解炉煤粉燃烧效果，还影响熟料强度和熟料易磨性；由于设备润滑点较多，日常维修维护工作量大而且维护费用高；锤式破碎机振动大、噪音大、锤头及锤盘磨损大，设备的正常安全运行存在一定的隐患。从工艺及机械两方面着手实施技术升级改造，不仅解决了熟料急冷效果差、冷却效率低的问题，还降低了设备的维护成本。
关键词：篦冷机；固定斜坡；破碎机；急冷效果；设备润滑；破碎机
我公司设计规模5000t/d熟料的生产线烧成系统采用双系列五级预热器和TTF分解炉，配套Φ4.8m×72m三档回转窑、TCFC5500第四代篦冷机（有效面积：136.2m2），于2010年5月投产。2021年熟料单位热耗2960kJ/kg，落后于先进水平。经过多方面考察比对和分析，公司将篦冷机升级改造列为重点。
1存在的问题
（1）二次风温1050℃左右，三次风温850℃左右，均偏低；（2）余热发电锅炉进风温度高达430℃；（3）篦冷机两侧“红河”现象明显，出窑熟料温度高达189℃；（4）篦冷机冷却风机风量不足，冷却风量仅1.73Nm3/kg.cl，急冷效果差，篦冷机热回收效率仅65.5%；（5）篦冷机风室间隔大，每个风室配套两台风机，风室分仓分区不合理；（6）篦冷机活动梁支撑形式为四连杆支撑，润滑点多达960个，日常维护量大，传动设备磨损后篦床沉降不均匀，运行阻力大，液压系统工作最高压力达到18MPa；（7）液压系统无法满足工艺要求，无法实现厚料层操作，被迫采取薄料层操作（料层厚度500~600mm），导致系统换热效率低；（8）熟料破碎机为锤式破碎机，在长期的高速连续运转中一直存在振动大、噪音大、锤头及锤盘磨损大问题，特别是遇到大块熟料时需要停机改由人工破碎处理，存在极大的安全生产风险。
2存在问题的简要分析
以上问题主要来自熟料冷却系统的工艺和机械两个方面，篦冷机前端固定斜坡处熟料急冷效果差，冷却效率低，造成二、三次风温度均偏低，严重影响煤粉燃烧效果，影响熟料强度和熟料易磨性；由于设备润滑点较多，不但日常维修维护工作量大而且维护费用高；锤式破碎机振动大、噪音大、锤头及锤盘磨损大，设备的正常安全运行存在一定的隐患。
2.1工艺问题
固定斜坡是二次风温高低的关键区域，固定斜坡为12°且固定篦板为上吹风形式，容易造成料层流动速度过快，停留时间短，料流快（经过多次现场实际测试，熟料在篦冷机内冷却停留35min）。固定斜坡周围区域料层偏薄，冷却风容易穿透，急冷效果差，换热效率低，使得二、三次风温偏低，同时也影响熟料质量和易磨性。冷却风在熟料层中行程及停留时间偏短，出窑熟料随着回转窑转动，落在篦床上存在粗细颗粒离析现象，料层粗细颗粒分布不均匀，冷却风容易从粗料侧穿过，细料侧及芯部料层冷却风不足；配置的往复推动篦式冷却机篦板上的料层不容易摊开，篦床上料层厚度不均匀。这些因素导致篦冷机换热效率低，不仅易造成篦冷机“红河”现象发生，还会导致较高温熟料入库。
2.2机械问题
篦冷机四连杆机构关节磨损，活动篦床运行中“不平不直”，活动篦床推动负荷增大，液压系统工作压力达到18MPa，导致液压缸、液压管路及篦床系统故障率高。液压缸底座的关节轴承、轴销拆卸不方便，尤其是液压缸底座螺栓和篦板框架、加强梁连接在一起，螺栓断裂后需要停机、清料、拆除篦板才能更换，检修工作量大、周期长。由于设备存在的这些缺陷，篦冷机运行阻力大，液压系统工作最高压力过高，设备无法满足工艺要求，无法实现厚料层操作（料层厚度仅500~600mm），导致系统换热效率低。
3技改内容及目标
根据存在的问题，公司决定从熟料冷却系统的工艺和机械两方面出发，解决高温区固定斜坡热料急冷效果差、冷却效率低的问题，同时降低日常维修量，减少设备隐患，于是制定了篦冷机技术改造的内容和目标，见表1。
4篦冷机改造的措施
4.1固定斜坡篦床改造
固定斜坡篦床（7排）的斜度由12°改为10°，全部采用科恩达效应固定篦板，一风室采用芯部和四周分区供风的方式，同时优化马蹄口浇注料尺寸，固定床面积由原来的9.88m2缩小到8.92m2，在减小堆“雪人”概率的同时，延长冷却风与出窑熟料热交换的时间，以此提高二次风温，增强对熟料的急冷效果。
4.2二、四风室分区供风改造，新增细料侧风机
二、四室增加风室分区隔板（带检修门）及隔板密封钢刷，以此保证风室间的相对独立；为强化熟料急冷效果，降低熟料温度，提升熟料品质，提高热回收效率，新增细料侧风机，沿水平侧吹冷却风，杜绝“红河”现象的发生，如图1所示。
4.3篦床系统性升级
篦床支撑系统、传动系统、液压缸底座系统性升级，将四连杆支撑改为托轮支撑，液压缸底座采用最新形式，液压传动组件采用锁紧形式+新款销轴，液压横梁取代原固定横梁，双向斜撑加固，运行平稳，确保无下陷情况，篦冷机工作压力12MPa以下。
4.3.1支撑系统升级
全部四连杆改托轮支撑、传动加强梁、更换液压缸底座，更换新型液压缸横梁，整体结构采用最新的四代篦冷机托轮装置结构形式，重新设计托轮底座。原支塔横梁保留，增加斜撑，斜撑采用拆下的原连接横梁及塔间支撑现场改制，如图2所示。
4.3.2传动系统升级
传动加强梁组件结构（见图3）兼顾了液压支座连接和原隔室密封结构，拆卸方便，优化了液压缸底座安装位置，不再使用长螺栓连接。4.3.3液压缸系统升级液压缸底座保留原有传动位置不变，中心高度不变。液压传动组件采用锁紧形式+新款销轴。新设计液压横梁取代原固定横梁。双向斜撑加固（液压横梁斜撑在底框架上增加斜撑位置，调整后焊接）。80液压油缸全部改90液压油缸（加厚液压缸对应的加强梁、修改新液压缸支座、固定支座螺栓由长螺栓改为短螺栓，同时更换高压软管、软管与液压缸间的活接头），液压油缸升级后出口压力达到96bar。
4.3.4冷却供风系统的改造
冷却供风系统的改造包括二、四室风机叶轮的改造和一、三风室风机的改造。改造效果分别见表2、表3。改造后，篦冷机装机风量由571225m3/h上升到586225m3/h。
4.3.5锤式破碎机升级为后置辊式破碎机
用后置辊式破碎机替代锤式破碎机，配置4个破碎辊，其中1#辊沿着料流方向运动，4#辊沿着料流的逆向运动，中间的2#、3#辊可以切换运动方向，依靠辊子之间的碾压和齿辊咬合的相互作用来破碎熟料，粒度≤25mm的熟料占比可达到90％以上。
5技改效果
篦冷机改造升级后，二、三次风温分别上升100～150℃、50～100℃，二次风温稳定在1150～1200℃；三次风温稳定在900～950℃，实物煤耗下降5.95kg/t，熟料单位热耗由2960kJ/kg下降到2826kJ/kg，即熟料标准煤耗下降：4.51kg/t。篦冷机整体供风优化后，既消除了篦冷机两侧“红河”现象，又解决了风短路的问题；风量增加后篦冷机热回收效率提高，窑头AQC锅炉入口温度稳定在360～380℃，窑头AQC锅炉蒸发量总体上升1t/h，吨熟料发电量提高0.5kWh/t。熟料生产工序电耗由24.0kWh/t下降至22.7kWh/t。改造后，二次风温稳定提高，窑头煅烧能力加强，高温区熟料急冷效果明显好转，熟料强度显著提升，3d抗压强度由29.1MPa提高到31.5MPa，28d抗压强度由52.7MPa提高到55.6MPa，同时熟料小磨时间缩短100～113s，熟料易磨性提升，水泥磨台时上升7.0～10.0t/h。改造后，篦冷机篦速6.0次/min，液压系统工作压力在12MPa以下，出篦冷机熟料粒度≤25mm的占比在90％以上。改造于2022年2月结束，投运至今，篦冷机实现无故障连续运行。
作者：海峰 孔建平 张彦杰 崔胜亮 孙杨 安媛 单位：闫台泥（辽宁）水泥有限公司