摘要：文章分析了目前運(yùn)行在水泥熟料生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)的現(xiàn)狀和存在的諸多問題，提出了針對(duì)解決的一系列新技術(shù)措施，并介紹了創(chuàng)新技術(shù)在篦冷機(jī)升級(jí)改造中的應(yīng)用成果。
關(guān)鍵詞：篦冷機(jī)現(xiàn)狀、創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用成果
一、 篦冷機(jī)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
篦冷機(jī)作為水泥熟料燒成系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，從上世紀(jì)30年代中期第一臺(tái)誕生至今，經(jīng)歷了幾代發(fā)展。作為熟料冷卻設(shè)備，其技術(shù)性能是否優(yōu)越和運(yùn)轉(zhuǎn)是否可靠直接影響燒成系統(tǒng)的產(chǎn)量、能耗、運(yùn)轉(zhuǎn)率，熟料質(zhì)量乃至系統(tǒng)的穩(wěn)定操作和節(jié)能降耗，因此性能優(yōu)良的篦冷機(jī)對(duì)水泥燒成系統(tǒng)是很重要的。
目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行在新型干法熟料生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)大多是上世紀(jì)90年代中期開始推廣使用的第三代技術(shù)(充氣梁技術(shù))。隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)水泥燒成系統(tǒng)至關(guān)重要的篦冷機(jī)卻逐漸顯露出不適應(yīng)態(tài)勢(shì)(包括第三代)，出現(xiàn)了很多問題，而且愈是大型化問題愈是明顯。首先是“紅河”問題，尤其是大型篦冷機(jī)“紅河”尤為嚴(yán)重。由此導(dǎo)致：熱回收效率和二次風(fēng)溫偏低且不穩(wěn)定、熟料冷卻效果差、能耗高、設(shè)備故障多發(fā)、運(yùn)轉(zhuǎn)率低等;其次是耐熱鋼消耗大的問題、“串軸”問題、隔墻密封易失效問題、軸密封拆裝和更換不便問題、活動(dòng)風(fēng)管壽命短問題等等。
二、 篦冷機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)
1. “流量控制閥”技術(shù)——針對(duì)解決“紅河”問題
1)“紅河”的危害
所謂“紅河”是指：在篦床上熟料層的細(xì)料側(cè),從進(jìn)料至出料呈現(xiàn)一條高溫熟料紅料帶。
“紅河”不僅使熟料得不到急冷和充分的熱交換，而且直接導(dǎo)致燒篦板，此現(xiàn)象在新型干法窯上尤其明顯。一旦有篦板損壞，部分高溫熟料就會(huì)通過篦板損壞處落入篦下風(fēng)室內(nèi)，易使篦床下的大梁和風(fēng)室的密封板和料斗下閥門等部件受熱變形造成冷風(fēng)漏向機(jī)外或在篦下各室之間相互串風(fēng)，此時(shí)，熟料得不到冷卻，設(shè)備陷入癱瘓，必須停機(jī)、停窯進(jìn)行檢修?？傊?，“紅河”是造成篦冷機(jī)熱回收效率低、冷卻效率差、能耗高、耐熱鋼消耗大、設(shè)備故障多發(fā)、運(yùn)轉(zhuǎn)率低的主要原因，并且會(huì)影響到熟料輸送、儲(chǔ)存、粉磨和水泥性能等。
“紅河”的危害還在于它的普遍性和難以根除性。
2)“紅河”產(chǎn)生的原因
“紅河”的起因主要是因?yàn)轶鞔采狭蠈哟旨?xì)顆粒分布不均引起的。
由于窯的回轉(zhuǎn)作用，熟料從窯頭落至篦床上時(shí)形成一側(cè)細(xì)料集中，另一側(cè)粗料集中。當(dāng)窯速較快且窯內(nèi)細(xì)熟料較多時(shí)，細(xì)料集中在一側(cè)的現(xiàn)象尤為明顯。由于細(xì)料層透風(fēng)阻力大，冷風(fēng)較多地透過阻力低的粗料層，出現(xiàn)風(fēng)“短路”，此時(shí)細(xì)料層表面呈高溫紅色，形成一條從冷卻機(jī)進(jìn)料口至出料口的紅熱熟料帶，俗稱“紅河”。
3)“流量控制閥”技術(shù)消除“紅河”
人們嘗試用各種辦法解決“紅河”問題，一是從原料性能和熱工操作上解決，使窯內(nèi)熟料結(jié)粒均勻，但各廠生產(chǎn)受種種條件的制約，很難做到;二是人們嘗試保證篦床熟料均勻分布，為此，曾經(jīng)采用各種方法，包括集料槽、江心島、分料板等，但都難以達(dá)到熟料均勻分布的目的;三是采用充氣梁技術(shù)來減緩“紅河”，但對(duì)大型篦冷機(jī)意義不大。
現(xiàn)在，我們用“流量控制閥”技術(shù)根除“紅河”。被安裝在每塊篦板下面的“流量控制閥”能夠根據(jù)篦床上的熟料分布情況自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，消除因料層顆粒不均帶來的影響，使冷卻風(fēng)均勻地通過整個(gè)熟料層，從而徹底消除“紅河”。
2. 采用抗漏料低耗篦板和盲板等措施——針對(duì)解決“耐熱鋼消耗大”的問題(生產(chǎn)成本高)
篦冷機(jī)普遍存在 “耐熱鋼消耗大”的問題。冷卻能力在2000噸/日的篦冷機(jī)耐熱鋼消耗約為30 噸/年左右(5000噸/日消耗約為75 噸/年左右)，且篦冷機(jī)80%的維修成本用于篦板的更換(耐熱鋼消耗)，而且因頻繁地更換會(huì)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
篦冷機(jī)的耐熱鋼消耗主要是指篦板和盲板的消耗，一是因篦板和盲板的磨損而產(chǎn)生消耗;二是因篦冷機(jī) “紅河”事故而“燒篦板”產(chǎn)生消耗。
引起篦板和盲板磨損的因素有：1)熟料卸料區(qū)域篦板上部受到?jīng)_蝕磨損;2)通常篦板上部受熱較下部強(qiáng)烈，傳統(tǒng)篦板的上部向下彎曲變形造成漏料增加和磨損;3)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，篦板間隙(2～4mm)和重疊間隙(3.5～5.5 mm)較大，易產(chǎn)生漏料和磨損，磨損又使間隙加大，且因間隙設(shè)計(jì)不可調(diào)，產(chǎn)生更大的漏料和磨損，如此惡性循環(huán)。4)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的盲板側(cè)間隙一般在4～8mm，此間隙設(shè)計(jì)不可調(diào)，此處產(chǎn)生嚴(yán)重的漏料和磨損，是耐熱鋼消耗的主要部分。
除此之外，還有一個(gè)重要因素影響耐熱鋼消耗。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的篦板和盲板通常為整體結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)篦板和盲板任何部位的磨損到一定程度時(shí)，都要進(jìn)行整體更換，而換掉部分也包括未磨損部分(占整體75%)，此部分都被廢棄掉了，造成耐熱鋼浪費(fèi)極大，這就是造成耐熱鋼消耗大的原因之一。
采用下面技術(shù)措施解決“耐熱鋼消耗大”的問題
a. 采用高效低耗篦板。高效低耗篦板的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是“分體插片式可調(diào)結(jié)構(gòu)”。此篦板與傳統(tǒng)篦板比在抗磨損、降低消耗方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。(1)采用適應(yīng)熱應(yīng)力需要的新設(shè)計(jì)，可消除篦板彎曲，避免漏料增加和磨損;(2)設(shè)計(jì)迷宮式的篦板間隙(1mm左右)，減少漏料和磨損;(3)設(shè)計(jì)篦縫1.5mm，控制氣流分布，改善冷卻效果;(4)篦板磨損部位設(shè)計(jì)成插片結(jié)構(gòu)，磨損后的篦板不需要整體更換，只需更換局部磨損件，更換件占篦板10～30%?？山档湍蜔徜撓?0%以上;(5)設(shè)計(jì)“前端推料板”作為可調(diào)節(jié)件，可保證篦板重疊間隙始終為1mm左右，減少磨損和漏料。
b. 采用抗漏料低耗盲板(橋型低耗盲板)。設(shè)計(jì)特點(diǎn)是“分體式可調(diào)結(jié)構(gòu)”。與傳統(tǒng)的盲板比較具有如下特點(diǎn)：(1)盲板側(cè)間隙可控在2 mm，從而使盲板漏料及磨損減少90%左右，整個(gè)篦床漏料減少60%～70%;(2)當(dāng)盲板磨損后需要更換時(shí),只需更換磨損部件，這部分只占盲板總重的25%左右，且選用耐磨材料制作，可降低盲板消耗75%。
c. 采用“流量控制閥”新技術(shù)消除“紅河”、避免篦板損壞。
3. 采用限位擋輪裝置、限位卡套等技術(shù)——針對(duì)解決篦冷機(jī)“串軸”問題
1)“串軸”的危害
采用機(jī)械傳動(dòng)形式的傳統(tǒng)篦冷機(jī)，大多存在“竄軸”問題?！案Z軸”是指曲軸或滑塊軸在篦冷機(jī)運(yùn)行中作橫向移動(dòng)，俗稱“竄軸”。曲軸“竄軸”使活動(dòng)篦床產(chǎn)生的橫向力而造成篦床“跑偏”，結(jié)果是一側(cè)加劇磨損，另一側(cè)嚴(yán)重漏料;滑塊軸“竄軸”則導(dǎo)致軸密封嚴(yán)重?fù)p壞。
2)分析“串軸”原因
一是安裝期間軸的水平度沒能達(dá)到要求使傳動(dòng)軸受到軸向力的作用而發(fā)生竄動(dòng)。有些企業(yè)也曾經(jīng)檢測(cè)過軸的水平度，認(rèn)為相差不大，殊不知每天傳動(dòng)軸要往復(fù)運(yùn)動(dòng)近17000次，日積月累影響就很大了。二是由于發(fā)生事故后，篦板梁和活動(dòng)框架受熱變形(彎曲、傾斜)造成傳動(dòng)軸產(chǎn)生軸向力而發(fā)生“串軸”;三是由于連桿兩端選用的都是向心軸承，傳動(dòng)軸缺少一組線性定位副，軸兩側(cè)不同步很容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)位移使軸受到軸向力作用而發(fā)生“串軸”。
3)采取下面技術(shù)措施解決篦冷機(jī)的“串軸”問題
要想“串軸”少發(fā)生，除了保證安裝精度和避免發(fā)生事故外，還要采取以下技術(shù)措施：
a. 采用曲軸限位擋輪裝置加裝在曲軸上。避免曲軸軸向位移;
b. 采用夾塊軸限位卡套加裝在滑塊軸上，避免軸與夾塊的相對(duì)位移;
c. 傳動(dòng)連桿一端采用滑動(dòng)軸承，另一端采用調(diào)心滾動(dòng)軸承，有效地防止傳動(dòng)軸的偏轉(zhuǎn)。
4. 采用補(bǔ)償式隔墻密封裝置——針對(duì)解決篦冷機(jī)“隔墻密封易失效” 的問題
隔墻密封裝置是具有保證每個(gè)風(fēng)室風(fēng)壓功能的重要部件，它的可靠性往往直接影響到整個(gè)篦冷機(jī)的冷卻效果。以往常用的是幾十年前引進(jìn)的一種疊片摩擦的形式，這種結(jié)構(gòu)在新安裝短時(shí)間內(nèi)，使用效果還可以，但當(dāng)有活動(dòng)框架跑偏時(shí)，磨損就會(huì)很快地使密封失效，導(dǎo)致篦下各室之間相互串風(fēng)。
采用補(bǔ)償式隔墻密封裝置解決“隔墻密封易失效”的問題。補(bǔ)償式隔墻密封是利用彈性壓片的方式保證密封摩擦片始終與活動(dòng)框架密封箱緊密貼合，確保不失效、密封可靠，從而大大延長(zhǎng)使用壽命。
5. 采用分體式軸密封裝置——針對(duì)解決篦冷機(jī)“軸密封拆裝和更換不便” 的問題
篦冷機(jī)軸密封裝置安裝于下部殼體外側(cè)，起滑塊軸和殼體之間密封的作用，防止冷卻風(fēng)漏向機(jī)外。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軸密封裝置為整體結(jié)構(gòu)形式，在檢修更換密封摩擦片(易損件)時(shí),需要把連桿及外托輪裝置拆卸后才可以更換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
采用分體式軸密封裝置解決“軸密封拆裝和更換不便”的問題。分體式軸密封裝置設(shè)計(jì)為左右、上下分體式結(jié)構(gòu)，在檢修需要更換其中的易損件時(shí)，無須拆卸連桿及外托輪裝置就可以方便的進(jìn)行，省時(shí)省力，并且分體式軸密封采用滾動(dòng)壓緊密封形式，大大延長(zhǎng)其使用壽命。
6. 采用“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”技術(shù)——針對(duì)解決“活動(dòng)風(fēng)管壽命短” 的問題
目前運(yùn)行在生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)大多為充氣梁技術(shù)的三代篦冷機(jī)。其供風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分別由活動(dòng)風(fēng)管、固定風(fēng)管、充氣篦板梁等組成，料層所需的冷風(fēng)由風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管、充氣梁及篦板提供。活動(dòng)風(fēng)管使用壽命短(不超過半年)、故障頻繁、易失效往往給生產(chǎn)帶來很多麻煩和損失。如磨擦密封形式的活動(dòng)風(fēng)管因磨擦密封失效，造成風(fēng)管漏風(fēng)，使充氣梁供風(fēng)不能正常進(jìn)行;波紋管形式的活動(dòng)風(fēng)管更是因波紋管的壽命短影響充氣梁供風(fēng);萬向節(jié)形式的活動(dòng)風(fēng)管的使用，因冷卻機(jī)篦下空間狹小不僅限制其使用而且也給檢修帶來了不便和人員危險(xiǎn)。為了解決活動(dòng)風(fēng)管壽命短的問題，人們想了很多辦法，但結(jié)果都難以令人滿意。
解決“活動(dòng)風(fēng)管問題”最有效的辦法是：用“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”取代充氣篦板梁，進(jìn)而采用風(fēng)室供風(fēng)取代充氣梁風(fēng)管供風(fēng)。由于“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”內(nèi)置“流量控制閥”，不僅能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量避免產(chǎn)生“紅河”，而且因其采用風(fēng)室供風(fēng)，徹底避免了活動(dòng)風(fēng)管的麻煩。
三、 篦冷機(jī)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用
篦冷機(jī)創(chuàng)新技術(shù)在許多企業(yè)中得到成功應(yīng)用。下面簡(jiǎn)單介紹創(chuàng)新技術(shù)在魯南、曲阜、淄博三家水泥生產(chǎn)企業(yè)技改中的應(yīng)用成果。
1.三家企業(yè)技改前情況
魯南：2條2000t/d生產(chǎn)線始建于1987年4月，原有兩臺(tái)篦冷機(jī)是富樂二代產(chǎn)品，2000年前后進(jìn)行過一次改造，效果不理想;
曲阜：2條2500t/d生產(chǎn)線始建于2003年前后，原有兩臺(tái)篦冷機(jī)是第三代產(chǎn)品;
淄博：1條5500t/d生產(chǎn)線，原有篦冷機(jī)是第三代產(chǎn)品;
三家企業(yè)由于當(dāng)時(shí)的工藝和裝備制造水平以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的局限性，煤耗;電耗;生產(chǎn)成本和粉塵排放等主要指標(biāo)與目前同規(guī)模的生產(chǎn)線相比已嚴(yán)重落后，篦冷機(jī)在使用過程中暴露出許多問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)生產(chǎn)要求，主要表現(xiàn)以下幾方面：
1) 冷卻效果差，熟料出料溫度高。出料溫度平均達(dá)230℃以上，其中20%為紅料。由于出料溫度高，嚴(yán)重影響了熟料鏈斗輸送機(jī)及后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn);
2) 設(shè)備事故頻發(fā)，造成生產(chǎn)線頻繁停機(jī)，直接影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行;
3) 篦板等易磨易損件(耐熱鋼)消耗大，平均年消耗為75～30噸;
4) 生產(chǎn)能力滿足不了系統(tǒng)要求，制約生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的發(fā)揮;
5) “紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重;
6) 運(yùn)轉(zhuǎn)率低，85%以下;
7) 熟料熱耗高，魯南廠熟料熱耗3966KJ/Kg，折合標(biāo)準(zhǔn)煤耗高達(dá)135Kg/t;(引用參考文獻(xiàn)1)
8) 能耗高，每噸熟料電耗大多在8度以上;
2.采用一系列新技術(shù)措施對(duì)三家企業(yè)原有篦冷機(jī)進(jìn)行全面升級(jí)改造
1) 篦床采用“流量控制閥”技術(shù)。在每塊篦板下面加裝一組 “流量控制閥”自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，針對(duì)解決“紅河”問題，以期達(dá)到強(qiáng)化冷卻效果、穩(wěn)定熱回收、提高運(yùn)行可靠性等目的;
2) 采用風(fēng)室供風(fēng)形式取代充氣風(fēng)管供風(fēng)系統(tǒng)，針對(duì)解決因活動(dòng)風(fēng)管故障率高、壽命短而帶來的麻煩;
3) 減少風(fēng)機(jī)數(shù)量和單位熟料冷卻風(fēng)用量，解決能耗大的問題;
4) 采用高效低耗篦板和低耗盲板，針對(duì)解決“耐熱鋼消耗大”的問題;
5) 采用補(bǔ)償式隔墻密封，針對(duì)解決隔墻密封易失效的問題;
6) 采用分體式軸密封，針對(duì)解決篦冷機(jī)“軸密封拆裝和更換不便” 的問題;
7) 破碎機(jī)采用新型的錘頭和錘銷結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)使用壽命。
3. 三家企業(yè)技改后性能指標(biāo)和效果
技改完成并投入生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果表明，三家企業(yè)篦冷機(jī)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)得到很大提升，達(dá)到并超過技改目標(biāo)，尤其是改造后節(jié)能降耗效果顯著，以魯南為例，按使用一臺(tái)3200t/d篦冷機(jī)產(chǎn)品計(jì)算，年節(jié)電64萬度;耐熱鋼(Ni、Cr)消耗量減少了70～75%，每更換周期耐熱鋼減少消耗15t左右，約折合人民幣60萬元。
改造前后性能指標(biāo)對(duì)比如下：
1) 冷卻能力提高。單位面積冷卻能力由35%～43% t/d.m2提高至45～50t/d.m2。魯南：由2000 t/d提高至3200 t/d;曲阜：由2500 t/d提高至3200 t/d;淄博：由5500 t/d提高至5800 t/d。
2) 冷卻效果好。出料溫度由200℃+環(huán)境溫度降至60℃+環(huán)境溫度?！叭债a(chǎn)3000t時(shí)篦冷機(jī)出口<25mm未經(jīng)破碎的熟料完全可以手拿”。(引用參考文獻(xiàn)1)
3) 二次風(fēng)溫穩(wěn)定在1100℃以上?！岸物L(fēng)溫達(dá)到1110℃以上，三次風(fēng)溫達(dá)到860℃左右，窯頭廢氣溫度達(dá)到270℃以下。(引用參考文獻(xiàn)1)
4) 無“紅河”現(xiàn)象?！懊繅K充氣篦板帶自調(diào)節(jié)閥門,控制篦板通風(fēng)量，有效地消除了“紅河”現(xiàn)象”。(引用參考文獻(xiàn)1)
5) 運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，由85%提高到98%。耐熱鋼消耗量大大降低，淄博：由75噸/年 降至15噸/年;魯南、曲阜：由30噸/年 降至5噸/年。篦板、盲板的壽命大為提高，魯南廠改造后運(yùn)行兩年，僅更換5塊篦板。現(xiàn)場(chǎng)查看篦板、盲板磨損量很小，篦板和盲板使用壽命達(dá)2年以上。(引用參考文獻(xiàn)2、3、4)
6) 熟料風(fēng)耗降低，每千克熟料用風(fēng)量由原來的2.5Nm3左右降低到2.0 Nm3左右。
7) 每臺(tái)篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)用量減少，魯南、曲阜：由11臺(tái) 降至9臺(tái);淄博：由14臺(tái) 降至11臺(tái)。
8) 熟料電耗降低，魯南：電耗由8.484度/噸熟料 降至7.815度/噸熟料; 曲阜：電耗由8.083度/噸熟料 降至7.815度/噸熟料。(引用參考文獻(xiàn)2、3)
9) 熟料熱耗降低，魯南：由3966kJ/Kg降至3260kJ/Kg;標(biāo)準(zhǔn)煤耗由135Kg/t降至109Kg/t，達(dá)到山東省2012年水泥企業(yè)可比熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗112 Kg/t的限額要求。(引用參考文獻(xiàn)1)
結(jié)束語(yǔ)：篦冷機(jī)一系列的技術(shù)創(chuàng)新不僅體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)篦冷機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷提高的技術(shù)水平，而且也因其獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)成為目前篦冷機(jī)升級(jí)改造的首選，同時(shí)對(duì)于我國(guó)水泥熟料生產(chǎn)領(lǐng)域真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)、擺脫先進(jìn)設(shè)備依賴進(jìn)口、提高國(guó)際竟?fàn)幜Φ染哂兄匾饬x。
主要參考文獻(xiàn)
1. 《水泥》2011.N0.2. 題目：Φ4mx60m生產(chǎn)線節(jié)能減排技術(shù)改造 P30作者：于維明
2. 《設(shè)備使用報(bào)告》曲阜水泥有限公司2012年11月1日
3. 《設(shè)備使用報(bào)告》魯南水泥有限公司2012年10月25日
4. 《設(shè)備使用報(bào)告》淄博水泥有限公司2012年11月1日
作者姓名：那偉君
單位名稱：沈陽(yáng)沈新水泥機(jī)械有限公司
電話：18602411709 024-86373598
傳真：024-86373398
郵箱：843918168@qq.com
單位地址：沈陽(yáng)于洪區(qū)紅旗臺(tái)大興村
郵編:110141
摘要：文章分析了目前運(yùn)行在水泥熟料生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)的現(xiàn)狀和存在的諸多問題，提出了針對(duì)解決的一系列新技術(shù)措施，并介紹了創(chuàng)新技術(shù)在篦冷機(jī)升級(jí)改造中的應(yīng)用成果。
關(guān)鍵詞：篦冷機(jī)現(xiàn)狀、創(chuàng)新技術(shù)、應(yīng)用成果
一、 篦冷機(jī)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀
篦冷機(jī)作為水泥熟料燒成系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，從上世紀(jì)30年代中期第一臺(tái)誕生至今，經(jīng)歷了幾代發(fā)展。作為熟料冷卻設(shè)備，其技術(shù)性能是否優(yōu)越和運(yùn)轉(zhuǎn)是否可靠直接影響燒成系統(tǒng)的產(chǎn)量、能耗、運(yùn)轉(zhuǎn)率，熟料質(zhì)量乃至系統(tǒng)的穩(wěn)定操作和節(jié)能降耗，因此性能優(yōu)良的篦冷機(jī)對(duì)水泥燒成系統(tǒng)是很重要的。
目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行在新型干法熟料生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)大多是上世紀(jì)90年代中期開始推廣使用的第三代技術(shù)(充氣梁技術(shù))。隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)水泥燒成系統(tǒng)至關(guān)重要的篦冷機(jī)卻逐漸顯露出不適應(yīng)態(tài)勢(shì)(包括第三代)，出現(xiàn)了很多問題，而且愈是大型化問題愈是明顯。首先是“紅河”問題，尤其是大型篦冷機(jī)“紅河”尤為嚴(yán)重。由此導(dǎo)致：熱回收效率和二次風(fēng)溫偏低且不穩(wěn)定、熟料冷卻效果差、能耗高、設(shè)備故障多發(fā)、運(yùn)轉(zhuǎn)率低等;其次是耐熱鋼消耗大的問題、“串軸”問題、隔墻密封易失效問題、軸密封拆裝和更換不便問題、活動(dòng)風(fēng)管壽命短問題等等。
二、 篦冷機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)
1. “流量控制閥”技術(shù)——針對(duì)解決“紅河”問題
1)“紅河”的危害
所謂“紅河”是指：在篦床上熟料層的細(xì)料側(cè),從進(jìn)料至出料呈現(xiàn)一條高溫熟料紅料帶。
“紅河”不僅使熟料得不到急冷和充分的熱交換，而且直接導(dǎo)致燒篦板，此現(xiàn)象在新型干法窯上尤其明顯。一旦有篦板損壞，部分高溫熟料就會(huì)通過篦板損壞處落入篦下風(fēng)室內(nèi)，易使篦床下的大梁和風(fēng)室的密封板和料斗下閥門等部件受熱變形造成冷風(fēng)漏向機(jī)外或在篦下各室之間相互串風(fēng)，此時(shí)，熟料得不到冷卻，設(shè)備陷入癱瘓，必須停機(jī)、停窯進(jìn)行檢修?？傊?，“紅河”是造成篦冷機(jī)熱回收效率低、冷卻效率差、能耗高、耐熱鋼消耗大、設(shè)備故障多發(fā)、運(yùn)轉(zhuǎn)率低的主要原因，并且會(huì)影響到熟料輸送、儲(chǔ)存、粉磨和水泥性能等。
“紅河”的危害還在于它的普遍性和難以根除性。
2)“紅河”產(chǎn)生的原因
“紅河”的起因主要是因?yàn)轶鞔采狭蠈哟旨?xì)顆粒分布不均引起的。
由于窯的回轉(zhuǎn)作用，熟料從窯頭落至篦床上時(shí)形成一側(cè)細(xì)料集中，另一側(cè)粗料集中。當(dāng)窯速較快且窯內(nèi)細(xì)熟料較多時(shí)，細(xì)料集中在一側(cè)的現(xiàn)象尤為明顯。由于細(xì)料層透風(fēng)阻力大，冷風(fēng)較多地透過阻力低的粗料層，出現(xiàn)風(fēng)“短路”，此時(shí)細(xì)料層表面呈高溫紅色，形成一條從冷卻機(jī)進(jìn)料口至出料口的紅熱熟料帶，俗稱“紅河”。
3)“流量控制閥”技術(shù)消除“紅河”
人們嘗試用各種辦法解決“紅河”問題，一是從原料性能和熱工操作上解決，使窯內(nèi)熟料結(jié)粒均勻，但各廠生產(chǎn)受種種條件的制約，很難做到;二是人們嘗試保證篦床熟料均勻分布，為此，曾經(jīng)采用各種方法，包括集料槽、江心島、分料板等，但都難以達(dá)到熟料均勻分布的目的;三是采用充氣梁技術(shù)來減緩“紅河”，但對(duì)大型篦冷機(jī)意義不大。
現(xiàn)在，我們用“流量控制閥”技術(shù)根除“紅河”。被安裝在每塊篦板下面的“流量控制閥”能夠根據(jù)篦床上的熟料分布情況自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，消除因料層顆粒不均帶來的影響，使冷卻風(fēng)均勻地通過整個(gè)熟料層，從而徹底消除“紅河”。
2. 采用抗漏料低耗篦板和盲板等措施——針對(duì)解決“耐熱鋼消耗大”的問題(生產(chǎn)成本高)
篦冷機(jī)普遍存在 “耐熱鋼消耗大”的問題。冷卻能力在2000噸/日的篦冷機(jī)耐熱鋼消耗約為30 噸/年左右(5000噸/日消耗約為75 噸/年左右)，且篦冷機(jī)80%的維修成本用于篦板的更換(耐熱鋼消耗)，而且因頻繁地更換會(huì)影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。
篦冷機(jī)的耐熱鋼消耗主要是指篦板和盲板的消耗，一是因篦板和盲板的磨損而產(chǎn)生消耗;二是因篦冷機(jī) “紅河”事故而“燒篦板”產(chǎn)生消耗。
引起篦板和盲板磨損的因素有：1)熟料卸料區(qū)域篦板上部受到?jīng)_蝕磨損;2)通常篦板上部受熱較下部強(qiáng)烈，傳統(tǒng)篦板的上部向下彎曲變形造成漏料增加和磨損;3)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，篦板間隙(2～4mm)和重疊間隙(3.5～5.5 mm)較大，易產(chǎn)生漏料和磨損，磨損又使間隙加大，且因間隙設(shè)計(jì)不可調(diào)，產(chǎn)生更大的漏料和磨損，如此惡性循環(huán)。4)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的盲板側(cè)間隙一般在4～8mm，此間隙設(shè)計(jì)不可調(diào)，此處產(chǎn)生嚴(yán)重的漏料和磨損，是耐熱鋼消耗的主要部分。
除此之外，還有一個(gè)重要因素影響耐熱鋼消耗。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的篦板和盲板通常為整體結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)篦板和盲板任何部位的磨損到一定程度時(shí)，都要進(jìn)行整體更換，而換掉部分也包括未磨損部分(占整體75%)，此部分都被廢棄掉了，造成耐熱鋼浪費(fèi)極大，這就是造成耐熱鋼消耗大的原因之一。
采用下面技術(shù)措施解決“耐熱鋼消耗大”的問題
a. 采用高效低耗篦板。高效低耗篦板的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是“分體插片式可調(diào)結(jié)構(gòu)”。此篦板與傳統(tǒng)篦板比在抗磨損、降低消耗方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。(1)采用適應(yīng)熱應(yīng)力需要的新設(shè)計(jì)，可消除篦板彎曲，避免漏料增加和磨損;(2)設(shè)計(jì)迷宮式的篦板間隙(1mm左右)，減少漏料和磨損;(3)設(shè)計(jì)篦縫1.5mm，控制氣流分布，改善冷卻效果;(4)篦板磨損部位設(shè)計(jì)成插片結(jié)構(gòu)，磨損后的篦板不需要整體更換，只需更換局部磨損件，更換件占篦板10～30%。可降低耐熱鋼消耗70%以上;(5)設(shè)計(jì)“前端推料板”作為可調(diào)節(jié)件，可保證篦板重疊間隙始終為1mm左右，減少磨損和漏料。
b. 采用抗漏料低耗盲板(橋型低耗盲板)。設(shè)計(jì)特點(diǎn)是“分體式可調(diào)結(jié)構(gòu)”。與傳統(tǒng)的盲板比較具有如下特點(diǎn)：(1)盲板側(cè)間隙可控在2 mm，從而使盲板漏料及磨損減少90%左右，整個(gè)篦床漏料減少60%～70%;(2)當(dāng)盲板磨損后需要更換時(shí),只需更換磨損部件，這部分只占盲板總重的25%左右，且選用耐磨材料制作，可降低盲板消耗75%。
c. 采用“流量控制閥”新技術(shù)消除“紅河”、避免篦板損壞。
3. 采用限位擋輪裝置、限位卡套等技術(shù)——針對(duì)解決篦冷機(jī)“串軸”問題
1)“串軸”的危害
采用機(jī)械傳動(dòng)形式的傳統(tǒng)篦冷機(jī)，大多存在“竄軸”問題?！案Z軸”是指曲軸或滑塊軸在篦冷機(jī)運(yùn)行中作橫向移動(dòng)，俗稱“竄軸”。曲軸“竄軸”使活動(dòng)篦床產(chǎn)生的橫向力而造成篦床“跑偏”，結(jié)果是一側(cè)加劇磨損，另一側(cè)嚴(yán)重漏料;滑塊軸“竄軸”則導(dǎo)致軸密封嚴(yán)重?fù)p壞。
2)分析“串軸”原因
一是安裝期間軸的水平度沒能達(dá)到要求使傳動(dòng)軸受到軸向力的作用而發(fā)生竄動(dòng)。有些企業(yè)也曾經(jīng)檢測(cè)過軸的水平度，認(rèn)為相差不大，殊不知每天傳動(dòng)軸要往復(fù)運(yùn)動(dòng)近17000次，日積月累影響就很大了。二是由于發(fā)生事故后，篦板梁和活動(dòng)框架受熱變形(彎曲、傾斜)造成傳動(dòng)軸產(chǎn)生軸向力而發(fā)生“串軸”;三是由于連桿兩端選用的都是向心軸承，傳動(dòng)軸缺少一組線性定位副，軸兩側(cè)不同步很容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)位移使軸受到軸向力作用而發(fā)生“串軸”。
3)采取下面技術(shù)措施解決篦冷機(jī)的“串軸”問題
要想“串軸”少發(fā)生，除了保證安裝精度和避免發(fā)生事故外，還要采取以下技術(shù)措施：
a. 采用曲軸限位擋輪裝置加裝在曲軸上。避免曲軸軸向位移;
b. 采用夾塊軸限位卡套加裝在滑塊軸上，避免軸與夾塊的相對(duì)位移;
c. 傳動(dòng)連桿一端采用滑動(dòng)軸承，另一端采用調(diào)心滾動(dòng)軸承，有效地防止傳動(dòng)軸的偏轉(zhuǎn)。
4. 采用補(bǔ)償式隔墻密封裝置——針對(duì)解決篦冷機(jī)“隔墻密封易失效” 的問題
隔墻密封裝置是具有保證每個(gè)風(fēng)室風(fēng)壓功能的重要部件，它的可靠性往往直接影響到整個(gè)篦冷機(jī)的冷卻效果。以往常用的是幾十年前引進(jìn)的一種疊片摩擦的形式，這種結(jié)構(gòu)在新安裝短時(shí)間內(nèi)，使用效果還可以，但當(dāng)有活動(dòng)框架跑偏時(shí)，磨損就會(huì)很快地使密封失效，導(dǎo)致篦下各室之間相互串風(fēng)。
采用補(bǔ)償式隔墻密封裝置解決“隔墻密封易失效”的問題。補(bǔ)償式隔墻密封是利用彈性壓片的方式保證密封摩擦片始終與活動(dòng)框架密封箱緊密貼合，確保不失效、密封可靠，從而大大延長(zhǎng)使用壽命。
5. 采用分體式軸密封裝置——針對(duì)解決篦冷機(jī)“軸密封拆裝和更換不便” 的問題
篦冷機(jī)軸密封裝置安裝于下部殼體外側(cè)，起滑塊軸和殼體之間密封的作用，防止冷卻風(fēng)漏向機(jī)外。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，軸密封裝置為整體結(jié)構(gòu)形式，在檢修更換密封摩擦片(易損件)時(shí),需要把連桿及外托輪裝置拆卸后才可以更換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
采用分體式軸密封裝置解決“軸密封拆裝和更換不便”的問題。分體式軸密封裝置設(shè)計(jì)為左右、上下分體式結(jié)構(gòu)，在檢修需要更換其中的易損件時(shí)，無須拆卸連桿及外托輪裝置就可以方便的進(jìn)行，省時(shí)省力，并且分體式軸密封采用滾動(dòng)壓緊密封形式，大大延長(zhǎng)其使用壽命。
6. 采用“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”技術(shù)——針對(duì)解決“活動(dòng)風(fēng)管壽命短” 的問題
目前運(yùn)行在生產(chǎn)線上的篦冷機(jī)大多為充氣梁技術(shù)的三代篦冷機(jī)。其供風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分別由活動(dòng)風(fēng)管、固定風(fēng)管、充氣篦板梁等組成，料層所需的冷風(fēng)由風(fēng)機(jī)通過風(fēng)管、充氣梁及篦板提供?；顒?dòng)風(fēng)管使用壽命短(不超過半年)、故障頻繁、易失效往往給生產(chǎn)帶來很多麻煩和損失。如磨擦密封形式的活動(dòng)風(fēng)管因磨擦密封失效，造成風(fēng)管漏風(fēng)，使充氣梁供風(fēng)不能正常進(jìn)行;波紋管形式的活動(dòng)風(fēng)管更是因波紋管的壽命短影響充氣梁供風(fēng);萬向節(jié)形式的活動(dòng)風(fēng)管的使用，因冷卻機(jī)篦下空間狹小不僅限制其使用而且也給檢修帶來了不便和人員危險(xiǎn)。為了解決活動(dòng)風(fēng)管壽命短的問題，人們想了很多辦法，但結(jié)果都難以令人滿意。
解決“活動(dòng)風(fēng)管問題”最有效的辦法是：用“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”取代充氣篦板梁，進(jìn)而采用風(fēng)室供風(fēng)取代充氣梁風(fēng)管供風(fēng)。由于“風(fēng)量自調(diào)節(jié)篦板梁”內(nèi)置“流量控制閥”，不僅能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量避免產(chǎn)生“紅河”，而且因其采用風(fēng)室供風(fēng)，徹底避免了活動(dòng)風(fēng)管的麻煩。
三、 篦冷機(jī)創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用
篦冷機(jī)創(chuàng)新技術(shù)在許多企業(yè)中得到成功應(yīng)用。下面簡(jiǎn)單介紹創(chuàng)新技術(shù)在魯南、曲阜、淄博三家水泥生產(chǎn)企業(yè)技改中的應(yīng)用成果。
1.三家企業(yè)技改前情況
魯南：2條2000t/d生產(chǎn)線始建于1987年4月，原有兩臺(tái)篦冷機(jī)是富樂二代產(chǎn)品，2000年前后進(jìn)行過一次改造，效果不理想;
曲阜：2條2500t/d生產(chǎn)線始建于2003年前后，原有兩臺(tái)篦冷機(jī)是第三代產(chǎn)品;
淄博：1條5500t/d生產(chǎn)線，原有篦冷機(jī)是第三代產(chǎn)品;
三家企業(yè)由于當(dāng)時(shí)的工藝和裝備制造水平以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的局限性，煤耗;電耗;生產(chǎn)成本和粉塵排放等主要指標(biāo)與目前同規(guī)模的生產(chǎn)線相比已嚴(yán)重落后，篦冷機(jī)在使用過程中暴露出許多問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)生產(chǎn)要求，主要表現(xiàn)以下幾方面：
1) 冷卻效果差，熟料出料溫度高。出料溫度平均達(dá)230℃以上，其中20%為紅料。由于出料溫度高，嚴(yán)重影響了熟料鏈斗輸送機(jī)及后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn);
2) 設(shè)備事故頻發(fā)，造成生產(chǎn)線頻繁停機(jī)，直接影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行;
3) 篦板等易磨易損件(耐熱鋼)消耗大，平均年消耗為75～30噸;
4) 生產(chǎn)能力滿足不了系統(tǒng)要求，制約生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的發(fā)揮;
5) “紅河”現(xiàn)象嚴(yán)重;
6) 運(yùn)轉(zhuǎn)率低，85%以下;
7) 熟料熱耗高，魯南廠熟料熱耗3966KJ/Kg，折合標(biāo)準(zhǔn)煤耗高達(dá)135Kg/t;(引用參考文獻(xiàn)1)
8) 能耗高，每噸熟料電耗大多在8度以上;
2.采用一系列新技術(shù)措施對(duì)三家企業(yè)原有篦冷機(jī)進(jìn)行全面升級(jí)改造
1) 篦床采用“流量控制閥”技術(shù)。在每塊篦板下面加裝一組 “流量控制閥”自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，針對(duì)解決“紅河”問題，以期達(dá)到強(qiáng)化冷卻效果、穩(wěn)定熱回收、提高運(yùn)行可靠性等目的;
2) 采用風(fēng)室供風(fēng)形式取代充氣風(fēng)管供風(fēng)系統(tǒng)，針對(duì)解決因活動(dòng)風(fēng)管故障率高、壽命短而帶來的麻煩;
3) 減少風(fēng)機(jī)數(shù)量和單位熟料冷卻風(fēng)用量，解決能耗大的問題;
4) 采用高效低耗篦板和低耗盲板，針對(duì)解決“耐熱鋼消耗大”的問題;
5) 采用補(bǔ)償式隔墻密封，針對(duì)解決隔墻密封易失效的問題;
6) 采用分體式軸密封，針對(duì)解決篦冷機(jī)“軸密封拆裝和更換不便” 的問題;
7) 破碎機(jī)采用新型的錘頭和錘銷結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)使用壽命。
3. 三家企業(yè)技改后性能指標(biāo)和效果
技改完成并投入生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果表明，三家企業(yè)篦冷機(jī)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)得到很大提升，達(dá)到并超過技改目標(biāo)，尤其是改造后節(jié)能降耗效果顯著，以魯南為例，按使用一臺(tái)3200t/d篦冷機(jī)產(chǎn)品計(jì)算，年節(jié)電64萬度;耐熱鋼(Ni、Cr)消耗量減少了70～75%，每更換周期耐熱鋼減少消耗15t左右，約折合人民幣60萬元。
改造前后性能指標(biāo)對(duì)比如下：
1) 冷卻能力提高。單位面積冷卻能力由35%～43% t/d.m2提高至45～50t/d.m2。魯南：由2000 t/d提高至3200 t/d;曲阜：由2500 t/d提高至3200 t/d;淄博：由5500 t/d提高至5800 t/d。
2) 冷卻效果好。出料溫度由200℃+環(huán)境溫度降至60℃+環(huán)境溫度?！叭债a(chǎn)3000t時(shí)篦冷機(jī)出口<25mm未經(jīng)破碎的熟料完全可以手拿”。(引用參考文獻(xiàn)1)
3) 二次風(fēng)溫穩(wěn)定在1100℃以上?！岸物L(fēng)溫達(dá)到1110℃以上，三次風(fēng)溫達(dá)到860℃左右，窯頭廢氣溫度達(dá)到270℃以下。(引用參考文獻(xiàn)1)
4) 無“紅河”現(xiàn)象。“每塊充氣篦板帶自調(diào)節(jié)閥門,控制篦板通風(fēng)量，有效地消除了“紅河”現(xiàn)象”。(引用參考文獻(xiàn)1)
5) 運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，由85%提高到98%。耐熱鋼消耗量大大降低，淄博：由75噸/年 降至15噸/年;魯南、曲阜：由30噸/年 降至5噸/年。篦板、盲板的壽命大為提高，魯南廠改造后運(yùn)行兩年，僅更換5塊篦板?，F(xiàn)場(chǎng)查看篦板、盲板磨損量很小，篦板和盲板使用壽命達(dá)2年以上。(引用參考文獻(xiàn)2、3、4)
6) 熟料風(fēng)耗降低，每千克熟料用風(fēng)量由原來的2.5Nm3左右降低到2.0 Nm3左右。
7) 每臺(tái)篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)用量減少，魯南、曲阜：由11臺(tái) 降至9臺(tái);淄博：由14臺(tái) 降至11臺(tái)。
8) 熟料電耗降低，魯南：電耗由8.484度/噸熟料 降至7.815度/噸熟料; 曲阜：電耗由8.083度/噸熟料 降至7.815度/噸熟料。(引用參考文獻(xiàn)2、3)
9) 熟料熱耗降低，魯南：由3966kJ/Kg降至3260kJ/Kg;標(biāo)準(zhǔn)煤耗由135Kg/t降至109Kg/t，達(dá)到山東省2012年水泥企業(yè)可比熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗112 Kg/t的限額要求。(引用參考文獻(xiàn)1)
結(jié)束語(yǔ)：篦冷機(jī)一系列的技術(shù)創(chuàng)新不僅體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)篦冷機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷提高的技術(shù)水平，而且也因其獨(dú)有的技術(shù)特點(diǎn)成為目前篦冷機(jī)升級(jí)改造的首選，同時(shí)對(duì)于我國(guó)水泥熟料生產(chǎn)領(lǐng)域真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)、擺脫先進(jìn)設(shè)備依賴進(jìn)口、提高國(guó)際竟?fàn)幜Φ染哂兄匾饬x。
主要參考文獻(xiàn)
1. 《水泥》2011.N0.2. 題目：Φ4mx60m生產(chǎn)線節(jié)能減排技術(shù)改造 P30作者：于維明
2. 《設(shè)備使用報(bào)告》曲阜水泥有限公司2012年11月1日
3. 《設(shè)備使用報(bào)告》魯南水泥有限公司2012年10月25日
4. 《設(shè)備使用報(bào)告》淄博水泥有限公司2012年11月1日
作者姓名：那偉君
單位名稱：沈陽(yáng)沈新水泥機(jī)械有限公司
電話：18602411709 024-86373598
傳真：024-86373398
郵箱：843918168@qq.com
單位地址：沈陽(yáng)于洪區(qū)紅旗臺(tái)大興村
郵編:110141
