LANE 型第四代篦冷機(jī)在淄博山水公司的應(yīng)用

李金柱

（中國中材國際工程股份有限公司（南京），江蘇 南京211100）

0 引言

LANE 型第四代篦冷機(jī)，是中國中材國際股份有限公司（南京）（以下簡稱：中材國際（南京））開發(fā)的新型第四代列式篦冷機(jī)，采用步進(jìn)式（Walking-floor）輸送原理，可實(shí)現(xiàn)水泥熟料的厚料層水平輸送；篦板采用熟料自保護(hù)技術(shù)，使用壽命大于5 年；具有獨(dú)特的縱向密封結(jié)構(gòu)，保證篦床無漏料運(yùn)行；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，有效降低安裝、運(yùn)輸成本；進(jìn)料端采用固定篦床可控充氣系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)熟料驟冷，有效提高熱回收效率，活動(dòng)篦床加裝自調(diào)節(jié)流量閥，適時(shí)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，有效適應(yīng)篦床上物料的粒度和厚度不均勻的工況， 提高冷卻風(fēng)的使用效率；采用熟料輥式破碎機(jī)，使用壽命長，出料粒度均勻， 可以根據(jù)業(yè)主需要布置在篦冷機(jī)的中部或尾部。

LANE 型四代機(jī)，結(jié)合大固定篦床及厚料層操作的特點(diǎn)，可以獲得高冷卻效率和穩(wěn)定工況輸出；機(jī)械結(jié)構(gòu)精細(xì)設(shè)計(jì)，保證了高輸送效率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率以及超低磨損。 經(jīng)過多條生產(chǎn)線的運(yùn)行實(shí)踐，證明中材國際 （南京）LANE 型四代機(jī)綜合技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)、運(yùn)行良好，可以為業(yè)主帶來良好效益。

1 項(xiàng)目簡述

淄博山水公司共有2 條5 000 t/d 新型干法水泥熟料生產(chǎn)線， 原配置第三代充氣梁式篦冷機(jī)，改造前兩個(gè)線產(chǎn)量基本維持在5 900 t/d，但是篦冷機(jī)出料溫度高，達(dá)（170～200） ℃，二、三次風(fēng)溫偏低，運(yùn)行過程中存在熱回收效率低的問題。另外經(jīng)過多年運(yùn)行，原三代機(jī)機(jī)械故障多、檢修復(fù)雜、備件用量大、維護(hù)成本高等諸多問題愈發(fā)凸顯，嚴(yán)重制約生產(chǎn)能力的提升和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。 為解決這些問題，淄博山水公司決定對篦冷機(jī)進(jìn)行改造，并選擇2#線作為執(zhí)行試點(diǎn)。

淄博山水公司本次改造， 經(jīng)多方考察比較后，選擇采用中材國際 （南京）LANE 型第四代篦冷機(jī)并將整個(gè)改造項(xiàng)目交由中材國際（南京）來實(shí)施執(zhí)行。

中材國際(南京)結(jié)合業(yè)主希望提產(chǎn)至6 300 t/d的需求， 全面分析核算了燒成系統(tǒng)的設(shè)備配置情況，對窯尾廢氣處理、原料粉磨、生料入窯系統(tǒng)、煤磨、煤粉輸送、熟料輸送等工段的能力余量進(jìn)行核算，給出了對應(yīng)的調(diào)整改造方案。 在燒成系統(tǒng)其他配套設(shè)備能力滿足的情況下，提出篦冷機(jī)整體改造方案：

（1）原三代篦冷機(jī)整體拆除；

（2）采用LANE 型四代機(jī)，面積配置滿足6 300 t/d熟料產(chǎn)量；

（3）篦床分兩段，采用中置輥式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)；

（4）液壓系統(tǒng)全部更換，配套中置輥破四代機(jī)兩段篦床驅(qū)動(dòng)；

（5）從節(jié)能和技術(shù)進(jìn)步的角度考慮，風(fēng)機(jī)全部更換并采用經(jīng)優(yōu)化的高效風(fēng)機(jī)。

2 方案優(yōu)勢

改造后LANE 型四代機(jī)采用步進(jìn)式（Walkingfloor）輸送原理，采用厚料層設(shè)計(jì)理念，無論在工藝性能方面還是機(jī)械性能方面都具有明顯優(yōu)點(diǎn)。

2.1 工藝性能方面

（1）大面積固定篦床+厚料層+風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，真正實(shí)現(xiàn)熟料驟冷，在保證冷卻效果的同時(shí)，提高熟料質(zhì)量，熱回收效果提高，大幅度提升中間風(fēng)溫。

（2）熱效率可達(dá)75%，將使系統(tǒng)熱耗降低約10～15 kcal/kg 熟料，煤耗大大降低。

（3）冷卻效果好，可以保證篦冷機(jī)出料溫度滿足65 ℃+環(huán)境溫度條件。

（4）采用中置輥破方案，能將大塊熟料在篦冷機(jī)中段破碎，又利用第二段篦床的冷卻風(fēng)將其心部熱量充分交換出來，保證熟料的完全冷卻，同時(shí)最大限度支持余熱發(fā)電。

2.2 設(shè)備性能方面

（1） 改造后四代機(jī)實(shí)現(xiàn)同窯運(yùn)轉(zhuǎn)率100%，保證了系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

（2）改造后四代機(jī)采用步進(jìn)式輸送原理，篦床分列運(yùn)行，每列單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可以調(diào)節(jié)兩側(cè)篦床的速度，有效避免紅河。

（3）四代機(jī)篦板采用料層自保護(hù)技術(shù)，壽命大于5 年，大于原三代機(jī)篦板1 年壽命，且四代機(jī)篦板無需耐熱鋼鑄造，篦板備件費(fèi)用可降低90%。

（4）可以取消原三代機(jī)灰斗鎖風(fēng)裝置，降低對應(yīng)備件費(fèi)用，同時(shí)減少漏風(fēng)點(diǎn)。

（5）結(jié)合熟料輥式破碎機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)2年免維護(hù)。避免三代機(jī)半年就需更換錘頭產(chǎn)生的費(fèi)用，并使熟料破碎電耗降低約40%～50%。

3 改造前后設(shè)備參數(shù)

改造前后設(shè)備參數(shù)對比見表1。

表1 改造前后篦冷機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

4 具體改造方案

拆除原篦冷機(jī)， 整體更換為中材國際 （南京）LANE08X09c+0706a 型中置輥破第四代篦冷機(jī)。

采用中輥破后，四代機(jī)篦床分兩段，兩段間有約3 m 的高差，故第一段下部采用鋼基礎(chǔ)，提高約1.1 m，第二段所在車間整體下挖約2 m 深，用于提供篦冷機(jī)檢修空間，并布置第二段冷卻風(fēng)機(jī)。

4.1 篦冷機(jī)主體

4.1.1 篦床

改造后第四代篦冷機(jī)采用步進(jìn)式列向篦床，篦床共兩段，第一段篦床分為8 列，寬度為4.8 m，第二段篦床分7 列，寬度為4.2 m。

下料口處采用高效分區(qū)固定篦床，配置高阻力柯恩達(dá)篦板，實(shí)現(xiàn)熟料驟冷，保證足夠的熱量回收，二次風(fēng)溫高且穩(wěn)定。

4.1.2 中置輥破

中置輥破布置在兩段篦床之間， 輥破型號為PGM4×4 800，破碎寬度 4.8 m，共 4 根破碎輥。輥軸為中空結(jié)構(gòu)，采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，可以在600 ℃工況環(huán)境下運(yùn)行。 輥軸正常工作模式如圖1 所示。

圖1 輥軸工作模式

4.1.3 傳動(dòng)

配置一套液壓傳動(dòng)， 分布控制兩段篦床運(yùn)動(dòng)，一段4 個(gè)VIKES 柱塞泵，8 個(gè) Parker 比例調(diào)節(jié)閥，二段 4 個(gè) VIKES 柱塞泵，7 個(gè) Parker 比例調(diào)節(jié)閥。

篦床運(yùn)動(dòng)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控位移，一段、二段均配置8 個(gè)BALLUFF 非接觸式位移傳感器。

配置帶觸摸顯示屏控制柜， 采用PID 閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)篦床精確運(yùn)行。

4.1.4 工藝接口

窯頭罩、余風(fēng)出口等保持不變，與原來風(fēng)管接口對應(yīng)。

余熱發(fā)電采用雙風(fēng)口結(jié)構(gòu)，風(fēng)口位置結(jié)合新篦冷機(jī)配風(fēng)及溫度分布重新設(shè)計(jì)。

4.1.5 配套新的干油集中潤滑裝置和電控柜。

4.1.6 下料段使用原有液壓推桿裝置（調(diào)節(jié)安裝位置）。

4.2 風(fēng)機(jī)部分

新購風(fēng)機(jī)14 臺(tái)，其中輥破冷卻風(fēng)機(jī)2 臺(tái)（1 臺(tái)為備用），改造后風(fēng)機(jī)全部變頻控制，輥破冷卻風(fēng)機(jī)不變頻。 配風(fēng)設(shè)計(jì)見表2。

4.3 土建部分

（1）冷卻機(jī)第一段基礎(chǔ)，在原基礎(chǔ)上做鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)，高度約1.1 m；

（2）冷卻機(jī)第二段整體下挖約深2 m 地坑，并制作篦冷機(jī)基礎(chǔ)；

（3）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)重新建造；

（4）液壓站基礎(chǔ)利用基礎(chǔ)擴(kuò)建。

表2 配風(fēng)設(shè)計(jì)方案

5 改造運(yùn)行考核情況

5.1 產(chǎn)量

考核期間，生料投料量穩(wěn)定在（402~413） t/h，平均值為409.7 t/h，按照業(yè)主方提供的當(dāng)日熟料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)值，考核期間的熟料平均產(chǎn)量為6 285 t/d。

5.2 出冷卻機(jī)熟料溫度

篦冷機(jī)出料溫度采用測溫槍測量溫度范圍，考核期間每兩小時(shí)測量一次，3 d 總測量次數(shù)為36 次，最終取平均溫度。由圖2 數(shù)據(jù)可看出，標(biāo)定期間平均環(huán)境溫度為2 ℃，出篦冷機(jī)平均熟料溫度為48.7 ℃。

圖2 篦冷機(jī)出料溫度

5.3 二、三次風(fēng)溫度

考核期間內(nèi)，每兩小時(shí)由中控操作人員通過參數(shù)曲線，記錄下當(dāng)段時(shí)間內(nèi)的平均二次風(fēng)溫、三次風(fēng)溫。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)，3 天考核期間內(nèi)， 平均二次風(fēng)溫1 192 ℃，平均三次風(fēng)溫 1 078 ℃，見圖 3。

圖3 二、三次風(fēng)溫

5.4 篦冷機(jī)用風(fēng)量

標(biāo)定各冷卻風(fēng)機(jī)，測得總標(biāo)況風(fēng)量為543 030 Nm3/h，按照標(biāo)定當(dāng)天熟料產(chǎn)量6 296 t/d 計(jì)算， 折合單位熟料標(biāo)況風(fēng)量為2.07 Nm3/kg.cl，各風(fēng)機(jī)風(fēng)量對比，用柱狀圖4 表示。

圖4 篦冷機(jī)用風(fēng)量對比

5.5 熱回收效率

依據(jù)GB/T 26281—2010《水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡、熱效率、綜合能耗計(jì)算方法》測量計(jì)算熱回收效率。以用煤量計(jì)算出理論所需空氣量， 再減去一次風(fēng)、燃燒器的送煤風(fēng)風(fēng)量，計(jì)算出二、三次風(fēng)量。煤粉熱值取為當(dāng)天煤樣分析的平均值，二、三次風(fēng)溫及熟料產(chǎn)量按照當(dāng)天統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算，考核期間每天進(jìn)行一次熱回收效率計(jì)算，最終結(jié)果取三次計(jì)算的平均值。 考核期間計(jì)算得出的篦冷機(jī)熱效率分別為77.6%、75.1%和 76.3%， 三次計(jì)算的平均值為76.3%，大于75%熱效率要求。

綜合考核時(shí)期數(shù)據(jù)， 結(jié)合業(yè)主提供改造前數(shù)據(jù)，獲得改造前后技術(shù)參數(shù)對比，見表3。

表3 改造前后技術(shù)參數(shù)對照表

6 需要改善的問題

標(biāo)定期間， 篦冷機(jī)單位熟料標(biāo)況風(fēng)量為2.07 Nm3/kg.cl，單位用風(fēng)量偏大。 根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，中材國際（南京）四代篦冷機(jī)單位用風(fēng)量應(yīng)該控制在（1.7～1.9） Nm3/kg.cl 范圍內(nèi)，既能保證足夠的冷卻風(fēng)量，也能避免用風(fēng)的浪費(fèi)。考核期間，篦冷機(jī)出料溫度偏低，不到50 ℃，可以將篦冷機(jī)后段風(fēng)量根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

至2020 年3 月，該線產(chǎn)量已達(dá)6 500 t/d，篦冷機(jī)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，用風(fēng)量沒有增加，而出料溫度小于80 ℃。

7 結(jié)語

淄博山水公司LANE 型第四代篦冷機(jī)改造，解決了原篦冷機(jī)出料溫度高、 設(shè)備維護(hù)量大的問題，同時(shí)提升二、三次風(fēng)溫和余熱發(fā)電量，降低了風(fēng)機(jī)用風(fēng)量，各項(xiàng)篦冷機(jī)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)異，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 通過業(yè)主的精心操作，達(dá)到了系統(tǒng)產(chǎn)量提升、篦冷機(jī)周邊環(huán)境改善、整體運(yùn)行成本降低的良好效果，對現(xiàn)階段的四代機(jī)應(yīng)用及三代機(jī)改造具有借鑒意義。