配置中置輥式破碎機的第四代篦冷機的工藝設(shè)計

侯振光，張良宏，楊春，孟凡星

1 引言

2008年以前建設(shè)的水泥生產(chǎn)線，大都采用了第三代往復(fù)推動篦式冷卻機，由于系統(tǒng)運行時間已久，第三代篦冷機普遍存在出篦冷機熟料溫度高、機械故障率高、電耗高及備品備件更換頻繁等問題。我公司研發(fā)的第四代步進(jìn)式穩(wěn)流篦冷機具有熱交換率高、冷卻效果好、電耗低、余熱發(fā)電量高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用在新建及改造水泥生產(chǎn)線項目中。水泥廠篦冷機系統(tǒng)的改造一般通過局部優(yōu)化（如更換篦床、更換破碎機、調(diào)整部分配風(fēng)等）和全面升級（如更換為帶中置或尾置輥式破碎機第四代步進(jìn)式篦冷機）進(jìn)行，本文僅探討整機更換為冷卻效果更好的帶中置輥式破碎機的第四代步進(jìn)式篦冷機（以下簡稱中置第四代篦冷機）的工藝設(shè)計。

2 改造設(shè)計內(nèi)容

中置第四代篦冷機的技改項目涵蓋結(jié)構(gòu)框架利舊、基礎(chǔ)更新、設(shè)備及風(fēng)管更換或利舊等，改造難度較大，對工藝設(shè)計的要求較高。

在中置第四代篦冷機改造項目中，工藝設(shè)計的主要任務(wù)是將新設(shè)備布置于原有的結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，重新實現(xiàn)料流、氣流的連通，實現(xiàn)系統(tǒng)改造的目標(biāo)。工藝設(shè)計時，還應(yīng)加強與結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等各專業(yè)的溝通，保證新設(shè)備或風(fēng)管與現(xiàn)有電纜橋架、電纜溝及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等不會產(chǎn)生碰撞，使設(shè)計的方案更具合理性、可操作性及經(jīng)濟性。

整機更換為中置第四代篦冷機改造項目工藝設(shè)計的主要內(nèi)容如圖1、圖2所示，主要包括：

圖1 某中置第四代篦冷機改造項目平面布置圖

圖2 某中置第四代篦冷機改造項目剖面布置圖

（1）拆除原篦冷機、破碎機、傳動裝置等，布置新的中置第四代篦冷機。

（2）拆除原風(fēng)機群，布置新的風(fēng)機群。

（3）拆除原液壓裝置，布置新的液壓系統(tǒng)。

（4）設(shè)計新篦冷機與原有窯門罩、至煤磨取風(fēng)管、至余熱發(fā)電取風(fēng)管、至廢氣處理取風(fēng)管等的銜接。

（5）設(shè)計與篦冷機相連接的溜子。

（6）布置篦冷機上殼體檢修門、一段雙重門及檢視窗等的檢修平臺。

3 改造設(shè)計要點

3.1 篦冷機一、二段標(biāo)高的確定

中置第四代篦冷機的輥式破碎機位于中部，將篦冷機分為兩段，兩段之間的高差為3.1～3.4m。篦冷機二段的大部分改造項目位于±0.000m平面以下，而槽式輸送機所在地坑標(biāo)高在-4.500～-5.000m，這決定了篦冷機二段的標(biāo)高范圍。篦冷機一、二段標(biāo)高的確定需要綜合考慮篦冷機與其上下游設(shè)備、風(fēng)管及溜子等的合理連接。

3.1.1 一段標(biāo)高的確定

篦冷機一段標(biāo)高一般在0.500～3.000m，其確定原則如下：

（1）保證篦冷機上殼體與窯頭平臺的梁不發(fā)生碰撞。

（2）保證窯門罩下部的篦冷機接口角度≮45°。

（3）保證篦冷機與余熱發(fā)電、煤磨取風(fēng)等熱風(fēng)管道的對接角度≮40°。

（4）盡量利用原有篦冷機的底框架或基礎(chǔ)墩。

3.1.2 二段標(biāo)高的確定

篦冷機二段標(biāo)高一般在±0.000～-2.900m，設(shè)計時應(yīng)盡可能抬高二段篦冷機所在標(biāo)高，以減少土建費用。確定二段標(biāo)高應(yīng)重點考慮以下幾點：

（1）篦冷機底部與槽式輸送機導(dǎo)料槽之間應(yīng)有足夠的安裝高度，方便安裝溜子。

（2）篦冷機的兩側(cè)都有結(jié)構(gòu)柱，結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)有樁基承臺、天然地基承臺等形式，其大小與埋深不同。篦冷機二段基礎(chǔ)頂面不應(yīng)低于結(jié)構(gòu)柱承臺的上表面，若將結(jié)構(gòu)柱承臺暴露于外，既不美觀，也存在一定的安全風(fēng)險。

（3）二段篦冷機下殼體進(jìn)風(fēng)口一般都在±0.000m平面以下，需注意結(jié)構(gòu)的地梁，確保風(fēng)機與篦冷機之間的風(fēng)管在地梁之上。

（4）二段篦冷機降至±0.000m平面以下，會影響原有±0.000m平面至槽式輸送機地坑的梯子，設(shè)計時要確保工人進(jìn)入地坑的凈空≥2.2m。

如圖2所示，某中置第四代篦冷機改造項目一段標(biāo)高為1.896m，二段標(biāo)高為-1.550m。

3.2 篦冷機風(fēng)機群的布置

（1）保證風(fēng)機至篦冷機的風(fēng)管盡可能平順，風(fēng)機出口與風(fēng)管之間要有足夠的過渡段。

（2）每臺風(fēng)機四周要有足夠的巡檢空間，新的風(fēng)機群一般布置在寬度為6～8m的框架一側(cè)，如圖1、圖3所示。

（3）篦冷機風(fēng)機消音器不能與現(xiàn)場的電纜橋架、原有風(fēng)管等碰撞。常見的風(fēng)機消音器有矩形與圓形兩種形式，前者比后者更節(jié)省空間，因此更有利于保證風(fēng)機周邊的巡檢空間。

（4）當(dāng)風(fēng)機布置在柱軸網(wǎng)線之間時，需仔細(xì)查閱原生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖，查看地梁的標(biāo)高及位置。

（5）現(xiàn)場查看時，還需特別注意是否有電纜溝穿越車間內(nèi)部，如有則需實測其寬度、位置及走向。設(shè)計前需與電氣設(shè)計人員溝通，如電纜溝要保留，風(fēng)機布置時應(yīng)避開電纜溝，如圖3所示。

3.3 篦冷機液壓站的布置

大多數(shù)篦冷機改造項目仍利用原有液壓站房，當(dāng)長度不足時，可適當(dāng)加長原液壓站房，如圖3所示。但也有部分現(xiàn)場沒有液壓站房，或原有液壓站房影響風(fēng)機的布置，或影響巡檢，則需要新建液壓站房，如圖1所示。液壓站房的大小確定及布置原則如下：

圖3 某中置第四代篦冷機改造項目±0.000m平面基礎(chǔ)圖

（1）液壓站房應(yīng)盡量布置在篦冷機設(shè)備中部的位置，兼顧篦冷機一、二段的液壓油管的布置。

（2）保證液壓站設(shè)備四周留出≥800mm的巡檢空間。

（3）液壓站油泵電機一般朝向外側(cè)門，出油管一般朝向篦冷機設(shè)備，既方便液壓油泵電機的檢修，又可減少液壓油管的總長度。

（4）液壓站的出油軟管應(yīng)該設(shè)置在-0.300m～-0.500m的地溝內(nèi)，如圖4所示。如布置在±0.000m平面之上，液壓油管會鋪滿地，既不美觀，也影響巡檢通道，如圖5所示。

圖4 液壓管路鋪設(shè)在地溝內(nèi)

圖5 液壓管路鋪設(shè)在地面上

（5）液壓油站的控制柜及輥式破碎機的控制柜一般放置于液壓站房內(nèi)，確定液壓站房的大小時需考慮放置控制柜的空間。

（6）液壓油管管路的布置與設(shè)計，需兼顧油管走向順暢、美觀及方便巡檢。

3.4 其他設(shè)計細(xì)節(jié)

3.4.1 與熱風(fēng)管道的對接

與篦冷機相連接的熱風(fēng)取風(fēng)口包括余熱發(fā)電高溫及低溫取風(fēng)口、煤磨取風(fēng)口及廢氣風(fēng)口。改造項目大多是實現(xiàn)篦冷機與原有熱風(fēng)管道的局部對接。工藝設(shè)計時應(yīng)盡量保證連接風(fēng)管的角度≥40°，否則應(yīng)采取增加空氣炮等措施，防止風(fēng)管內(nèi)積灰，如圖6所示。

新增的熱風(fēng)管道應(yīng)根據(jù)其所處溫度段，在管道內(nèi)采取合適的耐高溫、耐磨、保溫措施，并盡可能與改造項目現(xiàn)場措施保持一致。無特殊要求時，可按如下原則設(shè)計：

（1）余熱高溫取風(fēng)口（溫度范圍350℃～450℃），使用（50～70）mm隔熱材料+（50～100）mm耐高溫耐磨澆筑料，如圖6所示。

（2）余熱低溫及煤磨取風(fēng)口（溫度范圍250℃～350℃），使用～25mm耐磨、耐高溫陶瓷涂層。

（3）廢氣風(fēng)口（溫度范圍200℃～250℃）不作處理，僅作外保溫。

新增熱風(fēng)管道需穿過原有樓層時，應(yīng)綜合考慮原有結(jié)構(gòu)梁的布置。風(fēng)管的走向、大小按“不能破壞主梁、盡量不破壞次梁、只鑿除部分樓板”的原則確定，如圖6所示。

圖6 某中置第四代篦冷機改造項目剖面圖

3.4.2 推“雪人”裝置的布置

篦冷機推“雪人”裝置一般布置在窯頭車間的第一根軸網(wǎng)處，其所在高度一般為4～7m，需注意避免推“雪人”裝置與結(jié)構(gòu)梁柱相碰。

推“雪人”裝置運行時，如遇較大“雪人”，“雪人”會產(chǎn)生較大的水平推力，可能會對推“雪人”裝置的鋼支架產(chǎn)生破壞，可考慮將推“雪人”裝置的尾部支在1號窯墩面上，如圖7所示。

3.4.3 輥式破碎機檢修的安排

一般輥式破碎機有4支破碎輥，不同規(guī)格的篦冷機輥式破碎機檢修空間需求不同，設(shè)計時需留有檢修空間。改造項目如空間不足，應(yīng)至少保證留有能抽出1～2支破碎輥的空間，其余破碎輥可在篦冷機內(nèi)移至相同位置后抽出。

輥式破碎機從非電機側(cè)更易抽出，因此設(shè)計時應(yīng)盡量考慮將輥式破碎機非電機側(cè)布置于預(yù)留檢修區(qū)域側(cè)。檢修區(qū)域上方宜設(shè)置1～2臺10t的電動葫蘆，如圖6所示。

3.4.4 槽式輸送機的改造

中置第四代篦冷機僅在設(shè)備尾部有卸料口，因此原槽式輸送機尾部有～30m長度多余，可截掉，如圖7所示。

圖7 某中置第四代篦冷機改造項目剖面圖

3.4.5 篦冷機卸料溜子的改造

不同的改造項目，篦冷機出料口與槽式輸送機導(dǎo)料槽之間的高度不同。當(dāng)此高度≥1m時，應(yīng)考慮使用階梯溜子或靴型溜子，如圖8所示，以減少磨損與揚塵；溜子材料應(yīng)選用耐磨板，以提高使用壽命。

3.4.6 回灰溜子的改造

回篦冷機的熟料灰包括窯頭密封護(hù)罩的回灰及在篦冷機與煤磨之間新增的旋風(fēng)筒的回灰。前者位于篦冷機的前端面，該回灰的溜子在進(jìn)入篦冷機前端面的內(nèi)襯材料后，底部應(yīng)高于固定篦床1.1m以上；后者一般位于篦冷機二段，該回灰的溜子在進(jìn)入篦冷機二段的內(nèi)襯材料后，底部應(yīng)高于固定篦床0.8m以上，同時回灰溜子的角度宜≥45°。

3.4.7 篦冷機卸料處收塵風(fēng)管的改造

收塵點的位置應(yīng)盡可能靠近篦冷機的落料點，否則易引起揚塵。部分現(xiàn)場新篦冷機的長度比原有篦冷機短，新篦冷機安裝后，落料點與原收塵風(fēng)管距離較遠(yuǎn)，此種情況下，必須同時對收塵風(fēng)管進(jìn)行改造。

3.4.8 篦冷機周邊檢修平臺的設(shè)計

篦冷機周邊檢修平臺包括上殼體與下殼體的檢修平臺，上殼體檢修平臺主要用于巡檢一段空氣炮、頭端檢視窗、側(cè)部工業(yè)電視、側(cè)檢視窗、側(cè)檢修門以及二段側(cè)檢修門、尾端檢視窗等。下殼體檢修平臺主要用于一段雙重門進(jìn)出、下殼體檢視窗觀察等。檢修平臺的設(shè)計宜采用整體連通形式（如圖1所示），既美觀又方便工人巡檢。

4 結(jié)語

帶中置輥式破碎機第四代步進(jìn)式穩(wěn)流篦冷機改造項目的改造內(nèi)容多，工藝設(shè)計難度大。在工藝設(shè)計前期，現(xiàn)場查勘階段應(yīng)注重收集圖紙資料，注意現(xiàn)場電纜橋架與電纜溝的位置及走向等；在設(shè)計階段應(yīng)合理布置風(fēng)機群、液壓站及各檢修平臺，注意避開梁柱結(jié)構(gòu)；在項目實施后，應(yīng)驗證改造的效果，對出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行整改，以保證改造項目的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)最優(yōu)。