步进式冷却机技术及其在节能改造中的应用

李程伟

合肥水泥研究设计院（230051）

环保节能

步进式冷却机技术及其在节能改造中的应用

李程伟

合肥水泥研究设计院（230051）

步进式冷却机的原理和结构均不同于以往的推动篦式冷却机，具有运作可靠、热回收效率高、安装维护方便、运行维护成本低的优点，已广泛应用于水泥熟料生产线的技术改造。这里结合工程实践，对步进式冷却技术在改造中的应用作简单介绍。

冷却机；步进式；技术改造

0 概述

步进式冷却机是水泥行业新型冷却设备，其原理和结构均不同于以往的推动篦式冷却机，对我国水泥工业用冷却机的发展具有划时代意义。目前，步进式冷却机以先进的技术、极低的运行维护成本,被用户广泛接受。

以往的推动篦式冷却机（又称第一代篦冷机、第二代篦冷机、第三代篦冷机），以篦板往复运动来推动熟料运动，存在篦板磨损大、漏料、整机高度高（土建费用高）、热回收效果差等劣势，目前正逐步被市场淘汰。

1 步进式冷却机的结构和工作原理

步进式冷却机采用全新的输送原理和结构，完全颠覆了传统的熟料输送理念。步进式冷却机由若干条平行的熟料输送列向单元(或称输送道)组成，其运动方式为：首先各输送道同时向熟料输送方向移动（冲程向前），然后各输送道单独或交替地进行反向移动（冲程向后）。按照冷却机生产能力来配置输送道的数量，各输送道相互靠紧，组成冷却机。该冷却机的篦板完全没有磨损，无漏料，整机高度降低3～4米，热回收效率高（能耗低），各项性能指标均居国内外领先水平。

WHEC型步进式能冷却机具有高效率的熟料输送系统，料床上下不设置输送部件，零部件少，因此维护费用和零部件的磨损明显减少。无漏料的篦床设计不需要粉尘清理装置，使冷却机大大减少了熟料下落高度及机身结构高度，减少了土建投入费用。步进式冷却机采用标准设计，组装后运至现场，大大减少了旧线改造的时间。

1）固定式进料口

步进式冷却机进料口为高效能组件，进口端两侧浇注耐火混凝土挡料墙，将进料口宽度收窄，使窑头落下的熟料能够均匀地分布在宽度较窄的进料口内的全部通道上。

步进式冷却机采用斜平面,设一个中心区独立供风、环形区流量阀调节进风量的供风方式，采用小块细缝篦板的WKID系统。这样的设计具有如下特点：①坚固的易于安装的组合结构,可用于各种形式的篦冷机技术改造；②“马蹄形”冷却面,防止冷风泄漏,供风均匀；③采用中心区直接供风,强力冷却，提高熟料质量和易磨性；④环形区采用流量阀调节进风量的供风方式，减少冷风量，增强了供风均匀性，提高二次风温；⑤细缝篦板，斜平面布置,促进熟料运动,布料均匀。

2）输送系统

WHEC型步进式冷却机由若干条平行的熟料输送列向单元组成，每条列向单元均由滚轮支撑，各列向单元相互靠紧，组成冷却机。列向单元组合时平行布置,每个单元的移动速度可以调节，也可单独通冷风，从而保证熟料冷却机的效果。此外，在冷却机两侧的列向单元上的熟料输送速度和冷却风量也可以调节，使熟料得以冷却，阻止“红河”现象的生成。

3）通风原理

步进式冷却机熟料层内部没有输送部件，整个料层底部面积均可通风，而且每个单元下设一个空气流量调节阀，使熟料得以均匀冷却，热回收好。

4）驱动系统

步进式冷却机采用液压驱动，其数量根据列向单元的数量而定，驱动系统装置采用标准件，不需维护或调节。液压缸可使每一条列向单元尽可能达到长冲程，由一台集成连续定位测量系统对冲程长度进行控制。

2 WHEC型步进式冷却机技术改造应用实例

2.1 芜湖华扬水泥1200t/d改造

芜湖华扬水泥有限公司(原杨山水泥厂)于2006年建成投产,熟料冷却选用的是LBT1000型第三代篦冷机。运转一年后，篦冷机运转效率低、故障率高、维护成本高等缺陷便充分暴露出来。为解决这些问题，我院于2008年12月为该厂做了技术改造：采用新研制的WHEC-1000型步进式冷却机技术对该篦冷机系统进行了整体改造,仅仅用20d时间完成了设备的安装调试,于2008年12月28日投产。

改造后，设备运转率大大提高，相对窑的运转效率达到99%，一年内没更换任何备件，年节约备件费用30万元。

2.2 万年青水泥4#窑冷却机改造

万年青水泥厂4#窑（∮4×56m）生产线采用LBT32225水平推动式篦冷机。1998年开始建设，1999年12月投产。改造前，产量在2000～2300t/ d。设备故障多，运转率低，热效率低。

2011年，用WHEC-2500步进式高效冷却机替代LBT32225篦冷机，完全拆除原有篦冷机，重新制作设备基础。由于步进式冷却机的整体安装方便性，45d时间便完成了旧设备的拆除和新设备的安装。改造后，产量提高到2500t/d，热回收效率大于70%，运作率98%以上。

2.3 亚东集团武汉亚鑫水泥厂冷却机系统改造

武汉亚鑫2500t/d生产线采用SCQ-1174篦式冷却机，篦床有效面积71m2,设计产量3000t/d,二段传动，有部分固定梁采用空气梁，活动梁无空气梁，2007年9月28日投产。由于受当时技术水平的限制，在篦冷机设计、加工上存在一定的缺陷。技术改造后，冷却剂不仅可提高热回收效率和系统可靠性，减少维修维护费用，而且能满足水泥厂增产的要求。

存在的主要问题：①产量低于3000t/d，是生产线提高产量的瓶颈。②二、三次风温低，热回收效果差。③传动装置不可靠。传动装置的零部件每年大修两次基本全部更换，不到四年的时间内出现传动主轴断裂四次。④冷却效果差，出篦冷机的熟料温度正常生产时接近200℃。⑤漏料严重，有部分红料，下壳体烧红现象时有发生，篦板磨损大，更换较多。⑥发电量不高，平均吨熟料发电约20kWh。

改造方案：利用原有篦冷机地坑及链斗机，采用WHEC型步进冷却机（加尾部辊式破碎机）替代原有SCQ-1174篦冷机。

技术改造于2012年2月,包括旧设备拆除及基础制作，3月10日完成。2012年3月11日开始进行设备安装及非标制作，4月18日点火试生产。

改造后，没有发生因步进式冷却机引起的停窑事故。经过两年的生产使用，产量稳定在3300t/d，冷却效果良好，二次风温稳定在1100℃以上，三次风温稳定在950℃以上，辊式破碎机运行正常。吨熟料发电量从20kWh提高到29～31kWh。

改造后经济效益分析：①减少了备件消耗，每年节约20万元；②提高了二、三次风温，每年节约了煤耗2727吨，每年节约资金190万元；③提高余热发电量每吨熟料平均10kWh,折合约495万元,整个改造年节约资金705万元。

[1]何平,巩晓亮,许平娟,华俊.WHEC-5500型步进式高效冷却机的研制与应用[J].四川水泥,2011,06.

[2]许平娟,何平,巩晓亮,华俊.WHEC-5500步进式高效冷却机的应用与技术经济分析[J].水泥工程,2011,06.

[3]何平,巩晓亮,田艺.WHEC-5500步进式高效冷却机的开发设计[J].建材技术与应用,2011,09.