LANE 型第四代篦冷机在淄博山水公司的应用

李金柱

（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏 南京211100）

0 引言

LANE 型第四代篦冷机，是中国中材国际股份有限公司（南京）（以下简称：中材国际（南京））开发的新型第四代列式篦冷机，采用步进式（Walking-floor）输送原理，可实现水泥熟料的厚料层水平输送；篦板采用熟料自保护技术，使用寿命大于5 年；具有独特的纵向密封结构，保证篦床无漏料运行；采用标准化设计，有效降低安装、运输成本；进料端采用固定篦床可控充气系统， 实现熟料骤冷，有效提高热回收效率，活动篦床加装自调节流量阀，适时调节冷却风量，有效适应篦床上物料的粒度和厚度不均匀的工况， 提高冷却风的使用效率；采用熟料辊式破碎机，使用寿命长，出料粒度均匀， 可以根据业主需要布置在篦冷机的中部或尾部。

LANE 型四代机，结合大固定篦床及厚料层操作的特点，可以获得高冷却效率和稳定工况输出；机械结构精细设计，保证了高输送效率和高运转率以及超低磨损。 经过多条生产线的运行实践，证明中材国际 （南京）LANE 型四代机综合技术指标先进、运行良好，可以为业主带来良好效益。

1 项目简述

淄博山水公司共有2 条5 000 t/d 新型干法水泥熟料生产线， 原配置第三代充气梁式篦冷机，改造前两个线产量基本维持在5 900 t/d，但是篦冷机出料温度高，达（170～200） ℃，二、三次风温偏低，运行过程中存在热回收效率低的问题。另外经过多年运行，原三代机机械故障多、检修复杂、备件用量大、维护成本高等诸多问题愈发凸显，严重制约生产能力的提升和产品质量的提高。 为解决这些问题，淄博山水公司决定对篦冷机进行改造，并选择2#线作为执行试点。

淄博山水公司本次改造， 经多方考察比较后，选择采用中材国际 （南京）LANE 型第四代篦冷机并将整个改造项目交由中材国际（南京）来实施执行。

中材国际(南京)结合业主希望提产至6 300 t/d的需求， 全面分析核算了烧成系统的设备配置情况，对窑尾废气处理、原料粉磨、生料入窑系统、煤磨、煤粉输送、熟料输送等工段的能力余量进行核算，给出了对应的调整改造方案。 在烧成系统其他配套设备能力满足的情况下，提出篦冷机整体改造方案：

（1）原三代篦冷机整体拆除；

（2）采用LANE 型四代机，面积配置满足6 300 t/d熟料产量；

（3）篦床分两段，采用中置辊式破碎机结构；

（4）液压系统全部更换，配套中置辊破四代机两段篦床驱动；

（5）从节能和技术进步的角度考虑，风机全部更换并采用经优化的高效风机。

2 方案优势

改造后LANE 型四代机采用步进式（Walkingfloor）输送原理，采用厚料层设计理念，无论在工艺性能方面还是机械性能方面都具有明显优点。

2.1 工艺性能方面

（1）大面积固定篦床+厚料层+风量调节阀，真正实现熟料骤冷，在保证冷却效果的同时，提高熟料质量，热回收效果提高，大幅度提升中间风温。

（2）热效率可达75%，将使系统热耗降低约10～15 kcal/kg 熟料，煤耗大大降低。

（3）冷却效果好，可以保证篦冷机出料温度满足65 ℃+环境温度条件。

（4）采用中置辊破方案，能将大块熟料在篦冷机中段破碎，又利用第二段篦床的冷却风将其心部热量充分交换出来，保证熟料的完全冷却，同时最大限度支持余热发电。

2.2 设备性能方面

（1） 改造后四代机实现同窑运转率100%，保证了系统的连续稳定运行，实现免维护。

（2）改造后四代机采用步进式输送原理，篦床分列运行，每列单独驱动，可以调节两侧篦床的速度，有效避免红河。

（3）四代机篦板采用料层自保护技术，寿命大于5 年，大于原三代机篦板1 年寿命，且四代机篦板无需耐热钢铸造，篦板备件费用可降低90%。

（4）可以取消原三代机灰斗锁风装置，降低对应备件费用，同时减少漏风点。

（5）结合熟料辊式破碎机改造，实现破碎机2年免维护。避免三代机半年就需更换锤头产生的费用，并使熟料破碎电耗降低约40%～50%。

3 改造前后设备参数

改造前后设备参数对比见表1。

表1 改造前后篦冷机主要设计参数

4 具体改造方案

拆除原篦冷机， 整体更换为中材国际 （南京）LANE08X09c+0706a 型中置辊破第四代篦冷机。

采用中辊破后，四代机篦床分两段，两段间有约3 m 的高差，故第一段下部采用钢基础，提高约1.1 m，第二段所在车间整体下挖约2 m 深，用于提供篦冷机检修空间，并布置第二段冷却风机。

4.1 篦冷机主体

4.1.1 篦床

改造后第四代篦冷机采用步进式列向篦床，篦床共两段，第一段篦床分为8 列，宽度为4.8 m，第二段篦床分7 列，宽度为4.2 m。

下料口处采用高效分区固定篦床，配置高阻力柯恩达篦板，实现熟料骤冷，保证足够的热量回收，二次风温高且稳定。

4.1.2 中置辊破

中置辊破布置在两段篦床之间， 辊破型号为PGM4×4 800，破碎宽度 4.8 m，共 4 根破碎辊。辊轴为中空结构，采用风冷结构，可以在600 ℃工况环境下运行。 辊轴正常工作模式如图1 所示。

图1 辊轴工作模式

4.1.3 传动

配置一套液压传动， 分布控制两段篦床运动，一段4 个VIKES 柱塞泵，8 个 Parker 比例调节阀，二段 4 个 VIKES 柱塞泵，7 个 Parker 比例调节阀。

篦床运动全程实时监控位移，一段、二段均配置8 个BALLUFF 非接触式位移传感器。

配置带触摸显示屏控制柜， 采用PID 闭环控制，实现篦床精确运行。

4.1.4 工艺接口

窑头罩、余风出口等保持不变，与原来风管接口对应。

余热发电采用双风口结构，风口位置结合新篦冷机配风及温度分布重新设计。

4.1.5 配套新的干油集中润滑装置和电控柜。

4.1.6 下料段使用原有液压推杆装置（调节安装位置）。

4.2 风机部分

新购风机14 台，其中辊破冷却风机2 台（1 台为备用），改造后风机全部变频控制，辊破冷却风机不变频。 配风设计见表2。

4.3 土建部分

（1）冷却机第一段基础，在原基础上做钢结构平台，高度约1.1 m；

（2）冷却机第二段整体下挖约深2 m 地坑，并制作篦冷机基础；

（3）风机基础重新建造；

（4）液压站基础利用基础扩建。

表2 配风设计方案

5 改造运行考核情况

5.1 产量

考核期间，生料投料量稳定在（402~413） t/h，平均值为409.7 t/h，按照业主方提供的当日熟料产量统计值，考核期间的熟料平均产量为6 285 t/d。

5.2 出冷却机熟料温度

篦冷机出料温度采用测温枪测量温度范围，考核期间每两小时测量一次，3 d 总测量次数为36 次，最终取平均温度。由图2 数据可看出，标定期间平均环境温度为2 ℃，出篦冷机平均熟料温度为48.7 ℃。

图2 篦冷机出料温度

5.3 二、三次风温度

考核期间内，每两小时由中控操作人员通过参数曲线，记录下当段时间内的平均二次风温、三次风温。 经统计，3 天考核期间内， 平均二次风温1 192 ℃，平均三次风温 1 078 ℃，见图 3。

图3 二、三次风温

5.4 篦冷机用风量

标定各冷却风机，测得总标况风量为543 030 Nm3/h，按照标定当天熟料产量6 296 t/d 计算， 折合单位熟料标况风量为2.07 Nm3/kg.cl，各风机风量对比，用柱状图4 表示。

图4 篦冷机用风量对比

5.5 热回收效率

依据GB/T 26281—2010《水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法》测量计算热回收效率。以用煤量计算出理论所需空气量， 再减去一次风、燃烧器的送煤风风量，计算出二、三次风量。煤粉热值取为当天煤样分析的平均值，二、三次风温及熟料产量按照当天统计值进行计算，考核期间每天进行一次热回收效率计算，最终结果取三次计算的平均值。 考核期间计算得出的篦冷机热效率分别为77.6%、75.1%和 76.3%， 三次计算的平均值为76.3%，大于75%热效率要求。

综合考核时期数据， 结合业主提供改造前数据，获得改造前后技术参数对比，见表3。

表3 改造前后技术参数对照表

6 需要改善的问题

标定期间， 篦冷机单位熟料标况风量为2.07 Nm3/kg.cl，单位用风量偏大。 根据以往项目的经验，中材国际（南京）四代篦冷机单位用风量应该控制在（1.7～1.9） Nm3/kg.cl 范围内，既能保证足够的冷却风量，也能避免用风的浪费。考核期间，篦冷机出料温度偏低，不到50 ℃，可以将篦冷机后段风量根据实际工况进行调整优化。

至2020 年3 月，该线产量已达6 500 t/d，篦冷机设备运行稳定，用风量没有增加，而出料温度小于80 ℃。

7 结语

淄博山水公司LANE 型第四代篦冷机改造，解决了原篦冷机出料温度高、 设备维护量大的问题，同时提升二、三次风温和余热发电量，降低了风机用风量，各项篦冷机相关技术指标表现优异，达到国内先进水平。 通过业主的精心操作，达到了系统产量提升、篦冷机周边环境改善、整体运行成本降低的良好效果，对现阶段的四代机应用及三代机改造具有借鉴意义。