NC型篦冷机改造为步进式篦冷机的实践

胡梦楠 王雅豪

（中国葛洲坝集团水泥有限公司，湖北 武汉 430033）

0 引言

目前，我国使用的第三代篦冷机以充气梁式为主，但是在双碳目标下，降低熟料综合能耗已成为水泥行业共识，水泥企业要想生存必须要做到降低能耗、降低排放、降低成本。空气梁可控气流篦冷机因存在单位面积处理能力不足、密封效果不好、热回收效率低、吨熟料冷却电耗偏高、易损件更换频繁等缺点，已不能适应现在的生产形势。而第四代篦冷机具有故障率低、热回收效率高、电耗低等特点，将第三代篦冷机整体改造成第四代篦冷机，提升篦冷机整体性能势在必行[1]。

熟料篦冷机升级改造，本质是消除“红河”现象，优化冷却空气的分布和熟料输送方式，不仅提高冷却系统的换热效率，而且可降低运行电耗，通过提高二次风温和三次风温增强能源使用效率，从而提高系统的熟料产能和品质[2]。本文以葛洲坝宜城水泥公司现有5000t/d水泥熟料生产线为例，介绍NC型篦冷机改造为步进式篦冷机的方法、效果。

1 存在的问题

葛洲坝宜城水泥公司现有5000t/d水泥熟料生产线采用我国第三代空气梁式NC42340型篦冷机，配液压驱动，尾部使用锤式破碎机。随着篦冷机使用时间增长和烧成系统的提产，一些影响能效的问题越来越突出，具体如下：

（1）冷却效果不佳，二次风温（1050℃左右）和三次风温（850℃左右）波动大且总体上偏低，严重影响头尾煤粉的燃烧效果，烧成系统工况稳定性略差。

（2）烧成系统提产后，篦冷机两侧“红河”现象很明显，篦冷机出口熟料温度较高（100～180℃），且熟料易磨性差。

（3）篦冷机冷却风机风量不足，冷却效率不高，导致篦板上的熟料温度较高，易损件更换频繁；篦冷机的急冷效果差[3]，其热回收效率仅63.0 %，使余热发电锅炉进风温度高达400 ℃以上。

（4）篦冷机风室间隔大，每个风室配套两台风机，风室分仓分区不合理；篦板间隙较大，易形成漏料和气流短路，漏料锁风阀密封效果不好[4]。

（5）液压系统无法满足工艺要求及其频繁电气故障，篦床各列运行不同步，篦床速度调整不灵活，无法进行厚料层操作运行，只有采取薄料层快走（料层厚度500mm左右），导致系统换热效率进一步降低。

针对我公司NC42340型篦冷机存在的上述问题，需要进行升级改造，提高篦冷机热回收效率，降低出篦冷机熟料的温度，降低维护费用，延长设备使用寿命。

2 改造方案

2.1 改造设计

篦冷机技改采用SCLW4-12×（8.4+6.4）-CM规格，篦床面积150.72m2，篦冷机活动篦床分两段，两段之间布置辊式熟料破碎机。入料口设计为台阶式固定铸造篦板，倾角设计使得在接近篦板的最下层形成一层较薄的沿输送方向缓慢移动的冷熟料层，由窑口落下的熟料在料压和重力的作用下在底层熟料上向前滑动并铺开。传动段是水平的，由液压驱动，篦床由数列组成，每列有前后两个或单个液压缸同步驱动，各列相对独立。所有列一起带动料床向前运动，然后所有列分三次分批间隔后退，由于熟料间摩擦力的作用，前端熟料被卸在出料口。

改造时充分利用原有设施，并有效减少投资，保留原篦冷机的上壳体，一段篦床布置在+0.95m平面，利用原篦冷机底框架，使用钢结构支撑。二段篦床布置在-2.15m平面，需要下挖地坑。熟料拉链机不干涉，无需改动。

2.2 改造前后参数对比

篦冷机改造前后参数对比见表1。

表1 篦冷机改造前后参数对比

2.3 安装与控制

（1）篦冷机中心线定位

以1 档两边托轮轴中心垂线找到中心点（点1 和点2），激光经纬仪放置在点1和点2的延长线上任意位置（点3）。篦冷机原底框架宽度4750mm，中心点2375mm，激光经纬仪的光点照在点5位置，测量点5到框架边沿尺寸为1675mm，中心偏移2375-1675=700mm。以同样方法用点6复核，测量中心偏移700mm，与设计值几乎无偏差，说明原篦冷机底框架中心线可做为新篦冷机底框架中心线，见图1所示。

图1 篦冷机中心线定位示意图

（2）篦冷机安装的水平控制

篦冷机安装水平度直接影响其投运后的正常运行，故在安装过程中需要高度重视，控制方法见图2所示。篦冷机支撑框架水平度检测分别见表2、表3所示。

图2 篦冷机安装的水平度控制

表2 篦冷机支撑框架的底部水平度检测（单位：mm）

表3 篦冷机支撑框架的顶部水平度检测（单位：mm）

2.4 液压控制改造

原旧液压站拆除，更换液压自动控制系统。在原站房内布置新液压站1套，液压站由电机、泵、多路比例换向阀、油缸、油箱组件等组成。油泵驱动电机75kW，共5台，4用1备；比例换向阀：额定压力25MPa；PLC电气控制系统与中控使用点对点通讯，通过液压驱动调节每个输送管道行程，提高了熟料输送效率，避免了“红河”现象发生。

2.5 中置辊式破碎机改造

采用中置辊式破碎机替代原尾部锤式破碎机，提高了熟料内部热回收效率，保证了熟料出料粒度的均匀性，有利于熟料的后续冷却。中置辊式破碎机共4个辊，转速4r/min，配套4台15kW电机，减速机为SEW行星齿轮配伞齿轮，见图3。中间两辊可正、反转控制，首辊和尾辊不允许反转，中间3#辊为下沉辊以增强破碎大块物料的能力。壳体和辊轴内设有冷却风通道，配置两台风机对其进行冷却。

图3 熟料辊式破碎机

2.6 冷却风机选型

冷却风机采用全新的变频风机，技改后的风机参数如表4所示，其中序号为12、13的风机为辊破冷却风机，不算作熟料冷却风机。改造后，熟料单位冷却风量增加至2.76Nm3/kg.cl。

表4 篦冷机冷却风机配置

3 运行效果

项目自2023年3月完成后运行至今，为验证篦冷机改造效果，公司对投产以来的运行数据进行标定、评估，并以上年同期全月的运行数据进行对比，主要参数对比结果如表5 所示。技改后，熟料产量从5880t/d 提高到6380t/d，提产8.5%，出冷却机熟料温度由133℃降低至89℃，二次风温升高135℃、三次风温升高134℃，标煤耗由96.23kg/t.cl降低至94.05kg/t.cl，降低了2.18kg/t.cl。

表5 篦冷机改造前后相关指标对比

4 结束语

本次技改应用SCLW4-12×(8.4+6.4)-CM 规格篦冷机，在原NC4234型篦冷机的基础上，从尾置辊式破碎机更换为中置辊式破碎机、液压站与PLC电气控制和冷却风机换为变频风机等方面进行整改。改造后，烧成系统的二次风温升高135℃、三次风温升高134 ℃，熟料产量提高到6380t/d，提产8.5 %；出冷却机熟料温度降低至89 ℃；标煤耗由96.23kg/t.cl降低至94.05kg/t.cl，降低了2.18kg/t.cl。实践证明，第四代篦冷机表现出良好的节能降碳作用，值得推广。