進(jìn)入到本世紀(jì)以來，隨著新型干法水泥生產(chǎn)線的不斷建設(shè)，對(duì)那些生產(chǎn)技術(shù)落后、能耗高、污染嚴(yán)重的回轉(zhuǎn)窯企業(yè)進(jìn)行提產(chǎn)降耗技術(shù)改造的步伐也在加快。對(duì)這些生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造的方案是根據(jù)不同工廠的自然條件和生產(chǎn)技術(shù)條件，對(duì)燒成系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是改造原有窯尾系統(tǒng)為預(yù)熱分解系統(tǒng)，改造回轉(zhuǎn)窯的傳動(dòng)裝置提高轉(zhuǎn)速，改造回轉(zhuǎn)窯窯頭和窯尾的密封裝置，增加窯頭罩至預(yù)分解系統(tǒng)的三次風(fēng)管，改造熟料的冷卻系統(tǒng)，此外還需對(duì)煤粉制備、計(jì)量、窯頭窯尾燃燒系統(tǒng)，以及廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，大幅度提高回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量，降低熱耗。  

回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線的技術(shù)改造是個(gè)系統(tǒng)工程，技改效果的優(yōu)劣直接取決于燒成系統(tǒng)的各個(gè)方面的設(shè)計(jì)是否先進(jìn)可靠。根據(jù)筆者在技術(shù)改造實(shí)踐中的體會(huì)，隨著產(chǎn)量的提高，確定一個(gè)合理的冷卻機(jī)改造方案，以達(dá)到投資少、改造方便快捷、熱回收效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、熟料質(zhì)量好的目的，反倒經(jīng)常成為確定整體方案中的一個(gè)難題。  

北京四方聯(lián)科技有限責(zé)任公司先后開發(fā)了十一項(xiàng)與各種冷卻機(jī)改造相關(guān)的專利技術(shù)，可以對(duì)各種形式的冷卻機(jī)進(jìn)行改造，滿足產(chǎn)量提高、能耗降低的要求。  

1 對(duì)單筒冷卻機(jī)的改造——復(fù)合式冷卻技術(shù)  
對(duì)于原來已經(jīng)采用單冷機(jī)的生產(chǎn)線，當(dāng)改造后熟料產(chǎn)量大幅度提高時(shí)，原有的單冷機(jī)往往無法滿足要求。更換更大的單冷機(jī)或篦冷機(jī)不僅投資大，而且由于廠房、基礎(chǔ)、空間位置、工藝流程等限制使其難以實(shí)現(xiàn)，而且更換大單冷機(jī)方案時(shí)，還存在無法對(duì)熟料進(jìn)行急冷的缺點(diǎn)。因此目前廣泛應(yīng)用的改造技術(shù)為我公司開發(fā)的復(fù)合式冷卻專利技術(shù)。應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改造的工藝布置見圖1。  

1.1 實(shí)施方案  
（1）、保持原單冷機(jī)不動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況將單冷機(jī)進(jìn)料端截短；  
（2）、將窯頭罩下料溜子改成一臺(tái)專門設(shè)計(jì)的篦式冷卻機(jī)；  
（3）、篦冷機(jī)與單冷機(jī)之間用我公司專利密封技術(shù)連接。 

 
1   應(yīng)用復(fù)合式冷卻技術(shù)改造單筒冷卻機(jī)            


1.2 技術(shù)特點(diǎn):  

（1）、實(shí)現(xiàn)了出窯熟料高溫下的急冷。當(dāng)熟料溫度在1250℃時(shí)，C3S礦物不穩(wěn)定，只有急冷可阻止C3S晶體長大，有利于熟料的早期強(qiáng)度及易磨性改善；當(dāng)將熟料迅速冷卻到1080℃以下時(shí)還可以使MgO和C3A大部分地留在玻璃體內(nèi)，有利于熟料的安定性的改善及抗化學(xué)侵蝕能力；  

（2）、有效地利用了窯頭罩下的空間，有效地利用了單冷機(jī)的土建基礎(chǔ)和廠房，節(jié)省土建投資；  

（3）、大幅度降低了入單冷機(jī)的熟料溫度，有效地保護(hù)了單冷機(jī)的筒體，提高了入料端的耐火磚壽命。單冷機(jī)段的耐火磚可以設(shè)計(jì)得很短，相對(duì)增加了揚(yáng)料區(qū)段，提高了單冷機(jī)的熱交換效果，提高了揚(yáng)料勺的壽命，減少了單冷機(jī)的負(fù)荷；  

（4）、提高了二、三次風(fēng)溫度，有利于窯的穩(wěn)定操作和熱量回收，降低燒成系統(tǒng)的熱耗，進(jìn)一步提高產(chǎn)量；  

（5）、冷卻空氣用量少，冷卻機(jī)無余風(fēng)排出或排出余風(fēng)量較小，并可以方便地引入煤粉制備系統(tǒng)，與篦冷機(jī)相比減少了余風(fēng)排出收塵系統(tǒng)的大量投資及運(yùn)行中的電耗，減少了粉塵對(duì)環(huán)境的污染；  

（6）、篦冷機(jī)采用充氣梁篦床、防漏料篦板、防紅河篦板、防雪人篦板等全新的專利技術(shù)設(shè)計(jì),保證了篦冷機(jī)的冷卻效果，徹底消滅雪人、紅河及邊部漏料現(xiàn)象；  

（7）、采用了與其它篦冷機(jī)不同的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)參數(shù)，使得其運(yùn)轉(zhuǎn)率極大地提高，使用安全可靠。  

2 對(duì)多筒冷卻機(jī)的改造——復(fù)合立式冷卻技術(shù)  

對(duì)于原已采用多筒冷卻機(jī)的生產(chǎn)線，或窯頭罩下部空間較大的生產(chǎn)線，當(dāng)大幅度提高熟料產(chǎn)量時(shí)，同樣會(huì)遇到類似于單冷機(jī)改造時(shí)存在的問題，這時(shí)可采用北京我公司開發(fā)的復(fù)合立式冷卻專利技術(shù)。  

2.1 實(shí)施方案  
（1）、拆除原有多筒冷卻機(jī)；  
（2）、新增或更換大窯頭罩，并將窯頭罩落料豎井底部改成一臺(tái)專門設(shè)計(jì)的篦式冷卻機(jī)；  
（3）、出篦冷機(jī)的熟料入立式冷卻機(jī)（固定布置，類似于立窯的冷卻帶，底部強(qiáng)制通風(fēng)冷卻）。  

2.2 技術(shù)特點(diǎn):  
   

 復(fù)合立式冷卻機(jī)除具有復(fù)合式冷卻機(jī)的上述技術(shù)特點(diǎn)外，還具有料層更厚（遠(yuǎn)大于現(xiàn)有的各類型篦式冷卻機(jī)），停留時(shí)間更長，熱交換更為直接、充分，冷卻速度快、效果好，空氣用量少，占地少，投資少，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，可靠性好，有利于環(huán)保等特點(diǎn)。  

3 對(duì)推動(dòng)篦式冷卻機(jī)的改造——可控流充氣梁篦式冷卻機(jī)改造技術(shù)、不漏料篦式冷卻機(jī)改造技術(shù)  
   

 對(duì)各種傳統(tǒng)形式的推動(dòng)篦式冷卻機(jī)，可以采用上述兩種篦冷機(jī)改造技術(shù)，即可控流充氣梁冷卻技術(shù)和不漏料冷卻技術(shù)，現(xiàn)分述如下。  

3.1 可控流充氣梁篦式冷卻機(jī)改造技術(shù)  
往復(fù)推動(dòng)式篦冷機(jī)長期以來一直是現(xiàn)代水泥廠熟料燒成系統(tǒng)配套的主要設(shè)備。對(duì)早期采用篦冷機(jī)的生產(chǎn)線，采用一、二代推動(dòng)篦式技術(shù)的較多，即使采用了第三代篦冷機(jī)技術(shù)，由于該項(xiàng)技術(shù)也在不斷地加以改進(jìn)提高，原有技術(shù)也逐漸落后。當(dāng)熟料產(chǎn)量提高時(shí)，應(yīng)用我公司經(jīng)過多年研究開發(fā)的可控流充氣梁篦式冷卻機(jī)技術(shù)對(duì)原有篦冷機(jī)進(jìn)行改造，主要技術(shù)特點(diǎn)是采用高冷卻效率、高熱回收效率的充氣梁裝置，采用高阻力、高氣流穿透性以及防紅河、防雪人、防邊部漏料等專利技術(shù)篦板，以及我公司在技術(shù)改造中總結(jié)出的特殊設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)參數(shù)，可提高運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，提高冷卻效率和熱回收率，滿足提產(chǎn)要求。改造后采用厚料層操作技術(shù)，使冷卻風(fēng)與熱熟料有充分的熱交換，增加風(fēng)料接觸面積和延長接觸時(shí)間。厚料層冷卻工藝提高了單位篦床面積的冷卻能力，使傳統(tǒng)的篦冷機(jī)不用增加或增加較少的篦床面積，即可適應(yīng)改造后的提產(chǎn)要求。由于篦板受到了溫度較低的冷料層的保護(hù)，避免與紅熱熟料直接接觸而受到熱損壞。  

對(duì)于具備較好技術(shù)條件的工廠，結(jié)合自動(dòng)化控制可以進(jìn)一步保證改造后篦冷機(jī)的性能穩(wěn)定、安全操作。例如可以采用篦板推動(dòng)速度控制、鼓風(fēng)量控制和余風(fēng)排放控制，并以冷卻機(jī)篦下壓力、供風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管壓力、窯頭壓力的綜合數(shù)值作為控制依據(jù)，大大提高冷卻機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。  

3.2 不漏料篦式冷卻機(jī)改造技術(shù)  
 我公司不斷把握篦冷機(jī)發(fā)展的最新技術(shù)，最新開發(fā)成功了一種新的冷卻機(jī)即不漏料式冷卻機(jī)，并已為國內(nèi)六家水泥工廠冷卻機(jī)的改造提供了該項(xiàng)技術(shù)服務(wù)。  

不漏料冷卻機(jī)的特點(diǎn)是全部篦板為固定式，在冷卻機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不運(yùn)動(dòng)，只負(fù)責(zé)向熟料供應(yīng)冷卻用風(fēng)，而推動(dòng)熟料運(yùn)動(dòng)的任務(wù)則全部由埋入熟料中的若干個(gè)輥式轉(zhuǎn)動(dòng)部件完成。由于篦冷機(jī)內(nèi)沒有活動(dòng)篦板，因此不會(huì)產(chǎn)生越磨越大的間隙，不會(huì)造成熟料的泄漏，因此大大簡化了篦下的結(jié)構(gòu)形式，此外生產(chǎn)時(shí)輥式轉(zhuǎn)動(dòng)部件與篦板之間永遠(yuǎn)存在熟料層，不會(huì)對(duì)篦板造成磨損，大大提高了篦板的使用壽命。從生產(chǎn)效果來看，這種冷卻機(jī)提高了熟料冷卻效率，降低了熟料熱耗，降低了冷卻風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)的電耗，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，維護(hù)量少，節(jié)能效果顯著。  

該種冷卻機(jī)還有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是可以很方便地實(shí)現(xiàn)篦床面積的擴(kuò)大，可以象拼積木似的對(duì)篦床進(jìn)行拼接，非常方便，因此當(dāng)通過技術(shù)改造使熟料產(chǎn)量提高時(shí)，或想進(jìn)一步降低熟料冷卻機(jī)出料溫度時(shí)，對(duì)篦冷機(jī)的改造非常容易。此外，由于該種篦冷機(jī)布置高差低，無灰斗、鎖風(fēng)閥、拉鏈機(jī)等，對(duì)第三代篦冷機(jī)的改造也非常地方便，可以在基本不用改動(dòng)原有篦冷機(jī)的前提下，在出料端增加一小段不漏料的篦冷機(jī)，并適當(dāng)改造鼓風(fēng)和余風(fēng)排出系統(tǒng)即可。  

目前我公司開發(fā)的不漏料式篦冷機(jī)，已在SJH、QJ、LH、LX等多個(gè)工廠的冷卻機(jī)改造中成功投入使用，規(guī)模為600t/d～1500t/d，并正在為CH 廠改造一臺(tái)600t/d 不漏料篦冷機(jī)，為YH廠制造一臺(tái)1000t/d的不漏料篦冷機(jī)。   
                        
傳統(tǒng)篦式冷卻機(jī)應(yīng)用不漏料技術(shù)進(jìn)行改造后達(dá)到的產(chǎn)量指標(biāo)       表1
 

  
4、冷卻機(jī)技術(shù)改造案例  

4.1 利用復(fù)合式冷卻技術(shù)改造單冷機(jī)  
TH水泥有限責(zé)任公司特種水泥廠是一條余熱發(fā)電窯系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ4.0×80m，單筒冷卻機(jī)規(guī)格為Φ3.5×36m，改造前窯頭密封為迷宮+摩擦片式，窯尾和單冷機(jī)密封為石墨塊式。生產(chǎn)中存在的主要問題是：熱耗高，產(chǎn)量低，未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。窯頭、窯尾和單冷機(jī)漏風(fēng)、漏灰嚴(yán)重，工人操作環(huán)境差；單冷機(jī)出料端揚(yáng)塵嚴(yán)重，出料溫度高，不得已在單冷機(jī)出料端增設(shè)了一臺(tái)提升機(jī)，專門用于降低熟料溫度和減少揚(yáng)塵；系統(tǒng)操作不穩(wěn)定，水泥熟料強(qiáng)度低、質(zhì)量差，發(fā)電量小。  

針對(duì)上述問題，該廠決定采用北京四方聯(lián)公司復(fù)合式冷卻機(jī)和復(fù)合式密封專利技術(shù)。改造用了9天的時(shí)間完成。僅應(yīng)用上述技術(shù)，熟料產(chǎn)量由改造前的23～24t/h提高至26～27t/h，熱耗由改造前的1800 kcal/kg熟料降至1460kcal/kg熟料。改造前后效果對(duì)比見表1。   
                         改造前后生產(chǎn)使用效果對(duì)比                    表2

                              

4.2 利用可控流充氣梁技術(shù)改造推動(dòng)篦式冷卻機(jī)  

LN水泥廠為日產(chǎn)2000t熟料的水泥生產(chǎn)廠，篦冷機(jī)原是第二代富勒型篦式冷卻機(jī)，采用孔式篦板、分室供風(fēng)，投產(chǎn)運(yùn)行十幾年來，一直存在操作料層較薄、出料溫度較高、篦板壽命短等問題。后對(duì)窯頭罩改造后，三次風(fēng)的取風(fēng)點(diǎn)從篦冷機(jī)改至窯頭罩后，篦冷機(jī)的上述問題更為突出，且有“紅河”現(xiàn)象出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了燒成系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。  

后該廠對(duì)燒成系統(tǒng)實(shí)施全面的技術(shù)改造，并由北京四方聯(lián)公司對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行了換代改造，第一段篦床全部采用魚骨形充氣梁分區(qū)供風(fēng)、高阻力篦板、低漏料篦板和側(cè)吹篦板等第三代篦冷機(jī)技術(shù)；第二段篦床仍采用分區(qū)供風(fēng)、孔式篦板技術(shù)，只對(duì)風(fēng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。  

（1）、主要改造項(xiàng)目  
a、本次改造主要是在冷卻機(jī)的熱端，即第一段篦床來完成的，改造后原設(shè)備外殼、基礎(chǔ)均不需要作改動(dòng)。第一段篦床前部第1~7排篦板為固定篦床，均采用固定充氣梁、高阻力控制流篦板。這種篦板可有效降低料層阻力變化不均時(shí)對(duì)熟料冷卻效果的影響，保持較高的熱交換效率（料層阻力變化不均的主要原因是熟料粒度變化、粗細(xì)料離析等）。篦板進(jìn)風(fēng)壓力9000Pa、出口壓力600~800Pa、風(fēng)速40~42m/s，可滿足600~800mm厚度料層的操作要求。為使固定床上的物料向前運(yùn)動(dòng)，防止“堆雪人”等現(xiàn)象的發(fā)生，前七排固定床是向下傾斜布置的，并在第一排篦板上方300mm處設(shè)置了4臺(tái)空氣炮。  

b、第一段篦床后部第8~28排篦板為固定活動(dòng)篦床，其中固定充氣梁共計(jì)11排，活動(dòng)充氣梁共計(jì)10排，兩種篦板相間布置，活動(dòng)充氣梁固定在活動(dòng)框架上。所有充氣梁均為箱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部分割成若干個(gè)空氣通道，活動(dòng)充氣梁固定通風(fēng)管之間采用可撓伸偏轉(zhuǎn)裝置來連接，該裝置既可滿足活動(dòng)篦板往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密閉不漏風(fēng)，又能克服篦床沉降、跑偏等現(xiàn)象。篦板進(jìn)風(fēng)壓力8000Pa、出口風(fēng)壓700~800Pa，風(fēng)速35~36m/s,可滿足500~600mm厚料層操作的要求。  

為避免“紅河”現(xiàn)象的發(fā)生，在第一段篦床的細(xì)料側(cè)加裝了側(cè)吹篦床，以充分冷卻高溫細(xì)料。側(cè)吹篦板的出風(fēng)口是向上傾斜的，傾角則正好保證能夠吹向紅料區(qū)，提高冷卻效果，并減少了對(duì)底部冷卻風(fēng)的影響。  

c、篦板布置及風(fēng)機(jī)配備見圖4。 
  
（2）、改造效果
改造后的篦冷機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了生產(chǎn)需要。 
                          技術(shù)改造效果                                表3

 
4.3 利用不漏料篦式冷卻機(jī)改造技術(shù)改造推動(dòng)篦式冷卻機(jī)
SJH水泥有限責(zé)任公司是一條日產(chǎn)1000t熟料的水泥生產(chǎn)廠，熟料實(shí)際產(chǎn)量在1200t/d左右。篦冷機(jī)是第三代充氣梁篦式冷卻機(jī)，改造前就已暴露出熱耗較高，熟料出料溫度高等問題。后該廠擬將生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力改造至1500t/d以上。受各種因素的影響，該廠準(zhǔn)備分階段改造燒成系統(tǒng)的各工藝環(huán)節(jié)，并委托北京四方聯(lián)公司對(duì)篦冷機(jī)先期進(jìn)行改造，改造原則是滿足達(dá)到1500t/d時(shí)熟料冷卻要求。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原有的工藝布置情況及原有篦冷機(jī)的設(shè)備情況，我們對(duì)改造后的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的熱工計(jì)算，對(duì)設(shè)備改造方案進(jìn)行了認(rèn)真的研究論證。采取了如下的改造方案，見圖5。

（1）、保留原有的篦冷機(jī)，底部拉鏈機(jī)和入熟料庫的鏈斗輸送機(jī)的布置不變，熟料破碎機(jī)后移3780mm，下移825mm；破碎機(jī)基礎(chǔ)按照原土建基礎(chǔ)圖施工，但基礎(chǔ)標(biāo)高相應(yīng)地降低；原篦冷機(jī)的鏈幕隨破碎機(jī)一起移動(dòng)；

（2）、在破碎機(jī)與原有篦冷機(jī)之間增加一段不漏料篦式冷卻機(jī)，不漏料篦冷機(jī)自帶傳動(dòng)裝置，設(shè)備基礎(chǔ)按照新增部分的土建基礎(chǔ)圖施工；

（3）、增加一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，用于新增不漏料篦冷機(jī)段的鼓風(fēng)；

（4）、改造余風(fēng)排出系統(tǒng)，增加余風(fēng)排出系統(tǒng)的處理能力。
改造完成后，熟料的出料溫度明顯下降。由于燒成系統(tǒng)提產(chǎn)降耗改造還未完全實(shí)施，因此待燒成系統(tǒng)改造完成后，在將改造前后的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比后公布。 
  

圖5  利用不漏料篦式冷卻技術(shù)改造傳統(tǒng)推動(dòng)篦式冷卻機(jī)

5 結(jié)語

從目前已經(jīng)發(fā)展到的技術(shù)水平來看，對(duì)各種形式冷卻機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，我們都可以得到一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理、投資節(jié)省、改造周期短的改造方案，為水泥工廠的提產(chǎn)降耗提供技術(shù)上的支持。