姜 兵

（中國中材國際工程股份有限公司（南京），南京 211100）

在水泥嚴重過剩的局面下，水泥企業(yè)要想生存必須解決“三個降低”的問題，即降低能耗、降低排放、降低成本。圍繞水泥企業(yè)存在問題，我們制定了一系列裝備改造方案，以達到節(jié)能、降耗、降本的目的，其中，第三代篦冷機改為第四代篦冷機，是非常有效的方案之一。

1 第三代篦冷機的弊端和第四代篦冷機的技術創(chuàng)新

1.1 第三代篦冷機的弊端

目前我國水泥工廠使用篦冷機絕大部分是第三代篦冷機，現有第三代篦冷機運行時間大約5至35年左右，設備老化，故障率高。第三代篦冷機一直存在冷卻效果不佳的問題，成為生產中的一個制約與瓶頸。而第三代機固有的結構特點，也導致生產中出現漏料與磨損等問題，最終體現在二、三次風溫偏低，設備維修維護工作量大；特別是余熱發(fā)電的應用實施，如果沒有足夠的蒸汽量與蒸汽溫度，發(fā)電量將無法保證，隨著水泥裝備不斷發(fā)展，新技術、新裝備不斷出現，第四代列式篦冷機解決了第三代篦冷機存在問題。

1.2 第四代列式篦冷機技術創(chuàng)新點

第四代列式篦冷機，采用行走地板式（Walkingfloor）輸送原理，實現熟料的水平輸送；采用熟料自保護篦板，大大延長篦板使用壽命；具有獨特的縱向密封結構，保證篦床無漏料運行；采用模塊化設計，有效降低安裝，運輸成本；進料端采用固定篦床可控充氣系統，實現熟料驟冷，有效提高熱回收效率；活動篦床加裝自調節(jié)流量閥，適時調節(jié)冷卻風量，有效適應篦床上物料的粒度和厚度不均勻的工況，提高冷卻風的使用效率；采用熟料輥式破碎機，使用壽命長，出料粒度均勻。

第四代列式篦冷機具有“三高一低”性能，即高冷卻效率，高輸送效率和高運轉率，超低磨損。改造前后設備參數見表1。

云南某2 500t/d熟料水泥生產線項目建于2010年，設計生產能力2 500t/d水泥熟料，經過業(yè)主的不斷改進和優(yōu)化操作，產量可達到2 800t/d左右，該線篦冷機存在上述問題，因此業(yè)主擬對該熟料線篦冷機實施技改，將其改造為技術先進成熟的第四代列式篦冷機。下面我們以云南某2 500t/d熟料水泥生產線為例，說明第三代篦冷機改為第四代篦冷機后，給水泥制造商帶來的技術革新及創(chuàng)造的經濟效益。

表1 改造前后篦冷機參數

2 改造方案優(yōu)、缺點

2.1 改造方案優(yōu)點

（1）四代機篦板，采用料層自保護技術，壽命＞5年，理論上無需更換，遠遠大于第三代機篦板1年壽命，大大降低了篦板備件費用。

（2）四代機運轉率＞95%，實現免維護，對于因第三代機故障而經常停窯的生產線有極大優(yōu)勢。

（3）四代機通過窯口下料端固定篦床的特殊設計，真正實現熟料驟冷；結合每塊篦板下的自動風量調節(jié)閥，保證最終出料溫度，降低后續(xù)熟料輸送，存儲費用，降低后續(xù)熟料破碎粉磨功耗。

（4）四代機采用步進式輸送原理，篦床分列運行，每列安裝單獨的驅動液壓缸與位移傳感器，可以縮短兩側篦床的行程，減緩兩側物料運行速度，有效避免“紅河”。

（5）四代機單位熟料冷卻風量約為1.8Nm3/kg.cl～1.9Nm3/kg.cl，相比第三代機2.2Nm3/kg.cl～2.4Nm3/kg.cl的冷卻用風量大大降低，節(jié)約了系統電耗。

（6）四代機熱回收效率約提高1%～2%，將使系統熱耗降低約22.572kJ/kg.cl（5.4kcal/kg.cl）～45.144（10.8kcal/kg.cl），對應煤耗大大降低。

（7）取消原第三代機灰斗鎖風裝置，可以縮短拉鏈機長度，降低拉鏈機投資，同時減少了漏風點。

（8）結合熟料輥式破碎機改造，實現破碎機2年免維護。避免第三代機半年就需更換錘頭產生的費用，并使熟料破碎電耗降低約40%。

2.2 改造方案缺點

（1）一次性投資較大。

（2）液壓傳動系統比三代篦冷機復雜。

3 改造方案

3.1 改造目標

（1）滿足產量：2 800t/d～3 000t/d；

（2）出篦冷機熟料溫度：≤環(huán)境溫度+65℃；

（3）延長篦冷機維護周期，整機2年基本無需維護，活動床篦板壽命＞4年；

（4）輥破整機2年免維護；

（5）余熱發(fā)電取風溫度：350℃～400℃；

3.2 改造方案

將原篦冷機拆除更換為中材裝備南京LANE型第四代篦冷機LANE0609C，保留原篦冷機第一段殼體上部，保留原第二段上下殼體，更換原第三代機篦床為新型四代機步進式水平篦床，尾部錘破改為輥破，并對應增加殼體；利用原風機8臺，新增風機2臺，見圖1。

3.2.1 設備部分

（1）篦床。

原第三代機篦床整體拆除，更換為第四代步進式列向篦床。篦床共一段，寬度為3.6m，分為6列。

下料口處采用高效分區(qū)固定篦床，實現熟料驟冷，保證足夠的熱量回收，二次風溫高且穩(wěn)定。

一段篦床由原2.7m拓寬至3.6m，結合厚料層操作，保證高溫段足夠的熱量回收，提高三次風，及余熱發(fā)電溫度。

（2）殼體。

原第一段篦床從原2.7m拓寬至3.6m，對應制作下殼體，上殼體至篦床上部1m處拓寬，其余部分保留，與窯頭罩接口不變。

原第二段篦床殼體充分利用，保留上下殼體，在內部制作支撐結構，用于支撐新式篦床。

原篦床第一段上殼體尾部位置，制作余熱發(fā)電取風口。

（3）傳動。

配置一套液壓傳動，裝有3個進口REXROTH液壓泵，6個進口Parker比例調節(jié)閥。篦床運動全程實時監(jiān)控位移，配置6個德國BALLUFF非接觸式位移傳感器。

配置帶觸摸顯示屏控制柜，采用PID閉環(huán)控制，實現篦床精確運行。

圖1 第三代機篦床改造為第四代篦冷機示意圖

（4）拖輪支撐裝置。

每列篦床采用拖輪支撐，相比四連桿機構，潤滑點數量僅為其1/5。大大降低潤滑的故障率。

（5）熟料輥式破碎機。

篦床尾部配置熟料輥破。熟料輥破為南京院在國內首創(chuàng)，至今已銷售近百臺，產品成熟。運行電耗為錘破40%，輥套壽命＞2年，并新開發(fā)了輥子間距可調技術。

3.2.2 風機部分

利用原風機8臺，新增風機2臺。風機配置見表2。

表2 改造后風機配置表

3.2.3 澆注料部分

原篦冷機第一段拆除篦床以上約1m澆注料，第二段拆除篦床以上約0.5m澆注料，篦床安裝完畢后依據新篦床補齊襯砌，尾部輥破處，新砌筑澆注料。

3.2.4 電氣部分

（1）液壓部分。

液壓驅動功率為55kW，共3臺，2用1備。

（2）風機部分。

①新購風機2臺，功率分別為110kW，250kW。包含抽屜柜、電纜、電動執(zhí)行器和風門等。

②利用原風機8臺，功率分別為90kW三臺，132kW三臺，110kW兩臺。

3.2.5 土建部分

（1）篦床支撐基礎，充分利用原篦冷機基礎，通過鋼框架焊接，實現新篦冷機基礎改造；

（2）新加風機，以及原風機移位，重新制作基礎；

（3）尾部輥破，拆除原輥破基礎，重新制作鋼平臺基礎；

（4）液壓站，新作一混凝土基礎。

3.2.6 工藝非標

（1）原風機與篦冷機連接，利用部分原有風管，新加風機新制作非標管道；

（2）上殼體、余熱風管、煤磨風管等的過渡部分；

（3）檢修平臺、爬梯（利用部分原檢修平臺）。

3.3 改造工期

設計、制造周期：3.5個月。

停車施工時間：25d（從澆注料與篦床清除干凈，且沒有其他干涉項目，可以全面開展施工開始計時）。

四代機采用模塊化設計，所有篦板、密封、風閥等全部在工廠內組裝在列式篦床之上，然后以模塊的形式整體發(fā)運至現場，可以大大節(jié)約安裝時間。

3.4 改造設備表（見表3）

表3 改造設備表

4 品質保證

預計通過改造，配合業(yè)主合理的生產操作，整條生產線可達到的技術參數見表4。

表4 改造后性能保證表

5 性能保證的條件

（1）入篦冷機的熟料溫度：1 350℃～1 400℃；

（2）熟料立升重：1 200g/l～1 300g/l；

（3）熟料產量在篦冷機額定產量下；

（4）出窯熟料顆粒粒度：＞25mm占比＜20%，＜5mm占比＜30%；

（5）出篦冷機熟料溫度的測量：用篩選25mm以下圓形熟料顆粒進行測量，超過25mm的顆粒不多于10%；

（6）風溫的測量：需要在窯況穩(wěn)定運行的前提下進行；

（7）測試工作：在窯況穩(wěn)定運行的前提下，進行72h測試，測量的平均值達到保證性能指標，說明改造已經達到目標；

（8）調試和驗收均需在乙方現場技術人員的指導下進行；

（9）安裝完成投產后，如因甲方設備問題和非乙方原因，影響到篦冷機進行正常的考核或不能達到性能指標，在三個月的時間內若乙方還不能調整至正常的考核狀態(tài)，則視為乙方通過考核驗收，甲方應支付安裝調試款。

6 經濟效益分析

篦冷機四代機改造，優(yōu)勢主要體現在提高設備運轉率，減少設備維護費用，降低系統熱耗，降低電耗方面。

6.1 經濟效益（見表5）

表5 改造經濟效益分析（萬元/年）

6.2 經濟效益計算

（1）運轉率提升體現的收益（按產量2 800t/d計）。

假設設備運轉每年提高10d，則熟料產量共提升2 800t，按每噸熟料250元，利潤10%計，則增加收入70萬元/年。

（2）四代機維護費用降低。

設原第三代機篦板每年更換一次，篦板單價按4萬元/t計，篦板護板總計約15t，則篦板備件費用約60萬元/年。

四代機縱向密封約7t，單價按5萬元/t計，壽命＞3年，以3年計，則每年密封備件費用約11.7萬元。

累計，單篦床一處，四代機與第三代機相比，節(jié)約備件費用約48.3萬元/年。

實際上，第三代機除篦板需要每年更換外，其他零部件也需要定期更換，如篦板梁，傳動軸密封等，四代機沒有這些部件，不會產生此類維護費用。

（3）節(jié)煤費用。

以四代機相比第三代機熱效率提高1%計，則多回收熱量為15.048kJ/kg.cl（3.6kcal/kg.cl），根據經驗燒成系統熱耗降低與篦冷機熱效率的提高值約為1.5倍關系，則系統熱耗降低22.572kJ/kg.cl（5.4kcal/kg.cl）。

以日產量2 800t，全年生產330d計，則全年降低熱耗0.5×10～10kcal，設用煤低位熱值22 990kJ/kg（5 500kcal/kg），則一年節(jié)煤約910t。

設煤單價500元/t，則一年節(jié)煤費用45.5萬元。

（4）節(jié)電費用。

以改造后余熱發(fā)電提高1kWh/t.cl，以產量2 800t/d計，全年生產330d計，則全年節(jié)電約1×2 800×330=924 000kWh。按1kWh電0.5元錢計，則余熱發(fā)電全年節(jié)約電費約46.2萬元。

綜上所述，僅從提高設備運轉率，減少維護，降低熱耗，降低電耗的方面考慮，改造后四代機與原第三代機相比，產生直接經濟效益約210萬元/年。改造全部費用750萬元，大約3.5年左右能收回全部投資。

《綠色工廠評價通則》國家標準正式發(fā)布

近日，為加快推進制造強國建設，實施綠色制造工程，積極構建綠色制造體系，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司提出，中國電子技術標準化研究院聯合鋼鐵、石化、建材、機械、汽車等重點行業(yè)協會、研究機構和重點企業(yè)等共同編制了GBT36132-2018綠色工廠評價通則國家標準正式發(fā)布。這是我國首次制定發(fā)布綠色工廠相關標準。

標準明確了綠色工廠術語定義，從基本要求、基礎設施、管理體系、能源資源投入、產品、環(huán)境排放、績效等方面，按照“廠房集約化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化、能源低碳化”的原則，建立了綠色工廠系統評價指標體系，提出了綠色工廠評價通用要求。標準的發(fā)布將有利于引導廣大企業(yè)創(chuàng)建綠色工廠，推動工業(yè)綠色轉型升級，實現綠色發(fā)展。