0 前言
中材株洲水泥有限公司是中國中材股份有限公司(1893.HK)的全資子公司，隸屬于中國中材集團，是國家重點扶持的大型水泥集團之一。公司年產200萬t的新型干法水泥熟料生產線，于2008年10月30日點火投產，并配套建設了9MW的純低溫余熱閃蒸發電系統。該生產線自生產運行以來，燒成系統運行情況良好，正常投料量350～360t/h;但篦冷機系統運行效果差，從而影響窯系統的正常運行，并致使余熱發電效果不理想(目前發電量僅為設計能力的55%左右)等。因此對其實施了技術改造，并獲得了滿意的技改效果。
1 篦冷機存在的主要問題
(1)篦冷機紅河現象頻現，進而出現燒壞篦板、風室漏紅料等情況，造成活動大梁、一段、二段滑動密封板、限位開關被燒壞。正常生產情況下，出篦冷機熟料溫度在200℃左右，熟料冷卻效率低的問題相當嚴重。而且處理篦冷機堆“雪人”問題需要一個過程，經常給窯系統的穩定造成影響，嚴重時甚至造成停窯事故。
(2)篦冷機操作控制一段油壓7～8MPa，一室壓力為-4.4～-5.0kPa，二、三段油壓10MPa左右(最高不超12MPa)的正常范圍時，由于窯頭罩負壓偏高(-100～-200Pa)，導致窯頭排風機閥門開度無法充分打開，只能控制在38%～42%，因此通過余熱發電系統的熱風量過少，造成發電量嚴重偏低。
(3)篦冷機共17 臺冷卻風機，其中一段11 臺(57.06，57.07，57.08a，57.08b，57.09a，57.09b，57.10a，57.10b，57.11，57.12，57.13)，二段3臺變頻風機(57.14，57.15，57.16)，三段3 臺(57.17，57.18，57.19)。操作控制中，一段的57.11，57.12，57.13這三臺風機過流，其中57.11風機過流最為嚴重，無法全開(額定電流164A，風門70%時電流達170A左右)運行;二段的57.14風機因過流不能全開，最大只能到45Hz，其余2臺風機控制在46～50Hz;三段的三臺風機控制在40～30Hz。篦冷機前面8臺風機全部為9系列前向風機。根據水泥行業多年的使用經驗，前向風機存在性能曲線陡(風量隨壓力變化顯著)、高效區間窄(風機實際上通常在低效率下工作)等特性，不適合作為篦冷機冷卻風機。由于設計配置的篦冷機風機不合適，造成篦冷機內部耐熱鋼部件使用周期短，停窯更換部件的事件頻發，降低了系統運轉率，既影響產量，也增加了運行成本。
(4)篦冷機篦下第八風室框架梁托輪為箱式結構，由于箱座與篦下室料斗落差小，物料堆積，多次因滾輪不轉造成篦床受力大，造成液壓系統高壓跳停和滾輪損壞，存在設備隱患。
(5)設計中在篦冷機二段偏后位置開一個口，同時為余熱發電和煤磨提供熱風，運行中存在“爭風”現象，造成煤磨熱風和余熱發電熱風都不足，發電負荷偏低。
2 改造方案
為查找上述問題根源，2010年我公司邀請中材水泥各公司以及中材國際(南京)、金通靈風機和四平風機等單位的技術專家，通過對篦冷機系統及其風機設備熱工標定結果的研討和分析，發現篦冷機本身及其配套風機均存在有較大問題;據此制定了符合實際的改造方案，且于2011年開始逐步組織技改實施。
(1)增加焊接篦板。即將相鄰兩排固定篦板間的靠近護板的一塊活動篦板改成固定的焊接篦板，且將該篦板焊接在兩塊相鄰的固定篦板上面，詳見圖1。焊接篦板處熟料不易下漏，而且可使熟料輸送速度變慢，延長冷卻時間，這樣篦床兩側的篦板和護板接觸的熟料溫度低，使篦板和護板更耐磨。
(2)將原護板改為組合式護板，這樣不需要打掉澆筑料即可實施更換耐磨板，并易于保證和易于調整護板和篦板之間的間隙符合要求，詳見圖2。這樣澆注料只需從殼體澆注到護板中間的立筋即可，即澆筑量可比原來減少75mm左右。
(3)為了解決篦冷機篦下第八風室框架托輪積料、影響運行的隱患，將第三段傳動主軸下的托輪改為圖3所示的傳動托輪。
(4)為解決堆雪人問題，本次改造增加了一套篦冷機推雪人處理裝置，詳見圖4。其中機械部分包含平臺、托輪、推板、托磚板、雙口板、連接板等，液壓部分含液壓站、電控箱、液壓油管、油缸、接近開關、通水管等。本裝置安裝后可將雪人推走，有效解決因雪人問題影響窯系統工況，避免造成停窯事故。
(5)針對部分風機電機過流而導致閥門無法全開的問題，將篦冷機57.11，57.12，57.13等風機更換成后向型風機(更換前后對比見表1)，同時將風機電機更換成大功率電機，以增加冷卻風壓和風量，從而提高篦冷機的冷卻能力。
(6)針對煤磨和余熱鍋爐爭風問題，給篦冷機增加了煤磨取風管道(要求閥門、膨脹節耐溫不低于400℃);對余熱發電取風管道和AQC鍋爐進余風管道叉管進行了處理，見圖5。其中：改造風管新增閥門(Φ20000mm電動百葉閥)1臺(含平臺);改造風管新增膨脹節有： 200000mm×208550mm×6000mm(內襯耐熱澆注料后約500mm)，Φ200000mm × 6000mm，Φ106000mm×100500mm，Φ106000mm×6000mm(內襯耐熱澆注料后~500mm)。
3 改造效果
(1)改造后經過調試和近一年的運行，篦冷機系統的電氣設備、風機、耐熱鋼、耐火材料等使用正常，沒有明顯的破損現象;基本不再出現“紅河”現象，熟料冷卻效果有明顯改善，出料溫度降到了1500℃以下;篦冷機冷卻風機運行狀況基本在設計范圍內并能夠滿足生產需要，所有風機閥門開度均可達到100%;增加的推雪人裝置運行正常，對篦冷機出現“雪人”現象能及時給以處理，為生產線正常運行提供了有力保障;第八風室框架梁托輪沒再出現過因為積料影響托輪運行的問題;篦冷機篦板、護板等耐熱鋼備件運行正常，未出現異常磨損。
(2)窯臺時達到5800t/d并實現了長期穩定運行，質量穩定，且比較容易操作。
(3)余熱發電窯頭鍋爐的進氣溫度平均在280～3000℃，解決了與煤磨的“爭風”問題，產汽量相比改造前有較大提高，運行的平均負荷在700000kW/h左右，與改造前相比增加了約105000kW/h的負荷，效果明顯。