2500t/d生產(chǎn)線第三代篦冷機(jī)改造為第四代篦冷機(jī)及經(jīng)濟(jì)效益

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(yán)重過剩的局面下，水泥企業(yè)要想生存必須解決“三個(gè)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(dá)到節(jié)能、降耗、降本的目的，其中，第三代篦冷機(jī)改為第四代篦冷機(jī)，是非常有效的方案之一。

1 第三代篦冷機(jī)的弊端和第四代篦冷機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新

1.1 第三代篦冷機(jī)的弊端

目前我國水泥工廠使用篦冷機(jī)絕大部分是第三代篦冷機(jī)，現(xiàn)有第三代篦冷機(jī)運(yùn)行時(shí)間大約5至35年左右，設(shè)備老化，故障率高。第三代篦冷機(jī)一直存在冷卻效果不佳的問題，成為生產(chǎn)中的一個(gè)制約與瓶頸。而第三代機(jī)固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也導(dǎo)致生產(chǎn)中出現(xiàn)漏料與磨損等問題，最終體現(xiàn)在二、三次風(fēng)溫偏低，設(shè)備維修維護(hù)工作量大；特別是余熱發(fā)電的應(yīng)用實(shí)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(shù)、新裝備不斷出現(xiàn)，第四代列式篦冷機(jī)解決了第三代篦冷機(jī)存在問題。

1.2 第四代列式篦冷機(jī)技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

第四代列式篦冷機(jī)，采用行走地板式（Walkingfloor）輸送原理，實(shí)現(xiàn)熟料的水平輸送；采用熟料自保護(hù)篦板，大大延長篦板使用壽命；具有獨(dú)特的縱向密封結(jié)構(gòu)，保證篦床無漏料運(yùn)行；采用模塊化設(shè)計(jì)，有效降低安裝，運(yùn)輸成本；進(jìn)料端采用固定篦床可控充氣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熟料驟冷，有效提高熱回收效率；活動(dòng)篦床加裝自調(diào)節(jié)流量閥，適時(shí)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)量，有效適應(yīng)篦床上物料的粒度和厚度不均勻的工況，提高冷卻風(fēng)的使用效率；采用熟料輥式破碎機(jī)，使用壽命長，出料粒度均勻。

第四代列式篦冷機(jī)具有“三高一低”性能，即高冷卻效率，高輸送效率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率，超低磨損。改造前后設(shè)備參數(shù)見表1。

云南某2 500t/d熟料水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目建于2010年，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2 500t/d水泥熟料，經(jīng)過業(yè)主的不斷改進(jìn)和優(yōu)化操作，產(chǎn)量可達(dá)到2 800t/d左右，該線篦冷機(jī)存在上述問題，因此業(yè)主擬對該熟料線篦冷機(jī)實(shí)施技改，將其改造為技術(shù)先進(jìn)成熟的第四代列式篦冷機(jī)。下面我們以云南某2 500t/d熟料水泥生產(chǎn)線為例，說明第三代篦冷機(jī)改為第四代篦冷機(jī)后，給水泥制造商帶來的技術(shù)革新及創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 改造前后篦冷機(jī)參數(shù)

2 改造方案優(yōu)、缺點(diǎn)

2.1 改造方案優(yōu)點(diǎn)

（1）四代機(jī)篦板，采用料層自保護(hù)技術(shù)，壽命＞5年，理論上無需更換，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三代機(jī)篦板1年壽命，大大降低了篦板備件費(fèi)用。

（2）四代機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率＞95%，實(shí)現(xiàn)免維護(hù)，對于因第三代機(jī)故障而經(jīng)常停窯的生產(chǎn)線有極大優(yōu)勢。

（3）四代機(jī)通過窯口下料端固定篦床的特殊設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)熟料驟冷；結(jié)合每塊篦板下的自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，保證最終出料溫度，降低后續(xù)熟料輸送，存儲(chǔ)費(fèi)用，降低后續(xù)熟料破碎粉磨功耗。

（4）四代機(jī)采用步進(jìn)式輸送原理，篦床分列運(yùn)行，每列安裝單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)液壓缸與位移傳感器，可以縮短兩側(cè)篦床的行程，減緩兩側(cè)物料運(yùn)行速度，有效避免“紅河”。

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

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

（7）取消原第三代機(jī)灰斗鎖風(fēng)裝置，可以縮短拉鏈機(jī)長度，降低拉鏈機(jī)投資，同時(shí)減少了漏風(fēng)點(diǎn)。

（8）結(jié)合熟料輥式破碎機(jī)改造，實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)2年免維護(hù)。避免第三代機(jī)半年就需更換錘頭產(chǎn)生的費(fèi)用，并使熟料破碎電耗降低約40%。

2.2 改造方案缺點(diǎn)

（1）一次性投資較大。

（2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)比三代篦冷機(jī)復(fù)雜。

3 改造方案

3.1 改造目標(biāo)

（1）滿足產(chǎn)量：2 800t/d～3 000t/d；

（2）出篦冷機(jī)熟料溫度：≤環(huán)境溫度+65℃；

（3）延長篦冷機(jī)維護(hù)周期，整機(jī)2年基本無需維護(hù)，活動(dòng)床篦板壽命＞4年；

（4）輥破整機(jī)2年免維護(hù)；

（5）余熱發(fā)電取風(fēng)溫度：350℃～400℃；

3.2 改造方案

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

3.2.1 設(shè)備部分

（1）篦床。

原第三代機(jī)篦床整體拆除，更換為第四代步進(jìn)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(shí)現(xiàn)熟料驟冷，保證足夠的熱量回收，二次風(fēng)溫高且穩(wěn)定。

一段篦床由原2.7m拓寬至3.6m，結(jié)合厚料層操作，保證高溫段足夠的熱量回收，提高三次風(fēng)，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(yīng)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(nèi)部制作支撐結(jié)構(gòu)，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(fēng)口。

（3）傳動(dòng)。

配置一套液壓傳動(dòng)，裝有3個(gè)進(jìn)口REXROTH液壓泵，6個(gè)進(jìn)口Parker比例調(diào)節(jié)閥。篦床運(yùn)動(dòng)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控位移，配置6個(gè)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(shí)現(xiàn)篦床精確運(yùn)行。

圖1 第三代機(jī)篦床改造為第四代篦冷機(jī)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(jī)構(gòu)，潤滑點(diǎn)數(shù)量僅為其1/5。大大降低潤滑的故障率。

（5）熟料輥式破碎機(jī)。

篦床尾部配置熟料輥破。熟料輥破為南京院在國內(nèi)首創(chuàng)，至今已銷售近百臺(tái)，產(chǎn)品成熟。運(yùn)行電耗為錘破40%，輥套壽命＞2年，并新開發(fā)了輥?zhàn)娱g距可調(diào)技術(shù)。

3.2.2 風(fēng)機(jī)部分

利用原風(fēng)機(jī)8臺(tái)，新增風(fēng)機(jī)2臺(tái)。風(fēng)機(jī)配置見表2。

表2 改造后風(fēng)機(jī)配置表

3.2.3 澆注料部分

原篦冷機(jī)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(jù)新篦床補(bǔ)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(qū)動(dòng)功率為55kW，共3臺(tái)，2用1備。

（2）風(fēng)機(jī)部分。

①新購風(fēng)機(jī)2臺(tái)，功率分別為110kW，250kW。包含抽屜柜、電纜、電動(dòng)執(zhí)行器和風(fēng)門等。

②利用原風(fēng)機(jī)8臺(tái)，功率分別為90kW三臺(tái)，132kW三臺(tái)，110kW兩臺(tái)。

3.2.5 土建部分

（1）篦床支撐基礎(chǔ)，充分利用原篦冷機(jī)基礎(chǔ)，通過鋼框架焊接，實(shí)現(xiàn)新篦冷機(jī)基礎(chǔ)改造；

（2）新加風(fēng)機(jī)，以及原風(fēng)機(jī)移位，重新制作基礎(chǔ)；

（3）尾部輥破，拆除原輥破基礎(chǔ)，重新制作鋼平臺(tái)基礎(chǔ)；

（4）液壓站，新作一混凝土基礎(chǔ)。

3.2.6 工藝非標(biāo)

（1）原風(fēng)機(jī)與篦冷機(jī)連接，利用部分原有風(fēng)管，新加風(fēng)機(jī)新制作非標(biāo)管道；

（2）上殼體、余熱風(fēng)管、煤磨風(fēng)管等的過渡部分；

（3）檢修平臺(tái)、爬梯（利用部分原檢修平臺(tái)）。

3.3 改造工期

設(shè)計(jì)、制造周期：3.5個(gè)月。

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

四代機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，所有篦板、密封、風(fēng)閥等全部在工廠內(nèi)組裝在列式篦床之上，然后以模塊的形式整體發(fā)運(yùn)至現(xiàn)場，可以大大節(jié)約安裝時(shí)間。

3.4 改造設(shè)備表（見表3）

表3 改造設(shè)備表

4 品質(zhì)保證

預(yù)計(jì)通過改造，配合業(yè)主合理的生產(chǎn)操作，整條生產(chǎn)線可達(dá)到的技術(shù)參數(shù)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(jī)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(chǎn)量在篦冷機(jī)額定產(chǎn)量下；

（4）出窯熟料顆粒粒度：＞25mm占比＜20%，＜5mm占比＜30%；

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

（6）風(fēng)溫的測量：需要在窯況穩(wěn)定運(yùn)行的前提下進(jìn)行；

（7）測試工作：在窯況穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，進(jìn)行72h測試，測量的平均值達(dá)到保證性能指標(biāo)，說明改造已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)；

（8）調(diào)試和驗(yàn)收均需在乙方現(xiàn)場技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行；

（9）安裝完成投產(chǎn)后，如因甲方設(shè)備問題和非乙方原因，影響到篦冷機(jī)進(jìn)行正常的考核或不能達(dá)到性能指標(biāo)，在三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)若乙方還不能調(diào)整至正常的考核狀態(tài)，則視為乙方通過考核驗(yàn)收，甲方應(yīng)支付安裝調(diào)試款。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

篦冷機(jī)四代機(jī)改造，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，降低系統(tǒng)熱耗，降低電耗方面。

6.1 經(jīng)濟(jì)效益（見表5）

表5 改造經(jīng)濟(jì)效益分析（萬元/年）

6.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

（1）運(yùn)轉(zhuǎn)率提升體現(xiàn)的收益（按產(chǎn)量2 800t/d計(jì)）。

假設(shè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)每年提高10d，則熟料產(chǎn)量共提升2 800t，按每噸熟料250元，利潤10%計(jì)，則增加收入70萬元/年。

（2）四代機(jī)維護(hù)費(fèi)用降低。

設(shè)原第三代機(jī)篦板每年更換一次，篦板單價(jià)按4萬元/t計(jì)，篦板護(hù)板總計(jì)約15t，則篦板備件費(fèi)用約60萬元/年。

四代機(jī)縱向密封約7t，單價(jià)按5萬元/t計(jì)，壽命＞3年，以3年計(jì)，則每年密封備件費(fèi)用約11.7萬元。

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

實(shí)際上，第三代機(jī)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(dòng)軸密封等，四代機(jī)沒有這些部件，不會(huì)產(chǎn)生此類維護(hù)費(fèi)用。

（3）節(jié)煤費(fèi)用。

以四代機(jī)相比第三代機(jī)熱效率提高1%計(jì)，則多回收熱量為15.048kJ/kg.cl（3.6kcal/kg.cl），根據(jù)經(jīng)驗(yàn)燒成系統(tǒng)熱耗降低與篦冷機(jī)熱效率的提高值約為1.5倍關(guān)系，則系統(tǒng)熱耗降低22.572kJ/kg.cl（5.4kcal/kg.cl）。

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

設(shè)煤單價(jià)500元/t，則一年節(jié)煤費(fèi)用45.5萬元。

（4）節(jié)電費(fèi)用。

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

綜上所述，僅從提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少維護(hù)，降低熱耗，降低電耗的方面考慮，改造后四代機(jī)與原第三代機(jī)相比，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約210萬元/年。改造全部費(fèi)用750萬元，大約3.5年左右能收回全部投資。

《綠色工廠評(píng)價(jià)通則》國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布

近日，為加快推進(jìn)制造強(qiáng)國建設(shè)，實(shí)施綠色制造工程，積極構(gòu)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院聯(lián)合鋼鐵、石化、建材、機(jī)械、汽車等重點(diǎn)行業(yè)協(xié)會(huì)、研究機(jī)構(gòu)和重點(diǎn)企業(yè)等共同編制了GBT36132-2018綠色工廠評(píng)價(jià)通則國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布。這是我國首次制定發(fā)布綠色工廠相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)明確了綠色工廠術(shù)語定義，從基本要求、基礎(chǔ)設(shè)施、管理體系、能源資源投入、產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出了綠色工廠評(píng)價(jià)通用要求。標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布將有利于引導(dǎo)廣大企業(yè)創(chuàng)建綠色工廠，推動(dòng)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。