0 前言
中材株洲水泥有限公司是中国中材股份有限公司(1893.HK)的全资子公司，隶属于中国中材集团，是国家重点扶持的大型水泥集团之一。公司年产200万t的新型干法水泥熟料生产线，于2008年10月30日点火投产，并配套建设了9MW的纯低温余热闪蒸发电系统。该生产线自生产运行以来，烧成系统运行情况良好，正常投料量350～360t/h;但篦冷机系统运行效果差，从而影响窑系统的正常运行，并致使余热发电效果不理想(目前发电量仅为设计能力的55%左右)等。因此对其实施了技术改造，并获得了满意的技改效果。
1 篦冷机存在的主要问题
(1)篦冷机红河现象频现，进而出现烧坏篦板、风室漏红料等情况，造成活动大梁、一段、二段滑动密封板、限位开关被烧坏。正常生产情况下，出篦冷机熟料温度在200℃左右，熟料冷却效率低的问题相当严重。而且处理篦冷机堆“雪人”问题需要一个过程，经常给窑系统的稳定造成影响，严重时甚至造成停窑事故。
(2)篦冷机操作控制一段油压7～8MPa，一室压力为-4.4～-5.0kPa，二、三段油压10MPa左右(最高不超12MPa)的正常范围时，由于窑头罩负压偏高(-100～-200Pa)，导致窑头排风机阀门开度无法充分打开，只能控制在38%～42%，因此通过余热发电系统的热风量过少，造成发电量严重偏低。
(3)篦冷机共17 台冷却风机，其中一段11 台(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台变频风机(57.14，57.15，57.16)，三段3 台(57.17，57.18，57.19)。操作控制中，一段的57.11，57.12，57.13这三台风机过流，其中57.11风机过流最为严重，无法全开(额定电流164A，风门70%时电流达170A左右)运行;二段的57.14风机因过流不能全开，最大只能到45Hz，其余2台风机控制在46～50Hz;三段的三台风机控制在40～30Hz。篦冷机前面8台风机全部为9系列前向风机。根据水泥行业多年的使用经验，前向风机存在性能曲线陡(风量随压力变化显著)、高效区间窄(风机实际上通常在低效率下工作)等特性，不适合作为篦冷机冷却风机。由于设计配置的篦冷机风机不合适，造成篦冷机内部耐热钢部件使用周期短，停窑更换部件的事件频发，降低了系统运转率，既影响产量，也增加了运行成本。
(4)篦冷机篦下第八风室框架梁托轮为箱式结构，由于箱座与篦下室料斗落差小，物料堆积，多次因滚轮不转造成篦床受力大，造成液压系统高压跳停和滚轮损坏，存在设备隐患。
(5)设计中在篦冷机二段偏后位置开一个口，同时为余热发电和煤磨提供热风，运行中存在“争风”现象，造成煤磨热风和余热发电热风都不足，发电负荷偏低。
2 改造方案
为查找上述问题根源，2010年我公司邀请中材水泥各公司以及中材国际(南京)、金通灵风机和四平风机等单位的技术专家，通过对篦冷机系统及其风机设备热工标定结果的研讨和分析，发现篦冷机本身及其配套风机均存在有较大问题;据此制定了符合实际的改造方案，且于2011年开始逐步组织技改实施。
(1)增加焊接篦板。即将相邻两排固定篦板间的靠近护板的一块活动篦板改成固定的焊接篦板，且将该篦板焊接在两块相邻的固定篦板上面，详见图1。焊接篦板处熟料不易下漏，而且可使熟料输送速度变慢，延长冷却时间，这样篦床两侧的篦板和护板接触的熟料温度低，使篦板和护板更耐磨。
(2)将原护板改为组合式护板，这样不需要打掉浇筑料即可实施更换耐磨板，并易于保证和易于调整护板和篦板之间的间隙符合要求，详见图2。这样浇注料只需从壳体浇注到护板中间的立筋即可，即浇筑量可比原来减少75mm左右。
(3)为了解决篦冷机篦下第八风室框架托轮积料、影响运行的隐患，将第三段传动主轴下的托轮改为图3所示的传动托轮。
(4)为解决堆雪人问题，本次改造增加了一套篦冷机推雪人处理装置，详见图4。其中机械部分包含平台、托轮、推板、托砖板、双口板、连接板等，液压部分含液压站、电控箱、液压油管、油缸、接近开关、通水管等。本装置安装后可将雪人推走，有效解决因雪人问题影响窑系统工况，避免造成停窑事故。
(5)针对部分风机电机过流而导致阀门无法全开的问题，将篦冷机57.11，57.12，57.13等风机更换成后向型风机(更换前后对比见表1)，同时将风机电机更换成大功率电机，以增加冷却风压和风量，从而提高篦冷机的冷却能力。
(6)针对煤磨和余热锅炉争风问题，给篦冷机增加了煤磨取风管道(要求阀门、膨胀节耐温不低于400℃);对余热发电取风管道和AQC锅炉进余风管道叉管进行了处理，见图5。其中：改造风管新增阀门(Φ20000mm电动百叶阀)1台(含平台);改造风管新增膨胀节有： 200000mm×208550mm×6000mm(内衬耐热浇注料后约500mm)，Φ200000mm × 6000mm，Φ106000mm×100500mm，Φ106000mm×6000mm(内衬耐热浇注料后~500mm)。
3 改造效果
(1)改造后经过调试和近一年的运行，篦冷机系统的电气设备、风机、耐热钢、耐火材料等使用正常，没有明显的破损现象;基本不再出现“红河”现象，熟料冷却效果有明显改善，出料温度降到了1500℃以下;篦冷机冷却风机运行状况基本在设计范围内并能够满足生产需要，所有风机阀门开度均可达到100%;增加的推雪人装置运行正常，对篦冷机出现“雪人”现象能及时给以处理，为生产线正常运行提供了有力保障;第八风室框架梁托轮没再出现过因为积料影响托轮运行的问题;篦冷机篦板、护板等耐热钢备件运行正常，未出现异常磨损。
(2)窑台时达到5800t/d并实现了长期稳定运行，质量稳定，且比较容易操作。
(3)余热发电窑头锅炉的进气温度平均在280～3000℃，解决了与煤磨的“争风”问题，产汽量相比改造前有较大提高，运行的平均负荷在700000kW/h左右，与改造前相比增加了约105000kW/h的负荷，效果明显。