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水泥熟料生产线篦冷机技改：提升效率，降低成本，实现显著经济效益

水泥,骨料 水泥技术资料 2024-06-13

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某公司针对能耗高、效率低的JL4×7篦冷机进行技改，采用第四代步进式篦冷机，替换篦床、破碎机等，保留部分原有设备。技改后，熟料能耗降低，台时产量提高，热回收率增加，熟料强度改善，设备运转率和可靠性提升，维修费用减少，年经济效益达1307.14万元，预计1.3年可收回投资。此技改方案适用于新型干法水泥企业。

前言

某公司水泥熟料生产线回转窑规格为5.2m×78m。篦冷机采用JL4×7推料棒式篦冷机，经过近几年连续运转，篦冷机热效率、能耗、余热发电回收效率等指标低于同行业水平。同时设备损耗，备品备件更换等问题突显，每年篦冷机维修费用居高不下。该公司与设备生产单位通过多次沟通和探讨，确定了篦冷机技改方案，并利用错峰生产时间进行技改实施。

1. 技改目标     
 

采用最新式的步进式第四代篦冷机系统，替代现在的熟料冷却机(冀东装备JL4×7),拆除目前篦冷机内部篦床，保留壳体，掏芯更换，将尾置锤式破碎机改为辊式破碎机，技改目标见表1。

2. 技改方案

采用最新式的步进式第四代篦冷机系统，替代现在的熟料冷却机，保留目前篦冷机的上下壳体，部分液压站及部分润滑站，锤破更换为辊破。新篦床规格为SCLW4-13×15(13列15个段节),篦床有效面积从161m²增加到165m²,满足熟料线8100t/d的生产能力需求。

保留部分：原篦冷机的上下壳体、部分风机、空气炮、高温摄像头、楼梯、平台、窑门罩、余热风管、废气风管。

拆除部分：原斜坡、篦床、传动、密封、液压站、润滑站、锤破、两侧小矮墙浇注料，冷却机尾端上壳体。

2.1 风机部分

由于本次是技术技改工程，综合考虑原风机配置，在保证冷却性能的前提下，使用现有风机，技改后的风机配置表2所示。

本次技改，不用新购风机，并拆除原F6和F7风机，利旧风机位置不动，冷却风机总装机功率比原来减少了500kW。

2.2 液压润滑及控制

(1)液压站电机：共计(原液压泵8个)6套(5用1备):电机75kW,泵A3H180。

(2)油箱组件利旧。

(3)新增比例换向阀5组：品牌：Hawe,额定压力：25MPa。

(4)新增油缸(90/50)39个，每列篦床3个，共13列。(5)PLC电气控制柜一台(内部元器件进行技改)。干油集中润滑系统全部新供货，不再使用原有设备。

2.3 尾置辊破
拆除原有锤式破碎机，新增尾置辊式破碎机。
辊破规格：4个辊，转速4r/min,中间两辊正反转控制、首辊和尾辊不允许反转。
配套电机：4台18.5kW。
辊破基础：现有锤破基础拆除，重新制作新辊破基础。
2.4 电气
本次技改中的风机、液压站的电机，全部利旧；相对应地启动柜和变频器，全部利旧；润滑站电机电缆重新铺设；部分风机需要重新铺设电缆，辊破减速电机电缆重新铺设。所有风室的测压仪表，全部保留，部分移位，重新铺设电缆；PLC控制柜进行技改。
3. 技改前后运行情况对比分析
3.1 熟料能耗降低
去掉了2台篦冷机冷却风机(F6和F7),2台液压泵及电机，原破碎机功率132kW,技改后总功率74kW(18.5kW×4),篦冷机系统装机功率下降了783kW。篦冷机的冷却风量减少，窑头排风机转速降低、电流下降，二、三次风温明显提高，技改后二次风温达到1200℃,三次风温达到950℃,熟料分步电耗明显下降，基本实现了预期目标。技改后熟料分布电耗和标煤耗对比如表3所示。
3.2 台时产量提高
篦冷机技改后，熟料系统运行可靠性提高，输送能力高，故障率低，窑台时产量较技改前大幅度提高，技改前后回转窑台时产量对比如表4所示。
3.3 热回收率明显增加
发电量较技改前提高增加，篦冷机技改前后吨熟料发电量对比如表5所示。
3.4 熟料温度
技改前窑产量在7600t/d,技改后产量提高到8200t/d,虽然冷却面积增加，但是熟料温度偏高。受限于发电系统汽轮机和发电机的能力，以及原篦冷机壳体尺寸限制，熟料提产后，改造后的篦冷机单位截面负荷接近50t/m²/d，已经超过四代篦冷机额定负荷，虽然冷却风机单位配风量约2.2Nm²/kg-cl,熟料温度仍超过预期指标。在今后改造中，重点对篦冷机热端急冷进行升级，进一步降低熟料温度。熟料温度由技改前115℃降低为90℃。
3.5 熟料强度
技改后，熟料3d强度由技改前28.1MPa提高为29.1MPa;熟料28d强度由技改前53.4MPa提高为53.7MPa。
3.6 设备运行说明
3.6.1 运转率、可靠性明显提高
技改后的篦冷机，篦冷机速度和油泵压力较低，运行靠性好，提高了窑系统的运转率，除了正常的停窑停机，没有出现因为篦冷机的故障导致停窑或减产，技改前后篦冷机运行参数对比如表6所示。
3.6.2 维修情况比较
技改前的JL4×7篦冷机易损件更换频繁，技改后的中材装备四代篦冷机维护及备件量相对较少。2019年4月份投产运行至今，篦冷机主要维修量是更换固定斜坡的篦板；日常维护主要对风室螺栓进行紧固，其他没有维修量。
3.6.3 破碎机运行状况
技改前锤式破碎机每年需要更换锤头1套，锤头使用后期无法保证出料熟料粒度的稳定，直接影响熟料质量，并且锤头更换难度大、周期长，技改后的辊破可靠性高，备件少，装机功率低。技改前熟料粒度≤55mm,技改后熟料粒度≤25mm。
4. 技改效益分析
(1)回转窑台时增加，增加效益
篦冷机技改后，设备可靠性提高，窑系统运转率得到保障，除了正常的停窑检修，不会因为篦冷机的故障导致减料、停窑。平均每天增加熟料约608t,每年增加熟料产量608t/d×160d=97280t,每吨熟料的利润按照50元计算，则增加的效益为486.40万元。
(2)维护量减少，降低维修费用
目前篦冷机的易损件更换频繁，改造后的最新式步进式篦冷机维护及备件量极少，参考历年维修费用，每年可以节省150万元。
(3)节能降耗
改造后，将减少篦冷机冷却风机、液压站油泵及破碎机的装机功率，总装机功率降低，综合考虑电耗，改造后每吨熟料节电3.47kWh。按照年生产熟料120万吨，每年预计节省电耗费用120×3.47×0.50=208.20万元。
篦冷机升级改造后，二次风温由目前的1100℃提高到1200℃,三次风温由目前的830℃提高到950℃以上，换热效率提高，标煤耗降低，每吨熟料标煤节省5.93kg,燃煤按照5600kcal/kg、520元/t计算，得出节省费用120×5.93/1000×7000/5600×520=462.54万元。总计每年产生效益：486.4+150+208.2+462.54=1307.14万元。
项目总投资额1608.85万元，预计1.3年左右能够收回投资。
经济效益分析如表7所示。
5. 结束语
该公司此次篦冷机技改项目，符合国家相关产业政策和行业政策，改造后熟料冷却机的设备可靠性提高，运转率提高，回转窑可连续高台时运转，同时大幅度降低维修费用、能耗以及生产成本，带来可观的经济效益，此类技改可以在新型干法水泥企业推广实施。
作者：王世超，刘彦伟²,付小双²
所属：1.秦皇岛职业技术学院;
2.唐山冀东水泥股份有限公司唐山分公司
天瑞水泥" data-alias="TianRuiCement" data-signature="天瑞水泥系天瑞集团旗下的香港上市公司（1252.HK），成立于2000年，主要从事石灰岩开采利用和熟料、水泥、建筑骨料等建材产品的生产与销售。公司是河南省及辽宁省领先的熟料水泥生产商，2020年熟料产能全国水泥行业排名第九位。" data-from="0" data-is_biz_ban="0">

原标题：技术 | 第四代篦冷机技改效益分析

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