降低水泥熟料篦冷机维护成本的途径

0引言

    机械结构、工艺和维修部门的技术革新，提高了篦冷机的耐磨性与可控制性。当前预分解窑煅烧后产生的熟料细粉率较高，所以从结构上采取措施来缩小篦缝，这样可降低易磨件的磨耗。另一种机械结构上的改进是设计冷却机时简化其活动部件。工艺上的改进包括：通风系统、优化篦速以及采用辊式破碎机。为了减少冷却机的停机维修时间，采用了预测维修方法，诸如技术人员的服务、文献的准备、培训的实施以及售后服务等。本文从抗磨损等方面阐述了应用新机械装置及先进设计的篦冷机低维修操作。

1结构上的改进

    篦板是篦冷机的关键部位。为了避免突然的停机，主要措施之一就是在窑运转期间内冷却机篦子要保持均匀的小间隙。分室供气Mulden篦板（注：一种槽形篦板）、新型直接供气Mulden篦板（低漏料Mulden篦板）以及新型侧篦板（抗漏料侧篦板）确保了篦子漏料的大幅度减少。这样设计出来的冷却机部件其耐磨性得到了提高。

1.1分室供气的Mulden篦板

    分室供气的Mulden篦板的一个重要特征是两个篦板间的搭界部分（图1），要尽量减少横距间隙。该篦板应用于新型冷却机的冷却带。同时该篦板也可作为传统带孔板的替代品。提高现代设计，由Claudius Peters提供的所有篦冷机中分室供气的Mulden篦板无需任何别的修改即可替代带空篦板。

图1  分室供气Mulden篦板搭接处

所有近期市场的篦冷机都设计成肋板、隔板、机架铸造于篦板下方。来自上部的热量使篦板表面膨胀比下部肋板更为强烈，肋板的冷却效果好一些。由此使篦板向下“弯曲”约10mm，这将导致在熟料卸落区域出现冲蚀篦板的典型磨耗。在低漏料Mulden篦板里，由于设计将盖板从基架上分离开而使弯曲变化消除了，并且尽量减少了磨损及篦子漏料（图2、3）。

 
 
图2  消除热变形的新型篦板结构

 
 
图3  低漏料Mulden篦板（LR Mulden）Mulden篦板

    该种篦板的优点有：

    （1）应热压力需要所作的复合板设计，消除了“弯曲”。

    （2）篦子漏料减少30%以上，甚至在相当长的运转周期后篦子间隙仍保持很小，同时受冲击区域的典型冲蚀现象也消除了 。

    （3）均寿命是传统篦板的近2倍。

    （4）可以通过气室的下部拆移。

    （5）可进行简便的磨损部件更换。篦板由三部分构成，基架保持固定，前缘及覆盖部分设计成易磨件。该篦板的效能已经过一年的验证。

1.3新型侧篦板（抗漏料侧篦板）

    在篦冷机中侧篦板属受磨损最严重的地方之一。若出现“红河”，则它们处于严重的险境。高磨损首先导致细流沿篦板和铸件侧面之间的缝隙漏料。老式排列允许间隙7～10mm，但近期侧篦板直接装配在固定篦板区域仅允许有2mm的间隙以导向篦子并能使之运动。侧间隙不再象老式结构中用于补偿支撑梁的热延伸，这种补偿功能现在由侧篦板与砌面间的熟料床来完成。（图4）新型侧篦板的优点有：

    （1）侧间隙减到最小。

    （2）边缘篦子漏料减少90%，冷却机整体篦子漏料减少60%～70%。

    （3）篦板支撑梁的热延伸不影响篦板间隙，因为新型侧篦板同篦子一同“漂浮”。

    （4）在（篦板）运动区域耐磨件的装备。

    （5）可通过现代方法进行翻新。

 
 
图4  新旧侧篦板的比较

1.4耐磨的冷却机部件

    运动部件的减少和耐磨材料的组合使用是长维修期的基本需要。一些重要的贡献有，在“空气梁”供气系统中，给活动篦板的供气系统所提高的滑动补偿器，以及在篦子支撑系统中材料组合的改进。图5表示了老式多管（内）供气系统与当今“空气梁”系统的比较，可以明显看出，滑动连接件的使用很大程度地提高了“空气梁”系统中气室的易维护性。在滑动补偿器和篦子支撑系统的导轨及轻履上使用了特殊的材质组合，同以前的材料相比，维修周期延长至5倍，这意味着滑动补偿器及篦子支撑系统实际上磨损极小。这已被证实数年。

  
  
图5  多管供气与“空气梁”系统的比较

2.工艺措施

    篦冷机主要功能包括冷却、输送及熟料破碎，履行这些功能的各部件的维护根本上取决于熟料与其之间的相对运动速度和冷却空气的供气效率。材质磨损可通过严格控制关键区域的供气系统、选择适宜的篦速及使用辊式破碎机来替代锤式破碎机等措施来大幅降低。

2.1供气管理

    沿篦子宽度上一致均匀的冷却空气分布是优化熟料冷却的前提。关键区域如熟料卸落区和细熟料一侧则要求特殊的供气管理以实现最大的热回收及高维修周期。此外，在直接供气系统中供给充足的密封空气对于冷却机的篦子受热保护也具有很大影响。

2.1.1熟料卸落区的供气

    对于相当宽的冷却机而言，在熟料卸落区冷却空气将被逸向侧面，这是危险的。因为中间的的卸落区连通一个独立的通风机。（图6）在熟料卸落区中的全部篦板由一个单独的通风机提供脉冲气体，确保熟料床的松散。

  
 
图6  新型Claudius Peters冷却机供气控制

2.1.2细熟料区的供气控制

    在篦冷机操作上“红河”的有害影响可分为三个主要方面：

    1）在边缘区域加快篦板的磨损；

    2）加快热量散失；

    3）加重熟料输送系统的热负载，因为提高了熟料出口温度。细熟料供气控制已很大程度上成功地抑制了“红河”的出现，运转结果显示了这种特殊的供气系统改善了窑的总体热量消耗、篦板磨损及明显降低了熟料出口温度。该系统主要地通过有Mulden篦板控制直接通风，以及通过安置气控制动器降低了冷却机中细熟料的输送速度。（图7）

 
 
图7  机械与气控制动器的比较

该系统的优点概括如下：

    （1）控制细熟料冷却；

    （2）抑制了“红河”出现；

    （3）篦板设备的维修期延长；

    （4）提高热回收率；

    针对“红河”在篦冷机中采用可控制的细熟料供气系统是有效的。

2.2篦速的优化

    研究结果已显示熟料冷却机的熟料输送系统在现有设备上通常是以最佳速率控制的。如果料床高度至最大限度而同时篦速处于最优状态，则篦板运动的动力和维修费用能降至最低。这些措施可使篦速降低且减低磨损。自动化操作的一个重要前提是使用可控频率的曲柄驱动或液压驱动，其中使用了适应当今水平的比例调节阀技术。只有通过对熟料输送速率的快速调节，才能在篦板上形成最佳的料床厚度。

2.3辊式破碎机

    辊子的运转速度对于破碎部件的寿命有决定性影响。辊式破碎机在转速4rpm时其运行磨损比速率300rpm时的锤破大为降低。辊式破碎机的维修周期是锤破的4倍，电力驱动破碎辊的使用也降低了辊式破碎机的购置费用。

3.预测维修

    冷却机供应商自身加入了维修工作，提供专业人员、技术参数、培训等等，以及针对服务工作需要的人员培训、资料提供，包括对安装、调试、操作和维修的检查项目。此外，售后服务配备了优化的装备及备件供应，现在形成最重要的服务部分是回访客户。上岗操作人员要经维修工作培训，同时应熟悉整个的工艺过程。

4.结论

    篦冷机的维修及配件费用与窑系统其余设备系统相比是非常高的。篦冷机中由于机械原因或传热因素导致的故障会引起窑的停车，带来极大的经济影响。篦冷机在工艺操作和机械结构上的改进，满足了工艺上的各环节及设备易损件的磨损和维修消耗的需要。