進入到本世紀以來，隨著新型干法水泥生產線的不斷建設，對那些生產技術落后、能耗高、污染嚴重的回轉窯企業進行提產降耗技術改造的步伐也在加快。對這些生產線進行技術改造的方案是根據不同工廠的自然條件和生產技術條件，對燒成系統進行個性化設計，主要內容是改造原有窯尾系統為預熱分解系統，改造回轉窯的傳動裝置提高轉速，改造回轉窯窯頭和窯尾的密封裝置，增加窯頭罩至預分解系統的三次風管，改造熟料的冷卻系統，此外還需對煤粉制備、計量、窯頭窯尾燃燒系統，以及廢氣處理系統進行相應的技術改造，大幅度提高回轉窯的產量，降低熱耗。  

回轉窯生產線的技術改造是個系統工程，技改效果的優劣直接取決于燒成系統的各個方面的設計是否先進可靠。根據筆者在技術改造實踐中的體會，隨著產量的提高，確定一個合理的冷卻機改造方案，以達到投資少、改造方便快捷、熱回收效率高、運行費用低、熟料質量好的目的，反倒經常成為確定整體方案中的一個難題。  

北京四方聯科技有限責任公司先后開發了十一項與各種冷卻機改造相關的專利技術，可以對各種形式的冷卻機進行改造，滿足產量提高、能耗降低的要求。  

1 對單筒冷卻機的改造——復合式冷卻技術  
對于原來已經采用單冷機的生產線，當改造后熟料產量大幅度提高時，原有的單冷機往往無法滿足要求。更換更大的單冷機或篦冷機不僅投資大，而且由于廠房、基礎、空間位置、工藝流程等限制使其難以實現，而且更換大單冷機方案時，還存在無法對熟料進行急冷的缺點。因此目前廣泛應用的改造技術為我公司開發的復合式冷卻專利技術。應用該項技術進行改造的工藝布置見圖1。  

1.1 實施方案  
（1）、保持原單冷機不動，根據現場情況將單冷機進料端截短；  
（2）、將窯頭罩下料溜子改成一臺專門設計的篦式冷卻機；  
（3）、篦冷機與單冷機之間用我公司專利密封技術連接。 

 
1   應用復合式冷卻技術改造單筒冷卻機            


1.2 技術特點:  

（1）、實現了出窯熟料高溫下的急冷。當熟料溫度在1250℃時，C3S礦物不穩定，只有急冷可阻止C3S晶體長大，有利于熟料的早期強度及易磨性改善；當將熟料迅速冷卻到1080℃以下時還可以使MgO和C3A大部分地留在玻璃體內，有利于熟料的安定性的改善及抗化學侵蝕能力；  

（2）、有效地利用了窯頭罩下的空間，有效地利用了單冷機的土建基礎和廠房，節省土建投資；  

（3）、大幅度降低了入單冷機的熟料溫度，有效地保護了單冷機的筒體，提高了入料端的耐火磚壽命。單冷機段的耐火磚可以設計得很短，相對增加了揚料區段，提高了單冷機的熱交換效果，提高了揚料勺的壽命，減少了單冷機的負荷；  

（4）、提高了二、三次風溫度，有利于窯的穩定操作和熱量回收，降低燒成系統的熱耗，進一步提高產量；  

（5）、冷卻空氣用量少，冷卻機無余風排出或排出余風量較小，并可以方便地引入煤粉制備系統，與篦冷機相比減少了余風排出收塵系統的大量投資及運行中的電耗，減少了粉塵對環境的污染；  

（6）、篦冷機采用充氣梁篦床、防漏料篦板、防紅河篦板、防雪人篦板等全新的專利技術設計,保證了篦冷機的冷卻效果，徹底消滅雪人、紅河及邊部漏料現象；  

（7）、采用了與其它篦冷機不同的設計理念和設計參數，使得其運轉率極大地提高，使用安全可靠。  

2 對多筒冷卻機的改造——復合立式冷卻技術  

對于原已采用多筒冷卻機的生產線，或窯頭罩下部空間較大的生產線，當大幅度提高熟料產量時，同樣會遇到類似于單冷機改造時存在的問題，這時可采用北京我公司開發的復合立式冷卻專利技術。  

2.1 實施方案  
（1）、拆除原有多筒冷卻機；  
（2）、新增或更換大窯頭罩，并將窯頭罩落料豎井底部改成一臺專門設計的篦式冷卻機；  
（3）、出篦冷機的熟料入立式冷卻機（固定布置，類似于立窯的冷卻帶，底部強制通風冷卻）。  

2.2 技術特點:  
   

 復合立式冷卻機除具有復合式冷卻機的上述技術特點外，還具有料層更厚（遠大于現有的各類型篦式冷卻機），停留時間更長，熱交換更為直接、充分，冷卻速度快、效果好，空氣用量少，占地少，投資少，運轉率高，可靠性好，有利于環保等特點。  

3 對推動篦式冷卻機的改造——可控流充氣梁篦式冷卻機改造技術、不漏料篦式冷卻機改造技術  
   

 對各種傳統形式的推動篦式冷卻機，可以采用上述兩種篦冷機改造技術，即可控流充氣梁冷卻技術和不漏料冷卻技術，現分述如下。  

3.1 可控流充氣梁篦式冷卻機改造技術  
往復推動式篦冷機長期以來一直是現代水泥廠熟料燒成系統配套的主要設備。對早期采用篦冷機的生產線，采用一、二代推動篦式技術的較多，即使采用了第三代篦冷機技術，由于該項技術也在不斷地加以改進提高，原有技術也逐漸落后。當熟料產量提高時，應用我公司經過多年研究開發的可控流充氣梁篦式冷卻機技術對原有篦冷機進行改造，主要技術特點是采用高冷卻效率、高熱回收效率的充氣梁裝置，采用高阻力、高氣流穿透性以及防紅河、防雪人、防邊部漏料等專利技術篦板，以及我公司在技術改造中總結出的特殊設計理念和設計參數，可提高運轉的可靠性，提高冷卻效率和熱回收率，滿足提產要求。改造后采用厚料層操作技術，使冷卻風與熱熟料有充分的熱交換，增加風料接觸面積和延長接觸時間。厚料層冷卻工藝提高了單位篦床面積的冷卻能力，使傳統的篦冷機不用增加或增加較少的篦床面積，即可適應改造后的提產要求。由于篦板受到了溫度較低的冷料層的保護，避免與紅熱熟料直接接觸而受到熱損壞。  

對于具備較好技術條件的工廠，結合自動化控制可以進一步保證改造后篦冷機的性能穩定、安全操作。例如可以采用篦板推動速度控制、鼓風量控制和余風排放控制，并以冷卻機篦下壓力、供風系統風管壓力、窯頭壓力的綜合數值作為控制依據，大大提高冷卻機的運轉率。  

3.2 不漏料篦式冷卻機改造技術  
 我公司不斷把握篦冷機發展的最新技術，最新開發成功了一種新的冷卻機即不漏料式冷卻機，并已為國內六家水泥工廠冷卻機的改造提供了該項技術服務。  

不漏料冷卻機的特點是全部篦板為固定式，在冷卻機運轉過程中不運動，只負責向熟料供應冷卻用風，而推動熟料運動的任務則全部由埋入熟料中的若干個輥式轉動部件完成。由于篦冷機內沒有活動篦板，因此不會產生越磨越大的間隙，不會造成熟料的泄漏，因此大大簡化了篦下的結構形式，此外生產時輥式轉動部件與篦板之間永遠存在熟料層，不會對篦板造成磨損，大大提高了篦板的使用壽命。從生產效果來看，這種冷卻機提高了熟料冷卻效率，降低了熟料熱耗，降低了冷卻風機和排風機的電耗，運轉率高，維護量少，節能效果顯著。  

該種冷卻機還有一個顯著的特點，就是可以很方便地實現篦床面積的擴大，可以象拼積木似的對篦床進行拼接，非常方便，因此當通過技術改造使熟料產量提高時，或想進一步降低熟料冷卻機出料溫度時，對篦冷機的改造非常容易。此外，由于該種篦冷機布置高差低，無灰斗、鎖風閥、拉鏈機等，對第三代篦冷機的改造也非常地方便，可以在基本不用改動原有篦冷機的前提下，在出料端增加一小段不漏料的篦冷機，并適當改造鼓風和余風排出系統即可。  

目前我公司開發的不漏料式篦冷機，已在SJH、QJ、LH、LX等多個工廠的冷卻機改造中成功投入使用，規模為600t/d～1500t/d，并正在為CH 廠改造一臺600t/d 不漏料篦冷機，為YH廠制造一臺1000t/d的不漏料篦冷機。   
                        
傳統篦式冷卻機應用不漏料技術進行改造后達到的產量指標       表1
 

  
4、冷卻機技術改造案例  

4.1 利用復合式冷卻技術改造單冷機  
TH水泥有限責任公司特種水泥廠是一條余熱發電窯系統，回轉窯規格為Φ4.0×80m，單筒冷卻機規格為Φ3.5×36m，改造前窯頭密封為迷宮+摩擦片式，窯尾和單冷機密封為石墨塊式。生產中存在的主要問題是：熱耗高，產量低，未達到設計指標。窯頭、窯尾和單冷機漏風、漏灰嚴重，工人操作環境差；單冷機出料端揚塵嚴重，出料溫度高，不得已在單冷機出料端增設了一臺提升機，專門用于降低熟料溫度和減少揚塵；系統操作不穩定，水泥熟料強度低、質量差，發電量小。  

針對上述問題，該廠決定采用北京四方聯公司復合式冷卻機和復合式密封專利技術。改造用了9天的時間完成。僅應用上述技術，熟料產量由改造前的23～24t/h提高至26～27t/h，熱耗由改造前的1800 kcal/kg熟料降至1460kcal/kg熟料。改造前后效果對比見表1。   
                         改造前后生產使用效果對比                    表2

                              

4.2 利用可控流充氣梁技術改造推動篦式冷卻機  

LN水泥廠為日產2000t熟料的水泥生產廠，篦冷機原是第二代富勒型篦式冷卻機，采用孔式篦板、分室供風，投產運行十幾年來，一直存在操作料層較薄、出料溫度較高、篦板壽命短等問題。后對窯頭罩改造后，三次風的取風點從篦冷機改至窯頭罩后，篦冷機的上述問題更為突出，且有“紅河”現象出現，嚴重影響了燒成系統的穩定運行。  

后該廠對燒成系統實施全面的技術改造，并由北京四方聯公司對篦冷機進行了換代改造，第一段篦床全部采用魚骨形充氣梁分區供風、高阻力篦板、低漏料篦板和側吹篦板等第三代篦冷機技術；第二段篦床仍采用分區供風、孔式篦板技術，只對風機參數進行了調整。  

（1）、主要改造項目  
a、本次改造主要是在冷卻機的熱端，即第一段篦床來完成的，改造后原設備外殼、基礎均不需要作改動。第一段篦床前部第1~7排篦板為固定篦床，均采用固定充氣梁、高阻力控制流篦板。這種篦板可有效降低料層阻力變化不均時對熟料冷卻效果的影響，保持較高的熱交換效率（料層阻力變化不均的主要原因是熟料粒度變化、粗細料離析等）。篦板進風壓力9000Pa、出口壓力600~800Pa、風速40~42m/s，可滿足600~800mm厚度料層的操作要求。為使固定床上的物料向前運動，防止“堆雪人”等現象的發生，前七排固定床是向下傾斜布置的，并在第一排篦板上方300mm處設置了4臺空氣炮。  

b、第一段篦床后部第8~28排篦板為固定活動篦床，其中固定充氣梁共計11排，活動充氣梁共計10排，兩種篦板相間布置，活動充氣梁固定在活動框架上。所有充氣梁均為箱形結構，內部分割成若干個空氣通道，活動充氣梁固定通風管之間采用可撓伸偏轉裝置來連接，該裝置既可滿足活動篦板往復運動時密閉不漏風，又能克服篦床沉降、跑偏等現象。篦板進風壓力8000Pa、出口風壓700~800Pa，風速35~36m/s,可滿足500~600mm厚料層操作的要求。  

為避免“紅河”現象的發生，在第一段篦床的細料側加裝了側吹篦床，以充分冷卻高溫細料。側吹篦板的出風口是向上傾斜的，傾角則正好保證能夠吹向紅料區，提高冷卻效果，并減少了對底部冷卻風的影響。  

c、篦板布置及風機配備見圖4。 
  
（2）、改造效果
改造后的篦冷機各項指標均達到了設計要求，滿足了生產需要。 
                          技術改造效果                                表3

 
4.3 利用不漏料篦式冷卻機改造技術改造推動篦式冷卻機
SJH水泥有限責任公司是一條日產1000t熟料的水泥生產廠，熟料實際產量在1200t/d左右。篦冷機是第三代充氣梁篦式冷卻機，改造前就已暴露出熱耗較高，熟料出料溫度高等問題。后該廠擬將生產線的生產能力改造至1500t/d以上。受各種因素的影響，該廠準備分階段改造燒成系統的各工藝環節，并委托北京四方聯公司對篦冷機先期進行改造，改造原則是滿足達到1500t/d時熟料冷卻要求。

結合現場原有的工藝布置情況及原有篦冷機的設備情況，我們對改造后的冷卻系統進行了詳細的熱工計算，對設備改造方案進行了認真的研究論證。采取了如下的改造方案，見圖5。

（1）、保留原有的篦冷機，底部拉鏈機和入熟料庫的鏈斗輸送機的布置不變，熟料破碎機后移3780mm，下移825mm；破碎機基礎按照原土建基礎圖施工，但基礎標高相應地降低；原篦冷機的鏈幕隨破碎機一起移動；

（2）、在破碎機與原有篦冷機之間增加一段不漏料篦式冷卻機，不漏料篦冷機自帶傳動裝置，設備基礎按照新增部分的土建基礎圖施工；

（3）、增加一臺鼓風機，用于新增不漏料篦冷機段的鼓風；

（4）、改造余風排出系統，增加余風排出系統的處理能力。
改造完成后，熟料的出料溫度明顯下降。由于燒成系統提產降耗改造還未完全實施，因此待燒成系統改造完成后，在將改造前后的各項技術指標進行詳細對比后公布。 
  

圖5  利用不漏料篦式冷卻技術改造傳統推動篦式冷卻機

5 結語

從目前已經發展到的技術水平來看，對各種形式冷卻機進行技術改造，我們都可以得到一個技術經濟指標合理、投資節省、改造周期短的改造方案，為水泥工廠的提產降耗提供技術上的支持。