1984年，德國某公司提出“阻力篦板”概念，從而誕生了第三代篦冷機。當時我國曾試圖購買第三代篦冷機制造技術，但國外公司都不肯出讓。上世紀90年代初，南京水泥工業設計研究院率先開發出NC32216篦冷機，用于配套2500t／d水泥熟料生產線，滿足了國內當時大規模建設新型干法水泥生產線的需要，目前這個型號的篦冷機仍有百余臺在正常運行。

隨著我國新型干法水泥技術的提高，設計產量為2500t／d的熟料線，實際熟料產量超過3000t／d的已很普遍。超產后的NC32216篦冷機單位有效面積負荷接近50t／(d·m2)，冷卻能力不足導致熟料出冷卻機溫度高，不僅對下游設備造成傷害，還影響窯系統乃至整個工廠的安全、經濟、可靠運行。

1 現有篦冷機及因超產而存在的問題

我廠2500t／d的熟料線采用NC32216篦冷機，設計參數如表1，其篦床的設計結構見圖1。人口第一排是活動篦板，雖然不“堆雪人”，但是隨著熟料產量遠超最大設計值，導致篦冷機超負荷運行，冷卻效果差，存在主要問題如下：

1、第一排活動篦板壽命3-6個月，導致窯系統可靠性極差。

2、一段篦床向下傾斜30布置，熟料流動過快，熟料在篦床上停留時間過短。

3、二段篦板呈水平運動軌跡，沖擊次數達到最大值，無法實現厚料層操作。料層孔隙率低，冷風與熱熟料換熱差。

2 篦冷機的優化改進

為使現有篦冷機之冷卻能力能夠滿足目前熟料產量3000t／d的需求，針對篦冷機多年運行中的問題進行歸類匯總，通過根本原因分析，采取了5項優化措施，改進后的篦床結構見圖2。

2.1入口固定篦床再設計

將人口活動一固定篦板交錯布置的1～4排篦板全部固定化，組成向下傾斜15°的入口固定階梯篦床，每塊篦板4個臺階，見圖3(a)，其特點為：

1、固定的通風區域，為冷風與熱熟料換熱提供條件。

2、合適的熟料分布，粗細顆粒在此得到混合，減少“紅河”現象。

3、自我保護人口固定階梯篦床篦板，提高窯系統的可靠性。

常規設計篦冷機入口固定階梯篦床長度<2000mm，如果標況下風載密度不變，階梯篦床上總通風量較低，達不到熟料急冷條件；再設計時擴展入口固定階梯篦床長度到2500mm，階梯篦床上總通風量超過0.3m3／kg，確保了熟料急冷所需風量。

2.2將人口固定階梯篦床落到活動篦板排上常規設

計篦冷機入口固定階梯篦床，都是落在固定篦板排(4f)上，見圖3(b)。熟料靠重力與風的滑動效應從階梯篦床流下來，要越過靜止篦板(4f)長度，且要轉角10o才能被活動篦板(5m)推走，熟料流動路徑長，轉角大，不順暢，許多工廠發生“堆雪人”現象。

將人口固定階梯篦床直接落到了活動篦板排(5m)上，見圖3(a)。從階梯篦床流下來的熟料，在重力與高風載密度帶來的超強風的滑動效應聯合作用下，零距離，零轉角，直接被活動篦板(5m)推走；因此生產中從未發生過“堆雪人”現象。

2.3向下傾斜3°的1段篦床改為純水平

將篦冷機的1段篦床是向下傾斜3°布置的，見圖4。這種布置方式，熟料輸送能力過強，運行中打開一段檢查門，看到熟料“串料”現象特別嚴重；篦床上的熟料流動速度明顯快于篦板的推動速度；熟料像流水一樣連續流動，即使篦板后退時，熟料也照樣向前流動。

為抑制熟料在1段篦床上的“串料”現象，將1段篦床布置成純水平，篦床出口產生502mm落差。向下傾斜3°布置時，1段僅推動5-6次／min，熟料串料嚴重；水平布置后，推動速度為8次／min，熟料流速很慢，熟料在1段篦床上流動速度明顯降低，提高了熟料在1段篦床上停留時間，為高效換熱與冷卻提供了基礎。

2.4在1、2段臺階處設計第二固定階梯篦床

一段篦床由向下傾斜3°布置，再設計成純水平布置后，1段篦床前端抬高502mm；在此位置，拆除1段1根橫梁，2段3根梁；再設計一個“第二固定階梯篦床”，見圖5。分別在兩段移動篦床的頭部起始位置，各布置一個固定階梯篦床，檢索國際水泥冷卻機專利后得知，這種結構屬國際首次。第二固定階梯篦床優點：

1、在1.2段之間，這個位置已經處在0壓面以前，不影響2.3次風量與溫度。

2、在第二固定階梯篦床上，適當地增加風載密度，可以強行透析出熟料中含有的熱量，既有利于廢熱發電，也有利于熟料的后續冷卻。

3、將第二固定階梯篦床橫向分為4個供風單元，兩臺風機供風，外置閥門調節各單元供風量，可改變熟料在后續篦床上的分布狀態，再設一道避免“紅河”的防線。第二固定階梯篦床投入運行后，在現場通過觀察窗看到：熟料落人2段后，徹底沒有“紅河”。沒有“紅河”的熟料，經過后續冷卻區域的再冷卻，熟料溫度達標有了保證。

2.5二段篦板運動軌跡設計成向上傾斜10°

原篦冷機的2段篦板運動軌跡是純水平的，見圖6(a)。篦板前進時，將熟料推走；篦板后退時，又帶回來一部分熟料。等速進退的活動篦板，其輸送效率低于60％；改成向上傾斜10°見圖6(b)。原本推動24次／min才能將熟料送走，因推動次數達到了最大值，無法通過降低篦速，實現厚料層操作；將篦板的運行軌跡再設計成向上傾斜10o僅推動16次／min就能將熟料送走，輸送次數富余1／3，可以通過降低篦速，實現厚料層操作。

另外，設計成向上傾斜10°篦板運動軌跡，活動篦板“慢進快退”，料層中的孔隙率得到提高，料層“阻力降”下降，不僅提高了換熱與后冷卻效果，而且風室靜壓下降，有利于節能運行。還有，活動篦板慢進快退，篦板的磨損也相應減少。

3 改進后的篦冷機使用效果

篦冷機在篦下冷卻風機不變，篦床有效面積不變的條件下，通過優化改造，于2018年2月10日投入生產運行，其各項指標對比見表2。

改造后的篦冷機：

1、每年可為企業節約實物煤5000余t，節省煤炭采購費用近300萬元；

2、出冷卻機熟料溫度大幅度降低，減少下游設備損壞(燒皮帶，篦板與錘頭過度磨損，水泥磨主軸承溫度高報警等)，每年可節省維修費用50余萬元；

3、熟料小磨粉磨時間減少，易磨性提高，可降低水泥粉磨工序電耗；

4、水泥與外加劑適應性變好，提高了用戶滿意度

4 結語

優化改造后的NC32216篦冷機，滿足了眾多的水泥廠熟料超產20％的需求，為存量逾千臺的第三代篦冷機新一輪技術改造，釋放新動能，開創了一條實用且有效的新途徑。

來源：《沈陽建筑大學理學院、北京酷勒斯技術發展有限公司、宜興天山水泥有限責任公司》

作者：樊旭峰、冀猛、羅棟

中國水泥備件網微信公眾號（關注查詢更多資訊）

（本文來源網絡，若涉及版權問題，請作者來電或來函聯系！）