目前我国日产700tpd、1000tpd、1500tpd、2000tpd、2500tpd、5000tpd水泥熟料生产线，普遍采用国产传统型篦冷机。国产传统型篦冷机系指国产第一代、第二代、第三代篦冷机的统称。其数量占全部在用篦冷机数量的95%以上。基于目前德国各公司（Claudius Peters、IKN、CemProTec、Polysius、KHD）制造的第三代篦冷机仍然畅销的实际，有必要探讨将国内传统型篦冷机现代化改造为德国第三代篦冷机结构的技术方法与途径。
    利用德国第三代篦冷机相关核心技术，改造国产传统型篦冷机能够保持现有篦冷机的主体结构，因此国产传统型篦冷机的现代化改造与专业化改善性维修具有：①施工周期短，利用窑系统大修时间即可完成现代化改造；②投资不多；③热回收效率提高幅度大；④熟料温度减低显著；⑤窑系统可靠性系数(RF)提高幅度大；⑥经济效益显著等优点。
    我公司近年来，一直致力于国产传统型篦冷机现代化改造与专业化改善性维修社会实践，现将取得的经验与心得做以总结，供同行参考。

一、国产传统型篦冷机结构及其与德国第三代篦冷机的差距
    国产第一代篦冷机篦下风室数量较少，篦板梁呈纵向布置，篦板为室供风；第二代篦冷机篦下风室数量较多，篦板梁呈横向分布，篦板为室供风；第三代篦冷机是在第二代篦冷机基础之上，在入口段增加了数排充气梁，与德国第三代篦冷机相比，差距如下：①篦板结构落后，忽视了篦板的动力学性能，“雪人”现象严重；②供风区域划分得较粗，配风（风量、风压）不科学，供风的可靠性差；③对熟料的流动特性研究得不够，没有控制熟料流动速度的措施，消除“红河”现象的措施不多；④风室之间窜风严重，隔墙板上的密封流于形式，没有利用好各风室风机的压力梯度；⑤篦下漏料锁风阀门漏风严重，导致熟料冷却用风不足，电耗高，污染环境。

二、国产传统型篦冷机的现代化改造方法
    我公司一直跟踪德国主要篦冷机制造商（Claudius Peters、IKN、CemProTec、Polysius、KHD）的篦冷机制造技术进展，并积极消化吸收，同时根据国内耐热钢铸造技术现状进行了结构改进，形成了独特的、适合于国情的国产传统型篦冷机现代化改造方法，同时摸索出了一些改善性维修方法，并通过了实践的检验。
（1）入口淬冷区：采用了双倾斜阶梯式固定篦床。热端5~9排（视篦冷机规格而异），篦板原型来自于IKN组合篦板，我公司改进设计为具有Coanda附壁喷吹效应的焊接型篦板，保持现有国产主流篦冷机机型（TC型、NC型）在该区域的充气梁不变，以降低改造投资，利用原来篦板的安装尺寸，进行AutoCAD设计转换，将此区域的篦板（TC-ⅤⅡ、NC4052）转换成具有Coanda附壁喷吹效应的焊接型篦板。转换成焊接结构的原因，一是铸造“狭长而窄”的篦缝，国内现有“精密铸造”与“V法铸造”技术均有难度，二是IKN组合式篦板在实际应用中叶片炸裂比较严重。
    固定篦床的倾斜角度与篦板的结构形式、出风口的方向及篦板的气体动力学性能有关，其角度一般在15~24°。这个角度是经过实践-认识-再实践的多次反复，摸索出来的经验数据，而不是千篇一律的15°。
    多数国产传统型篦冷机的第一室是由阶梯固定篦床与倾斜3°的几排固定、活动充气梁组成的。这种结构的致命缺陷是：向活动梁直接供风的关键部件-挠性偏转装置（活动风管）的使用寿命短、供风可靠性差。不论是Fuller+Smidth的球形接头（补偿角度变化）套管（补偿距离变化），还是Polysius的外接触、无磨损滑移密封装置，KHD的直线滑动圆形管道密封，Claudius Peters的直线滑动矩形管道密封，都存在着使用寿命短、供风可靠性差的问题。国内几家设计院开发的挠性偏转装置（活动风管），虽然有的已申请了专利，也存在着使用寿命短、供风可靠性差的相同问题，并且价格昂贵、更换困难。此挠性偏转装置（活动风管）一旦失效后，直接供风篦板将不如室供风篦板对熟料的冷却效果好，因为空气梁内一旦进不去风，就成为“闷葫芦”，将形成没有风冷却的“无风篦板”。德国第三代篦冷机此部位目前均取消了挠性偏转装置（活动风管），改进为组合供风方式，即固定梁直接供风，活动梁室供风结构。
    在此有必要说明，一室密封风机（平衡风机）的作用。该风机的风量除了与室供风篦板的数量有关外，还与篦板之间横向、垂直方向的间隙大小及均匀程度有关；该风机的风压除了与篦床上的熟料层厚度有关外，还与充气梁的风压有关。该风机既有防止漏料的作用，还有顶住充气梁的风、防止其“回流”到篦下的作用。所以它既可以通过室供风篦板的开孔和篦板之间的缝隙冷却熟料，还能够清扫篦缝，降低磨损，减少漏料。
    淬冷区的配风（风量、风压）及浇注料的形状也是非常重要的。淬冷区是热回收区与后冷却区能够发挥正常作用的前提，如果熟料在淬冷区内未经有效淬冷，将极大地增加热量回收区与后冷却区的冷却难度，“达标冷却”几乎是不可能的。对于这三个区域的配风（风载密度Nm3/s.m2、压力Pa），国产传统型篦冷机的配风仍在摸索中，而德国篦冷机制造公司都有自己的配风设计规范。这一点我们可以从国内同一工厂、相同型号的篦冷机配风差别较大得到证明。我们统计过数十台TC1164、NC32216、NC33217篦冷机的配风，统计结果可以用“千差万别”来形容，而德国相同规格篦冷机的配风几乎相差不大，这一点可以通过国外设备投标书得到证明。这说明德国公司对篦冷机配风的研究比较有深度，应用实践证明，它们的配风比较适合熟料冷却工艺的需要。对于淬冷区浇注料的形状，我们研究得不够，如何能够使窑的卸料区形成横向双倾斜的流动料层，对于消除红河是极其有效的措施。
    （2）热回收区。国产传统型篦冷机热回收区多采用室供风篦板，熟料与风的热交换效果受物料粒度分布影响较大；德国第三代篦冷机热回收区多采用组合供风+鱼骨刺供风。这种结构无论对于提高单位篦床冷却能力（t/d.m2），还是降低料层阻力对熟料与风热交换效果的影响，实现厚料层操作，提高热回收效率，抑或是消除“红河”现象都是具有较强的、有针对性的、具体的措施。其直接供风篦板的原型来自于Claudius Peters低漏料多层组合篦板，我公司改进设计为焊接结构。转换成焊接结构的原因，一是低漏料多层组合篦板的固定方式为T型螺栓+弹簧，实践证明，其联结可靠性差，掉篦板故障时有发生；二是为了保持现有国产传统型篦冷机篦板（TC-ⅤⅢ、NC4052、NC4052KⅢ）安装尺寸，保留了现有篦冷机的全部空气梁，只添加部分充气梁，以降低改造投资；三是此篦板的出风口方向或平行于熟料流动方向，或隐藏在熟料层深处，即使检修时不开风机推动篦床上的熟料或排掉耐火砖，细粉也不会被活动篦板推进到固定充气梁中。
顺便说明，原有篦板可以用于该区域的活动梁，库存备件不至于因为改造而导致报废。
    （3）后冷却区。对于后冷却区除了进行局部的配风调整、配备控制熟料流动速度的Stopper（Narrow Plate）篦板、加强风室之间的密封外，不进行其他的改造。
    （4）熟料在篦床上流动速度的有效调节。国产传统型篦冷机熟料在篦床上的流动速度基本是等速前进的，而德国Claudius Peters公司篦冷机熟料在篦床上的流动速度是可以任意调节的。靠这种按照一定规律布置的Stopper（Narrow Plate）可以实现篦床中部熟料高速前进；两侧熟料（过粗、过细）定期踩刹车，低速前进。实现了熟料的非等速前进。对于消除细料侧“红河”、降低粗料侧风“短路”是非常有效的措施。
    （5）风室之间的密封改造。国产传统型篦冷机风室之间的隔板密封大都采用石棉板，运行几天后就会因石棉板的脆性和耐磨性能差而导致压板与活动框架抱箍之间的间隙变大，从而导致密封失效。在这一点上，法国Satarem公司的密封结构比较先进，采用“不锈钢金属刷”，既具有自动补偿间隙的柔性，又具有较强的耐磨性，我公司储备一定数量的原装进口不锈钢金属刷，专门用于国产传统型篦冷机的现代化改造。
    （6）新型篦下漏料锁风阀的研发。国产传统篦冷机篦下漏料锁风阀多为电动弧形阀+料位计，料位计失灵、阀门关不严、内阀体磨漏后，导致漏风严重，熟料冷却用风向下流动逸出，风没有得到有效利用，电耗高，环境污染。在这一点上也是法国的Satarem公司的双层低阻力插板式间歇卸料锁风阀比较可靠，可以做到“零”泄漏。我公司结合国情，进行了改善设计，已经制造出多台双层低阻力插板式间歇卸料锁风阀，用于国产传统型篦冷机的现代化改造和新型“三代半”篦冷机的制造中，还开发了与其配套的PLC控制箱。

三、国产传统型篦冷机现代化改造后的性能
    我公司近年来消化德国第三代篦冷机核心技术与配风设计规范及法国Satarem公司的密封/锁风实用技术，对数台国产传统型篦冷机进行了现代化改造，经过了设计-施工与改善性维修-改善设计-改善施工与再次改善性维修的多次循环，取得了十分宝贵的技术数据和维修经验技巧。国产传统型篦冷机经过现代化改造和专业化队伍的改善性维修之后，可以实现：
    (1)单位篦床面积产量达到50~55t/d.m2，冷却能力提高20%以上；
    (2)热效率提高3%，二次风温≥1100℃，三次风温≥850℃；
    (3)出料温度≤65℃+环境温度，废气温度≤280℃；
    (4)窑系统可靠性系数(RF)提高显著；
    (5)无“红河”和“雪人”现象，篦板寿命2年以上。

四、篦冷机改善性维修的重要性及有关维修技巧
    经过多年操作、维护、检修篦冷机及近年来对国产传统型篦冷机现代化改造实践，我们认为：机械部门的良好维修+工艺部门的参数优化=篦冷机的最佳性能。这也正是相同型号的篦冷机在不同的使用厂家，效果相差很大的原因之一，这一点未能得到许多工厂的足够重视。
    (1)篦板4个间隙及其企业内部控制标准。经过多次改造、改善性维修实践，我们探索出了篦板四个间隙的北京波特兰内部控制标准与调整办法。这四个间隙是篦冷机的潜能得以正常发挥的基础。
    (2)各段篦床最后一排篦板的供风调整。对于多段篦床组成的篦冷机，每段篦床最后一排篦板上的熟料堆积状态与其他排篦板上的熟料堆积状态不同。如何防止风在此处的短路，我们进行了深入的模拟研究，经采取改善性维修措施之后，效果良好。
    (3)外托轮、连杆轴承由滑动改为滚动。国产传统型篦冷机外托轮轴承、连杆两端轴承多为滑动轴承结构。维修稍不及时或集中润滑系统发生故障后，磨损加剧。其后果是篦床冲程缩短，被迫加快冲击次数，熟料输送困难；更换钢套、铜套频繁；尚有部分企业因曲轴轴颈磨损而更换主轴组件，如果将滑动轴承改为滚动轴承，将消除上述所有缺陷。注意，滑动轴承改造成滚动轴承后，更换滑块轴两端之滑板密封装置将十分困难，我们开发了简单实用的、不用拆卸轴承就可以更换的新型密封装置。
    (4)篦床的横向跑偏控制。传统型篦冷机没有防止跑偏的导向轮或采用了小导向轮（φ150），经实践检验，没有导向轮或小导向轮均限制不住后段篦床的横向跑偏，将其改造成大导向轮（φ220）后，效果良好。
    (5)滑块轴的轴向松动。联结滑块与轴及槽钢组件的螺栓，多采用5组20条8.8级M18/M20螺栓，运行中由于被联结件为5件，接触面较多，维修空间狭窄，要想紧固住这些螺栓是相当不易的。经过改善维修方法，移出滑块轴组件并加粗联结螺栓，采用10.9级高强螺栓、螺母、垫圈，自制紧固扳手，控制紧固力矩均衡，优化紧固顺序，改进维修方法后的滑块轴，从不松动。
    (6)剖分轴承的松动。国产传统型篦冷机剖分轴承组多为412740/422740，其结构较为复杂，分为3层（上下轴承座、球壳、剖分轴承），再加之配件供货渠道复杂，制造质量参差不齐，配件材质一低再低，导致相当数量的篦冷机剖分轴承松动严重。我们组织了维修钳工，进行了钳工组装工艺分析，球壳应对剖分轴承形成微紧力，轴承座应对球壳形成微紧力。另外原设计轴承座之联结螺栓为M20螺钉联结，在曲轴的交变负荷作用下，螺钉容易松动、撸扣。经过改善维修方法与联结结构，逐件装配测量、精却调整紧力，重新对轴承座联结孔进行扩孔，将M20（8.8级）螺钉连接改为M24（10.9级）螺栓联结，取得了满意的效果。
    (7)主轴的加工工艺。国产传统型篦冷机主轴多为曲轴与扭矩管合成装置，一个轴组由两个端部曲轴和一个中间扭矩管组成，必须做到主轴轴颈一刀车屑，曲轴轴颈一刀车屑，并保证两轴线平行。而实际情况是：曲轴、扭矩管分体加工，然后组装成一体，导致同轴度误差超过0.13mm，增加了附加扭矩，容易断轴。我们经过优化加工工艺，取消法兰根部焊缝，同时加大法兰坡口到24mm，扭矩管与法兰之间设加强筋，消除了断轴隐患，同时我们还编制了《曲轴与扭矩管加工工艺指导书》。

五、结束语
    篦冷机是窑系统（筒管炉窑机）的发动机，它的性能好与坏，不但影响着窑系统的稳定性、单位熟料热耗，还影响着下游输送设备的安全、水泥粉磨系统效率及研磨介质消耗。
    国产传统型篦冷机的现代化改造与专业化维修是一项工期短、投资少、见效快、专业化强的工作，理应引起水泥厂相关部门的足够重视。