周田翼，李明飛，劉智濤，申玉偉，孟小梅

1 熟料破碎設(shè)備的新趨勢

水泥熟料破碎機作為燒成系統(tǒng)中熟料冷卻機的配套設(shè)備，常用的有錘式破碎機和輥式破碎機，其功能至關(guān)重要。雖然冷卻機熟料破碎設(shè)備占整條生產(chǎn)線投資的比例不大，但卻直接影響到冷卻機長期運行的收益。

錘式破碎機是傳統(tǒng)的冷卻機熟料破碎裝備，它存在明顯的缺陷，如遇到系統(tǒng)產(chǎn)量波動、燒成不正常、結(jié)大球、掉窯皮等異常情況時，熟料錘式破碎機輕則電流升高、軸承發(fā)熱，影響燒成系統(tǒng)產(chǎn)量，重則跳停、卡死，造成生產(chǎn)線連鎖停車，影響系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率。

近二十年來，輥式熟料破碎機以其適應(yīng)性強、抗故障能力強、維護簡單、超低磨損等技術(shù)優(yōu)勢，逐漸取代錘式破碎熟料破碎機。我公司研發(fā)的Sinoroll輥式破碎機作為新一代節(jié)能、高效冷卻機配套熟料破碎設(shè)備被越來越多的用戶所接納，對比錘式熟料破碎機，其技術(shù)優(yōu)勢如下：

（1）適應(yīng)大規(guī)模熟料燒成系統(tǒng)

目前熟料燒成系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，基本上都在 6000～12000t/d。當(dāng)操作不穩(wěn)定時，燒成系統(tǒng)的產(chǎn)量波動越來越大，短時間產(chǎn)量浮動在設(shè)計能力的15%以上，對于不可調(diào)速的錘式破碎機而言，預(yù)留過大的產(chǎn)能意味著正常生產(chǎn)能力的浪費，不預(yù)留產(chǎn)能又會造成由于系統(tǒng)下料波動而跳停、堵死。

相對來說Sinoroll輥式破碎機因為破碎轉(zhuǎn)速、破碎輥對數(shù)靈活可調(diào)，同時其破碎輥上方能存一定量的熟料，因此抗系統(tǒng)產(chǎn)量波動能力較強。

（2）對異常窯況的適應(yīng)

水泥燒成生產(chǎn)線窯況受多方面條件制約，煤質(zhì)變化、原料配比、中控操作能力、設(shè)備故障等方面的問題都有可能導(dǎo)致窯皮掉落、結(jié)大塊、堆雪人等情況發(fā)生。原有錘式熟料破碎機所能處理的大塊粒徑不超過800mm，超過800mm或是大塊料密集，都會造成破碎機卡死。

作為新一代熟料破碎設(shè)備，Sinoroll輥式破碎機可破碎1000～1200mm左右粒徑的大球、窯皮、雪人，對窯況的適應(yīng)性大大增強，可有效提升熟料燒成生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)率，特別是對某些因為原料和煤質(zhì)限制，窯況很難穩(wěn)定的生產(chǎn)線有很大幫助。

當(dāng)其置于設(shè)備尾部時，可通過冷卻機殼體尾部為輥式破碎機專設(shè)檢修門，在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中在線檢修、排除，可避免絕大部分因大窯皮或異物脫落造成的事故停產(chǎn)。

（3）超低的磨損，更長的使用壽命

原有的錘式破碎機的破碎原理是：錘軸帶動錘頭高速轉(zhuǎn)動打擊破碎物料，錘頭在高速高動量的狀態(tài)下與熱熟料相碰撞，熱磨損情況嚴(yán)重；錘式破碎機將熟料反擊回篦床料層上，再由下料柵條篩分達(dá)到細(xì)度的顆粒。但由于產(chǎn)量增大，篩分柵條無法及時將破碎好的熟料卸出，因此存在過度破碎現(xiàn)象，造成錘頭浪費、磨損嚴(yán)重。

Sinoroll型輥式破碎機破碎輥之間相對運動較慢（僅4r/min）、沖擊小，磨損相對較低，主要易損部件輥圈基本上能夠達(dá)到3年以上的使用壽命；同時輥式破碎機破碎輥在轉(zhuǎn)動時，可將滿足25mm左右粒度的熟料顆粒篩分下去，有效避免了過度破碎情況的發(fā)生。

Sinoroll型輥式破碎機采用單一材料鑄造成型的輥圈，其鑄造工藝是通過材料試驗特別制定的，采用抽負(fù)壓、鋼模鑄造，保證了鑄造質(zhì)量，在抗載荷波動和紅熱熟料熱沖擊時穩(wěn)定、可靠，避免了剝落、斷裂等失效問題。

為了適應(yīng)超大型水泥生產(chǎn)線的熟料冷卻機的配套需要，中材裝備集團有限公司熱工分公司從2001年開始研制熟料輥式破碎機，到2004年首臺熟料輥式破碎機成功運行，經(jīng)過不斷改進(jìn)優(yōu)化，最終完成Sinoroll型熟料輥式破碎機1000～13000t/d規(guī)格的全套型譜，并在多條生產(chǎn)線中取得了成功的應(yīng)用。

2 Sinoroll型輥式熟料破碎機的中置應(yīng)用

隨著Sinoroll型熟料輥式破碎機在冷卻機尾部的成功應(yīng)用，2009年中材裝備集團又成功開發(fā)出位于冷卻機篦床中部的中置熟料輥式破碎技術(shù)（圖2）。

該技術(shù)將Sinoroll輥式破碎機（中置型）位于整個冷卻機中部，高溫熟料經(jīng)過前端篦床的急冷，再由輥式破碎機將紅熱熟料及大塊窯皮破碎到～25mm粒徑后，繼續(xù)進(jìn)行二次冷卻，可顯著提高熟料冷卻效率（特別是窯況不穩(wěn)定，熟料結(jié)粒較粗時）；與置于本段上方的余熱發(fā)電系統(tǒng)相配合，可有效提升熱回收率；同時熟料經(jīng)過破碎混合，二段篦床上的料床更加均勻平穩(wěn)，冷卻風(fēng)分布更加合理，出冷卻機熟料溫度可顯著降低。

圖1 冷卻機原有錘破可模塊化整體置換為輥破

圖2 中置輥破工作流程示意

圖3 輥圈樣件金相照片

圖4 輥圈樣件600℃拉伸性能

表1 常用硬鎳鑄鐵與輥圈樣件硬度對比表

表2 常用硬鎳鑄鐵與輥圈樣件沖擊韌性對比表

圖5 Sinowalk行進(jìn)式兩段冷卻機與Sinoroll中置熟料輥破設(shè)備外形

Sinoroll輥式破碎機（中置型）輥圈材料是我公司金屬材料研究所專門針對熟料破碎工況研發(fā)的新型耐熱耐磨材料，已獲國家發(fā)明專利。該材料通過1150℃的高溫固融熱處理，不僅韌性高，而且其耐磨性極高，終態(tài)硬度≥50HRC。其核心是該材料具有獨特的“紅硬性”，即隨著環(huán)境溫度的升高，其耐磨性不降反升（圖3、圖4）。

從表1、表2可以看出，中材裝備集團有限公司熱工分公司研制的Sinoroll中置輥式破碎機的輥圈材質(zhì)在保證硬度與常用硬鎳鑄鐵持平的情況下，高溫韌性提高了一倍，因此在破碎大塊高溫熟料、大塊窯皮甚至異物的工況下，可以保證設(shè)備安全運行。同時，輥圈采用整體一次性鑄造，受力結(jié)構(gòu)好，組織均勻密實，表面硬度比現(xiàn)有同類耐熱鋼高出近一倍，使用壽命大大延長，可達(dá)到3年以上，且不用補焊等維護工作，降低了用戶的使用成本與維護工作量。

中材裝備集團有限公司熱工分公司將具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Sinoroll型中置熟料輥式破碎機與Sinowalk型兩段式行進(jìn)穩(wěn)流冷卻機相結(jié)合，成功應(yīng)用于貴州HXTA7500t/d生產(chǎn)線中（圖5）。

作為國內(nèi)首臺國產(chǎn)化第四代兩段式行進(jìn)穩(wěn)流冷卻機與中置熟料輥式破碎機配套使用的生產(chǎn)線，還歷史性地實現(xiàn)了國內(nèi)第一臺自主研發(fā)并制造的中間輥式破碎機的應(yīng)用，填補了國內(nèi)空白。

貴州HXTA7500t/d熟料生產(chǎn)線項目位于貴州中南部，整條生產(chǎn)線由中國中材國際工程股份有限公司天津分公司設(shè)計，燒成系統(tǒng)裝備由中材裝備集團有限公司熱工分公司供貨。此生產(chǎn)線于2011年8月9日投料，2011年8月25日至8月28日（72h）共生產(chǎn)熟料23031t，平均日產(chǎn)熟料7677t，質(zhì)量合格且整條生產(chǎn)線運行正常，符合達(dá)標(biāo)要求。

該生產(chǎn)線燒成系統(tǒng)的四大主機裝備：Sinospout型五級雙列窯尾預(yù)熱器系統(tǒng)、Sinopier型回轉(zhuǎn)窯、配置Sinoroll型中置熟料輥式破碎機的Sinowalk型冷卻機和Sinoflame型燃燒器，均由中材裝備集團有限公司熱工分公司自主研發(fā)、設(shè)計、供貨，實現(xiàn)了成套燒成裝備的大型化、國產(chǎn)化。

作為國內(nèi)首條全國產(chǎn)設(shè)備配套7500t/d規(guī)格燒成生產(chǎn)線，在調(diào)試期間，冷卻機運行平穩(wěn)，體現(xiàn)了輸送效率高、熱回收效率好的特點，同時中間輥式破碎機的應(yīng)用更進(jìn)一步提高了熟料的冷卻效率，在系統(tǒng)投料量在550t/h（約8250t/d）時，熟料出冷卻機溫度60～80℃。

3 結(jié)語

第四代兩段式行進(jìn)穩(wěn)流冷卻機配套中置熟料輥式破碎機的配套使用是當(dāng)今國際水泥熟料冷卻機發(fā)展的最新趨勢，可為用戶帶來一系列的運行收益，其中包括：（1）對燒成系統(tǒng)工況變化的適應(yīng)；（2）冷卻風(fēng)機運行電耗節(jié)約；（3）余熱系統(tǒng)單位熟料發(fā)電量的提升；（4）提升了余熱發(fā)電系統(tǒng)對燒成系統(tǒng)工況波動的適應(yīng)性。雖然使用中置輥式破碎機在項目前期投資會有一定提升，但其長期運行的附加收益可以很快抵消投資的增加。

貴州HXTA7500t/d項目中，Sinowalk冷卻機配套Sinoroll中置輥式破碎機的成功使用證明，中材裝備集團有限公司熱工分公司已經(jīng)掌握了這種技術(shù)，填補了國產(chǎn)設(shè)備在熟料中置輥式破碎機技術(shù)上的空白，該產(chǎn)品已全部國產(chǎn)化且使用性能完全可以與國際知名公司同類產(chǎn)品相媲美。

[1]潘新慶,劉旭,劉智濤,向東湖.高溫耐磨破碎輥圈的研究[J].水泥技術(shù),2011(5).■