淺談降低水泥廠(chǎng)生料制備綜合電耗措施

　　摘要：本文主要從福建水泥股份有限公司煉石水泥廠(chǎng)一條2500T/d水泥熟料回轉窯生產(chǎn)線(xiàn)生料制備工序電耗高現狀分析、通過(guò)與國內先進(jìn)同行業(yè)技術(shù)指標對標找出差距，分析造成生料制備工序電耗高主要因素，并制定降電耗措施方案、措施方案實(shí)施、技改效果檢查等方面降低電耗過(guò)程進(jìn)行闡述。

　　關(guān)鍵詞：生料制備綜合電耗;立磨選粉機葉片改造方案;立磨選粉機轉子密封改造方案;尾排風(fēng)機變頻改造方案;改造效果

　　1、概述

　　水泥廠(chǎng)生料制備綜合電耗是指水泥熟料生產(chǎn)工藝過(guò)程中從原料破碎，原料預均化、生料粉磨、生料均化、廢氣處理等工序生產(chǎn)過(guò)程用電量總和與各工序產(chǎn)量之比，計量單位采用每生產(chǎn)1噸成品生料需耗電量多少表示(kWh/t)，目前，國內先進(jìn)水泥生產(chǎn)線(xiàn)生料綜合電耗基本在20-23kWh/t左右，水泥熟料日產(chǎn)量在5000噸以上窯型在小值范圍，日產(chǎn)量在5000噸以下窯型在大值范圍。生料制備綜合電耗指標在水泥企業(yè)是一個(gè)重要的技術(shù)指標，占水泥熟料生產(chǎn)電耗總量的30%-40%。福建水泥煉石水泥廠(chǎng)一條2500T/d水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)(以下稱(chēng)為8#窯生產(chǎn)線(xiàn))在2008年投產(chǎn)以來(lái)生料制備綜合電耗在28kWh/t左右，與國內先進(jìn)同行業(yè)相比有5-8kWh/t差距。

　　2、8#窯水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)生料制備各工序電耗現狀調查分析。

　　2.1生料制備系統各工序用電量及產(chǎn)量數據采集及工序電耗統計

　　首先按水泥熟料生產(chǎn)工藝流程對生料制備系統各機臺設備用電量、產(chǎn)量、單耗數據進(jìn)行取樣分析，生料制備綜合電耗組成由石灰石破碎工序電耗、粉砂巖破碎工序電耗、原料均化工序電耗、生料磨主電機工序電耗、循環(huán)風(fēng)機工序電耗、配料庫底工序電耗、生料均化工序、窯尾排風(fēng)機工序電耗、除塵設備工序電耗組成。

　　本次數據采集以2014年11月26日至2014年12月31日對水泥生料制備各生產(chǎn)工序用電量，產(chǎn)量進(jìn)行統計并計算出各工序電量單耗，各工序電量單耗計算方法是以各工序用電量除以各工序產(chǎn)量得出各工序電耗，各工序的電耗計算結果見(jiàn)表1。

　　2.2生料綜合電耗統計結果分析

　　從表一生料制備工序電耗統計表數據分析，8#窯生料綜合電耗與國內先進(jìn)企業(yè)電耗數據對比有6kWh/t差距，主要是生料粉磨系統中生料磨主機電耗相差2.34kWh/t，尾排風(fēng)機電耗相差2.51kWh/t。因此，應把降低生料磨主機電耗，窯尾排風(fēng)機電耗作為降電耗的技術(shù)攻關(guān)方向。

　　3、生料粉磨系統電耗高原因分析及處理措施

　　3.1生料粉磨系統電耗高原因分析

　　8#窯2500噸生產(chǎn)線(xiàn)原料立磨為沈重MLS3626，立磨主電機型號為YRKK710-6，功率為1900kW，電壓為6000V。立磨自2008年投產(chǎn)以來(lái)，臺時(shí)產(chǎn)量一直在180-200t/h之間，生料細度20-22%，生料電耗20kwh/t，沒(méi)有達到210t/h設計要求，生料粉磨系統電耗高主要因素分析認為主要原因有：

　　3.1.1選粉機選粉效率低，造成部分粉磨的生料成品重新在磨內循環(huán)粉磨工作，增大磨機循環(huán)負荷。

　　3.1.2選粉機密封性能不佳，造成風(fēng)阻現象，影響立磨產(chǎn)量，并容易造成生料跑粗情況。

　　3.1.3選粉機分級精度低，造成立磨磨盤(pán)內細粉較多，磨盤(pán)料層波動(dòng)大增加了立磨主電機負荷。

　　3.1.4磨機粉磨能力偏低臺時(shí)產(chǎn)量不足造成電量單耗高。

　　3.2處理措施

　　針對上述分析結果決定對立磨選粉機進(jìn)行技術(shù)改造，改造目的是為了提高選粉機工作效率，減少立磨磨盤(pán)料層波動(dòng)，降低主電機負荷減小電機工作電流及提高磨機臺時(shí)產(chǎn)量。立磨選粉機改造方案分為工藝部份，機械部份、電器部份來(lái)制定改造內容。

　　3.2.1工藝部分改造方案

　　立磨選粉機原系統用風(fēng)量為42000m3/h，風(fēng)壓為10500Pa，改造后選粉機用風(fēng)量為36000m3/h，風(fēng)壓為10000Pa，因此工藝管道布置可采用原系統，風(fēng)管直徑及調節風(fēng)門(mén)不需改動(dòng)，立磨選粉機使用的循環(huán)風(fēng)機使用原有風(fēng)機，即風(fēng)機風(fēng)量，風(fēng)機電機不需改動(dòng)。

　　3.2.2機械部分改造方案

　　3.2.2.1對選粉機靜態(tài)導流葉片及轉子葉片進(jìn)行改進(jìn)

　　8#窯生產(chǎn)線(xiàn)立磨選粉機原靜態(tài)導流葉片是直形葉片如圖1所示，此次改造靜態(tài)導流葉片采用Z形葉片如圖2所示，轉子葉片由直形葉片(如圖3所示)改造成L形葉片如圖4所示，使得含料氣體在通過(guò)導風(fēng)葉片后，其氣流速度突變，大顆粒因慣性較大保持原有運動(dòng)方向而與導風(fēng)葉片的背風(fēng)面相撞失去動(dòng)能落入內錐體。較細粉則隨氣流進(jìn)入選粉區域進(jìn)行分選，減少了不合格顆粒進(jìn)入選粉區，起到了預分選效果，提高選粉系統的處理量，達到高產(chǎn)、低耗的目的。與傳統的直形導風(fēng)葉片相比，通過(guò)異形導風(fēng)葉片的氣流速度與轉子的外邊緣的速度相當，從而減少了含料氣體對轉子葉片的沖刷磨損。

　　與傳統的直形轉子葉片相比，異形轉子葉片這種特殊的結構利于細粉的進(jìn)入與粗粉的拋出，提高了選粉效率，有助于減少轉子葉片間的局部渦流。

　　3.2.2.1對轉子密封形式進(jìn)行改進(jìn)

　　立磨原密封形工采用傳統迷宮式密封方式如圖5所示，其密封的可靠性是靠控制密封間隙來(lái)保證，因間隙始終存在其密封的效果不理想。我們結合迷宮式密封的特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)氣流密封的方式，通過(guò)轉子旋，轉焊接在轉子上的氣動(dòng)葉片產(chǎn)生強大的橫斷氣流阻礙顆粒穿過(guò)，達到良好的密封效果，提高了分級精度如圖6所示。

　　3.2.2.1對立磨上殼體增設導流罩

　　原立磨分級室結構如圖7所示，殼體傾斜角為76°，含料氣體是從下部向上流動(dòng)，容易造成上下氣流速度波動(dòng)，采用速度分析儀對分級室上下含塵氣流進(jìn)行檢測，發(fā)現氣流速度波動(dòng)值在4mm/s左右，影響選粉效果。因此在分級室內增設導流罩如圖8所示，殼體導流角度由76°改為62°，改造后氣流速度波動(dòng)在1.5mm/s保證選粉過(guò)程氣流均勻性和穩定性。

　　3.3電氣部分改造方案

　　選粉機原傳動(dòng)電機型號為Y280S-4，功率75kW，改造后選粉機傳動(dòng)功率為45-55kW，選粉機原傳動(dòng)電機能滿(mǎn)足要求不需改動(dòng)。選粉機原調速器調速范圍在50-100r/min，改造后選粉機調速范圍控制在50-100r/min，原調速器可滿(mǎn)足使用要求不需改動(dòng)。

　　3.4改造后效果

　　改造結束后對生料粉磨的臺時(shí)產(chǎn)量、磨機主機單耗、產(chǎn)品細度等指標進(jìn)行改前對比，詳見(jiàn)表2。

　　3.4.1改造后生料綜合電耗從19.43kWh/t下降到17kWh/t。

　　3.4.2改造后選粉機轉速由40HZ提升到41HZ。

　　3.4.3改造后立磨主電機電流下降20A左右。

　　3.4.4改造后循環(huán)風(fēng)機風(fēng)門(mén)開(kāi)度由84%變至80%，風(fēng)機電流降低2A。

　　3.4.5入庫斗提電流由86A提高到90A。

　　4、廢氣處理尾排風(fēng)機電耗高原因分析及措施

　　4.1廢氣處理尾排風(fēng)機電耗高原因分析

　　廢氣處理尾排風(fēng)機型號Y4-2x73-14N0.20.5F，額定風(fēng)量：480000m3/h，風(fēng)壓：3500Pa，轉速：960r/min，電機型號為YRKK500-6，功率：630kW，電壓：6000V。風(fēng)機電量單耗為5.66kWh/t，比同行業(yè)相同風(fēng)機型號單耗高了約2kWh/t，分析認為我廠(chǎng)尾排風(fēng)機在實(shí)際的使用過(guò)程中，因工藝的需要經(jīng)常調節風(fēng)量、壓力等，風(fēng)機采用傳統的風(fēng)門(mén)進(jìn)行調節，即在需要降低風(fēng)量時(shí)以增加阻力的方式關(guān)小風(fēng)門(mén)，使大量能量消耗在風(fēng)門(mén)節流上，且調節線(xiàn)性較差。而采用變頻調速技術(shù)的風(fēng)機則調節線(xiàn)性好，可以隨工藝的要求進(jìn)行節能調節，消除風(fēng)門(mén)節流損失，同型號風(fēng)機電量單耗基本在3kWh/t左右。

　　4.2我廠(chǎng)尾排風(fēng)機增設變頻調速器可行性分析

　　從圖9風(fēng)機風(fēng)量與功率關(guān)系圖可看出采用變頻調節來(lái)控制風(fēng)量風(fēng)機功率消耗量最小，我廠(chǎng)尾排風(fēng)機正常工作時(shí)風(fēng)門(mén)開(kāi)度在70%，電機輸出功率大量消耗在調節風(fēng)門(mén)的節流上，造成電能白白浪費。通過(guò)增設變頻控制裝置，以改變風(fēng)機轉速的節能方式來(lái)取代風(fēng)門(mén)節流調節的耗能方式，并將風(fēng)機的入口調節風(fēng)門(mén)全開(kāi)，以消除調節風(fēng)門(mén)的節流能耗損失，從而實(shí)現風(fēng)機的節能。

　　4.3風(fēng)機采用變頻調節方案措施

　　增設各相應的變頻控制成套柜，并采用變風(fēng)量變頻遠程計算機集中控制(由中控室DCS系統對變頻器進(jìn)行遠程控制)，既實(shí)現風(fēng)機無(wú)級線(xiàn)性調速及運行負荷遠程控制，又實(shí)現風(fēng)機高效節能。具有各有關(guān)模擬量、數字量I/O接口，可并入原DCS控制系統，既可實(shí)現就地啟動(dòng)、停止及手動(dòng)調頻控制和旁路運行，又可實(shí)現遠程監控(包括遠程啟停、調頻調速、狀態(tài)監視、故障報警等)，具有過(guò)壓、過(guò)流、欠壓保護功能及旁路切換等功能。增設變頻器技改設備主要是型號為6000V/630kW，電機額定功率630kW、電壓6kV、額定電流70A高壓變頻器1臺，手動(dòng)旁路柜1臺，功率單元1臺，配套慮網(wǎng)1套。

　　4.4尾排風(fēng)機增設變頻器后節能效果

　　廢氣處理尾排風(fēng)機增設變頻器后，風(fēng)機入口風(fēng)門(mén)設置在全開(kāi)位置，風(fēng)機轉速960r/min由轉降至810r/min轉，風(fēng)量、風(fēng)速能夠滿(mǎn)足水泥工藝生產(chǎn)線(xiàn)要求，風(fēng)機電流由改造前60A降低至40A，風(fēng)機單耗由5.66kWh/t降至單耗降至2.9kWh/t。

　　5、結語(yǔ)

　　通過(guò)對生料制備綜合電耗高的現狀分析，原因查找、制定方案措施、措施落實(shí)等方法步驟，對電量單耗高的立磨選粉機設備及廢氣處理尾排風(fēng)機增設變頻器進(jìn)行降低電耗改造取得了較好效果，生料粉磨電量單耗由8.84kWh/t下降到6.4kWh/t，風(fēng)機電量單耗由5.66kWh/t降至單耗降至2.9kWh/t，生料綜合電量單耗由28.49kWh/t下降到23.29kWh/t。綜合電量單耗降低了5.2kWh/t。此次立磨選粉機改造總投資85萬(wàn)元，增設風(fēng)機變頻器改造總投資40萬(wàn)元，二項改造共投入125萬(wàn)元資金。8#窯水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)全年生產(chǎn)生料1280000噸，可節省用電量為666.5萬(wàn)kWh，按每度電單價(jià)為0.6元計算，每年可節省電費399.3萬(wàn)元。

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