淺談降低水泥廠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一條2500T/d水泥熟料回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線生料制備工序電耗高現(xiàn)狀分析、通過與國內(nèi)先進(jìn)同行業(yè)技術(shù)指標(biāo)對標(biāo)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程進(jìn)行闡述。

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

　　1、概述

　　水泥廠生料制備綜合電耗是指水泥熟料生產(chǎn)工藝過程中從原料破碎，原料預(yù)均化、生料粉磨、生料均化、廢氣處理等工序生產(chǎn)過程用電量總和與各工序產(chǎn)量之比，計(jì)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(nèi)先進(jìn)水泥生產(chǎn)線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(biāo)在水泥企業(yè)是一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，占水泥熟料生產(chǎn)電耗總量的30%-40%。福建水泥煉石水泥廠一條2500T/d水泥熟料生產(chǎn)線(以下稱為8#窯生產(chǎn)線)在2008年投產(chǎn)以來生料制備綜合電耗在28kWh/t左右，與國內(nèi)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)線生料制備各工序電耗現(xiàn)狀調(diào)查分析。

　　2.1生料制備系統(tǒng)各工序用電量及產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集及工序電耗統(tǒng)計(jì)

　　首先按水泥熟料生產(chǎn)工藝流程對生料制備系統(tǒng)各機(jī)臺(tái)設(shè)備用電量、產(chǎn)量、單耗數(shù)據(jù)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(jī)工序電耗、循環(huán)風(fēng)機(jī)工序電耗、配料庫底工序電耗、生料均化工序、窯尾排風(fēng)機(jī)工序電耗、除塵設(shè)備工序電耗組成。

　　本次數(shù)據(jù)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(tǒng)計(jì)并計(jì)算出各工序電量單耗，各工序電量單耗計(jì)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(jì)算結(jié)果見表1。

　　2.2生料綜合電耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

　　從表一生料制備工序電耗統(tǒng)計(jì)表數(shù)據(jù)分析，8#窯生料綜合電耗與國內(nèi)先進(jìn)企業(yè)電耗數(shù)據(jù)對比有6kWh/t差距，主要是生料粉磨系統(tǒng)中生料磨主機(jī)電耗相差2.34kWh/t，尾排風(fēng)機(jī)電耗相差2.51kWh/t。因此，應(yīng)把降低生料磨主機(jī)電耗，窯尾排風(fēng)機(jī)電耗作為降電耗的技術(shù)攻關(guān)方向。

　　3、生料粉磨系統(tǒng)電耗高原因分析及處理措施

　　3.1生料粉磨系統(tǒng)電耗高原因分析

　　8#窯2500噸生產(chǎn)線原料立磨為沈重MLS3626，立磨主電機(jī)型號(hào)為YRKK710-6，功率為1900kW，電壓為6000V。立磨自2008年投產(chǎn)以來，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量一直在180-200t/h之間，生料細(xì)度20-22%，生料電耗20kwh/t，沒有達(dá)到210t/h設(shè)計(jì)要求，生料粉磨系統(tǒng)電耗高主要因素分析認(rèn)為主要原因有：

　　3.1.1選粉機(jī)選粉效率低，造成部分粉磨的生料成品重新在磨內(nèi)循環(huán)粉磨工作，增大磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷。

　　3.1.2選粉機(jī)密封性能不佳，造成風(fēng)阻現(xiàn)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(jī)分級(jí)精度低，造成立磨磨盤內(nèi)細(xì)粉較多，磨盤料層波動(dòng)大增加了立磨主電機(jī)負(fù)荷。

　　3.1.4磨機(jī)粉磨能力偏低臺(tái)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(jié)果決定對立磨選粉機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，改造目的是為了提高選粉機(jī)工作效率，減少立磨磨盤料層波動(dòng)，降低主電機(jī)負(fù)荷減小電機(jī)工作電流及提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。立磨選粉機(jī)改造方案分為工藝部份，機(jī)械部份、電器部份來制定改造內(nèi)容。

　　3.2.1工藝部分改造方案

　　立磨選粉機(jī)原系統(tǒng)用風(fēng)量為42000m3/h，風(fēng)壓為10500Pa，改造后選粉機(jī)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(tǒng)，風(fēng)管直徑及調(diào)節(jié)風(fēng)門不需改動(dòng)，立磨選粉機(jī)使用的循環(huán)風(fēng)機(jī)使用原有風(fēng)機(jī)，即風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)電機(jī)不需改動(dòng)。

　　3.2.2機(jī)械部分改造方案

　　3.2.2.1對選粉機(jī)靜態(tài)導(dǎo)流葉片及轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行改進(jìn)

　　8#窯生產(chǎn)線立磨選粉機(jī)原靜態(tài)導(dǎo)流葉片是直形葉片如圖1所示，此次改造靜態(tài)導(dǎo)流葉片采用Z形葉片如圖2所示，轉(zhuǎn)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導(dǎo)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(yùn)動(dòng)方向而與導(dǎo)風(fēng)葉片的背風(fēng)面相撞失去動(dòng)能落入內(nèi)錐體。較細(xì)粉則隨氣流進(jìn)入選粉區(qū)域進(jìn)行分選，減少了不合格顆粒進(jìn)入選粉區(qū)，起到了預(yù)分選效果，提高選粉系統(tǒng)的處理量，達(dá)到高產(chǎn)、低耗的目的。與傳統(tǒng)的直形導(dǎo)風(fēng)葉片相比，通過異形導(dǎo)風(fēng)葉片的氣流速度與轉(zhuǎn)子的外邊緣的速度相當(dāng)，從而減少了含料氣體對轉(zhuǎn)子葉片的沖刷磨損。

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

　　3.2.2.1對轉(zhuǎn)子密封形式進(jìn)行改進(jìn)

　　立磨原密封形工采用傳統(tǒng)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保證，因間隙始終存在其密封的效果不理想。我們結(jié)合迷宮式密封的特點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)氣流密封的方式，通過轉(zhuǎn)子旋，轉(zhuǎn)焊接在轉(zhuǎn)子上的氣動(dòng)葉片產(chǎn)生強(qiáng)大的橫斷氣流阻礙顆粒穿過，達(dá)到良好的密封效果，提高了分級(jí)精度如圖6所示。

　　3.2.2.1對立磨上殼體增設(shè)導(dǎo)流罩

　　原立磨分級(jí)室結(jié)構(gòu)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(jí)室上下含塵氣流進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)氣流速度波動(dòng)值在4mm/s左右，影響選粉效果。因此在分級(jí)室內(nèi)增設(shè)導(dǎo)流罩如圖8所示，殼體導(dǎo)流角度由76°改為62°，改造后氣流速度波動(dòng)在1.5mm/s保證選粉過程氣流均勻性和穩(wěn)定性。

　　3.3電氣部分改造方案

　　選粉機(jī)原傳動(dòng)電機(jī)型號(hào)為Y280S-4，功率75kW，改造后選粉機(jī)傳動(dòng)功率為45-55kW，選粉機(jī)原傳動(dòng)電機(jī)能滿足要求不需改動(dòng)。選粉機(jī)原調(diào)速器調(diào)速范圍在50-100r/min，改造后選粉機(jī)調(diào)速范圍控制在50-100r/min，原調(diào)速器可滿足使用要求不需改動(dòng)。

　　3.4改造后效果

　　改造結(jié)束后對生料粉磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、磨機(jī)主機(jī)單耗、產(chǎn)品細(xì)度等指標(biāo)進(jìn)行改前對比，詳見表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(jī)轉(zhuǎn)速由40HZ提升到41HZ。

　　3.4.3改造后立磨主電機(jī)電流下降20A左右。

　　3.4.4改造后循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度由84%變至80%，風(fēng)機(jī)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(jī)電耗高原因分析及措施

　　4.1廢氣處理尾排風(fēng)機(jī)電耗高原因分析

　　廢氣處理尾排風(fēng)機(jī)型號(hào)Y4-2x73-14N0.20.5F，額定風(fēng)量：480000m3/h，風(fēng)壓：3500Pa，轉(zhuǎn)速：960r/min，電機(jī)型號(hào)為YRKK500-6，功率：630kW，電壓：6000V。風(fēng)機(jī)電量單耗為5.66kWh/t，比同行業(yè)相同風(fēng)機(jī)型號(hào)單耗高了約2kWh/t，分析認(rèn)為我廠尾排風(fēng)機(jī)在實(shí)際的使用過程中，因工藝的需要經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)量、壓力等，風(fēng)機(jī)采用傳統(tǒng)的風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)，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，使大量能量消耗在風(fēng)門節(jié)流上，且調(diào)節(jié)線性較差。而采用變頻調(diào)速技術(shù)的風(fēng)機(jī)則調(diào)節(jié)線性好，可以隨工藝的要求進(jìn)行節(jié)能調(diào)節(jié)，消除風(fēng)門節(jié)流損失，同型號(hào)風(fēng)機(jī)電量單耗基本在3kWh/t左右。

　　4.2我廠尾排風(fēng)機(jī)增設(shè)變頻調(diào)速器可行性分析

　　從圖9風(fēng)機(jī)風(fēng)量與功率關(guān)系圖可看出采用變頻調(diào)節(jié)來控制風(fēng)量風(fēng)機(jī)功率消耗量最小，我廠尾排風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)風(fēng)門開度在70%，電機(jī)輸出功率大量消耗在調(diào)節(jié)風(fēng)門的節(jié)流上，造成電能白白浪費(fèi)。通過增設(shè)變頻控制裝置，以改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的節(jié)能方式來取代風(fēng)門節(jié)流調(diào)節(jié)的耗能方式，并將風(fēng)機(jī)的入口調(diào)節(jié)風(fēng)門全開，以消除調(diào)節(jié)風(fēng)門的節(jié)流能耗損失，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的節(jié)能。

　　4.3風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)方案措施

　　增設(shè)各相應(yīng)的變頻控制成套柜，并采用變風(fēng)量變頻遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集中控制(由中控室DCS系統(tǒng)對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制)，既實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無級(jí)線性調(diào)速及運(yùn)行負(fù)荷遠(yuǎn)程控制，又實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)高效節(jié)能。具有各有關(guān)模擬量、數(shù)字量I/O接口，可并入原DCS控制系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)就地啟動(dòng)、停止及手動(dòng)調(diào)頻控制和旁路運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控(包括遠(yuǎn)程啟停、調(diào)頻調(diào)速、狀態(tài)監(jiān)視、故障報(bào)警等)，具有過壓、過流、欠壓保護(hù)功能及旁路切換等功能。增設(shè)變頻器技改設(shè)備主要是型號(hào)為6000V/630kW，電機(jī)額定功率630kW、電壓6kV、額定電流70A高壓變頻器1臺(tái)，手動(dòng)旁路柜1臺(tái)，功率單元1臺(tái)，配套慮網(wǎng)1套。

　　4.4尾排風(fēng)機(jī)增設(shè)變頻器后節(jié)能效果

　　廢氣處理尾排風(fēng)機(jī)增設(shè)變頻器后，風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門設(shè)置在全開位置，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速960r/min由轉(zhuǎn)降至810r/min轉(zhuǎn)，風(fēng)量、風(fēng)速能夠滿足水泥工藝生產(chǎn)線要求，風(fēng)機(jī)電流由改造前60A降低至40A，風(fēng)機(jī)單耗由5.66kWh/t降至單耗降至2.9kWh/t。

　　5、結(jié)語

　　通過對生料制備綜合電耗高的現(xiàn)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(jī)設(shè)備及廢氣處理尾排風(fēng)機(jī)增設(shè)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(jī)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(jī)改造總投資85萬元，增設(shè)風(fēng)機(jī)變頻器改造總投資40萬元，二項(xiàng)改造共投入125萬元資金。8#窯水泥熟料生產(chǎn)線全年生產(chǎn)生料1280000噸，可節(jié)省用電量為666.5萬kWh，按每度電單價(jià)為0.6元計(jì)算，每年可節(jié)省電費(fèi)399.3萬元。

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