降低水泥廠生料制備綜合電耗措施分析
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(xiàn)生料制備工序電耗高現(xiàn)狀分析、通過(guò)與國(guó)內(nèi)先進(jìn)同行業(yè)技術(shù)指標(biāo)對(duì)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(guò)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
Abstract: This paper mill stone from Fujian Cement Co., Ltd. cement a 2500T / d high power consumption status of preparation step production line of cement clinker kiln raw material analysis, through advanced technology with industry-standard indicators to identify gaps, analyze causes raw material preparation step high power consumption a major factor, lower power consumption and to develop program of measures, program implementation measures, technological and other aspects of the effect of reducing electricity consumption inspection process will be explained.
Keywords: integrated power consumption of raw material preparation; vertical mill separator blade rehabilitation programs; vertical mill classifier rotor seal rehabilitation programs; tail ventilator frequency transformation programs; transformation effect
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(guò)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(guò)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(guó)內(nèi)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(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(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(guó)內(nèi)先進(jìn)同行業(yè)相比有5-8kWh/t差距。
2窯水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)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(duì)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(kù)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(duì)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(jiàn)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(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)電耗數(shù)據(jù)對(duì)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(xiàn)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(lái)，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(méi)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(pán)內(nèi)細(xì)粉較多，磨盤(pán)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(duì)上述分析結(jié)果決定對(duì)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(pán)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(lái)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(mén)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(duì)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(xiàn)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)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(guò)，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(duì)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(duì)分級(jí)室上下含塵氣流進(jìn)行檢測(cè)，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(guò)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(mǎn)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(mǎn)足使用要求不需改動(dòng)。
3.4改造后效果
改造結(jié)束后對(duì)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(duì)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(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(mén)開(kāi)度由84%變至80%，風(fēng)機(jī)電流降低2A。
3.4.5入庫(kù)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(guò)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(mén)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(mén)，使大量能量消耗在風(fēng)門(mén)節(jié)流上，且調(diào)節(jié)線(xiàn)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(xiàn)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(mén)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(lái)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(mén)開(kāi)度在70%，電機(jī)輸出功率大量消耗在調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的節(jié)流上，造成電能白白浪費(fèi)。通過(guò)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(lái)取代風(fēng)門(mén)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(mén)全開(kāi)，以消除調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)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(duì)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制)，既實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無(wú)級(jí)線(xiàn)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(guò)壓、過(guò)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(mén)設(shè)置在全開(kāi)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(mǎn)足水泥工藝生產(chǎn)線(xiàn)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(yǔ)
通過(guò)對(duì)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(duì)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(wàn)元，增設(shè)風(fēng)機(jī)變頻器改造總投資40萬(wàn)元，二項(xiàng)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(jié)省用電量為666.5萬(wàn)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(wàn)元。
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