浅谈降低水泥厂生料制备综合电耗措施

作者简介：张文华（1971.6-），男，机械工程师，从事水泥机设备管理工作。

摘要：本文主要从福建水泥股份有限公司炼石水泥厂一条2500T/d水泥熟料回轉窑生产线生料制备工序电耗高现状分析、通过与国内先进同行业技术指标对标找出差距，分析造成生料制备工序电耗高主要因素，并制定降电耗措施方案、措施方案实施、技改效果检查等方面降低电耗过程进行阐述。

关键词：生料制备综合电耗；立磨选粉机叶片改造方案；立磨选粉机转子密封改造方案；尾排风机变频改造方案；改造效果

1.概述

水泥厂生料制备综合电耗是指水泥熟料生产工艺过程中从原料破碎，原料预均化、生料粉磨、生料均化、废气处理等工序生产过程用电量总和与各工序产量之比，计量单位采用每生产1吨成品生料需耗电量多少表示（kWh/t），目前，国内先进水泥生产线生料综合电耗基本在20-23kWh/t左右，水泥熟料日产量在5000吨以上窑型在小值范围，日产量在5000吨以下窑型在大值范围。生料制备综合电耗指标在水泥企业是一个重要的技术指标，占水泥熟料生产电耗总量的30%-40%。福建水泥炼石水泥厂一条2500T/d水泥熟料生产线（以下称为8#窑生产线）在2008年投产以来生料制备综合电耗在28kWh/t左右，与国内先进同行业相比有5-8kWh/t差距。

2.8#窑水泥熟料生产线生料制备各工序电耗现状调查分析。

2.1生料制备系统各工序用电量及产量数据采集及工序电耗统计

首先按水泥熟料生产工艺流程对生料制备系统各机台设备用电量、产量、单耗数据进行取样分析，生料制备综合电耗组成由石灰石破碎工序电耗、粉砂岩破碎工序电耗、原料均化工序电耗、生料磨主电机工序电耗、循环风机工序电耗、配料库底工序电耗、生料均化工序、窑尾排风机工序电耗、除尘设备工序电耗组成。

本次数据采集以2014年11月26日至2014年12月31日对水泥生料制备各生产工序用电量，产量进行统计并计算出各工序电量单耗，各工序电量单耗计算方法是以各工序用电量除以各工序产量得出各工序电耗，各工序的电耗计算结果见表1。

2.2生料综合电耗统计结果分析

从表一生料制备工序电耗统计表数据分析，8#窑生料综合电耗与国内先进企业电耗数据对比有6kWh/t差距，主要是生料粉磨系统中生料磨主机电耗相差2.34kWh/t，尾排风机电耗相差2.51kWh/t。因此，应把降低生料磨主机电耗，窑尾排风机电耗作为降电耗的技术攻关方向。

3.生料粉磨系统电耗高原因分析及处理措施

3.1生料粉磨系统电耗高原因分析

8#窑2500吨生产线原料立磨为沈重MLS3626，立磨主电机型号为YRKK710-6，功率为1900kW，电压为6000V。立磨自2008年投产以来，台时产量一直在180-200t/h之间，生料细度20-22%，生料电耗20kwh/t，没有达到210t/h设计要求，生料粉磨系统电耗高主要因素分析认为主要原因有：

3.1.1选粉机选粉效率低，造成部分粉磨的生料成品重新在磨内循环粉磨工作，增大磨机循环负荷。

3.1.2选粉机密封性能不佳，造成风阻现象，影响立磨产量，并容易造成生料跑粗情况。

3.1.3选粉机分级精度低，造成立磨磨盘内细粉较多，磨盘料层波动大增加了立磨主电机负荷。

3.1.4磨机粉磨能力偏低台时产量不足造成电量单耗高。

3.2处理措施

针对上述分析结果决定对立磨选粉机进行技术改造，改造目的是为了提高选粉机工作效率，减少立磨磨盘料层波动，降低主电机负荷减小电机工作电流及提高磨机台时产量。立磨选粉机改造方案分为工艺部份，机械部份、电器部份来制定改造内容。

3.2.1工艺部分改造方案

立磨选粉机原系统用风量为42000m3/h，风压为10500Pa，改造后选粉机用风量为36000m3/h，风压为10000Pa，因此工艺管道布置可采用原系统，风管直径及调节风门不需改动，立磨选粉机使用的循环风机使用原有风机，即风机风量，风机电机不需改动。

3.2.2机械部分改造方案

3.2.2.1对选粉机静态导流叶片及转子叶片进行改进

8#窑生产线立磨选粉机原静态导流叶片是直形叶片如图1所示，此次改造静态导流叶片采用Z形叶片如图2所示，转子叶片由直形叶片（如图3所示）改造成L形叶片如图4所示，使得含料气体在通过导风叶片后，其气流速度突变，大颗粒因惯性较大保持原有运动方向而与导风叶片的背风面相撞失去动能落入内锥体。较细粉则随气流进入选粉区域进行分选，减少了不合格颗粒进入选粉区，起到了预分选效果，提高选粉系统的处理量，达到高产、低耗的目的。与传统的直形导风叶片相比，通过异形导风叶片的气流速度与转子的外边缘的速度相当，从而减少了含料气体对转子叶片的冲刷磨损。

与传统的直形转子叶片相比，异形转子叶片这种特殊的结构利于细粉的进入与粗粉的抛出，提高了选粉效率，有助于减少转子叶片间的局部涡流。

3.2.2.1对转子密封形式进行改进

立磨原密封形工采用传统迷宫式密封方式如图5所示，其密封的可靠性是靠控制密封间隙来保证，因间隙始终存在其密封的效果不理想。我们结合迷宫式密封的特点，采用动态气流密封的方式，通过转子旋，转焊接在转子上的气动叶片产生强大的横断气流阻碍颗粒穿过，达到良好的密封效果，提高了分级精度如图6所示。

3.2.2.1对立磨上壳体增设导流罩

原立磨分级室结构如图7所示，壳体倾斜角为76°，含料气体是从下部向上流动，容易造成上下气流速度波动，采用速度分析仪对分级室上下含尘气流进行检测，发现气流速度波动值在4mm/s左右，影响选粉效果。因此在分级室内增设导流罩如图8所示，壳体导流角度由76°改为62°，改造后气流速度波动在1.5mm/s保证选粉过程气流均匀性和稳定性。

3.3电气部分改造方案

选粉机原传动电机型号为Y280S-4，功率75kW，改造后选粉機传动功率为45-55kW，选粉机原传动电机能满足要求不需改动。选粉机原调速器调速范围在50-100r/min，改造后选粉机调速范围控制在50-100r/min，原调速器可满足使用要求不需改动。

3.4改造后效果

改造结束后对生料粉磨的台时产量、磨机主机单耗、产品细度等指标进行改前对比，详见表2。

3.4.1改造后生料综合电耗从19.43kWh/t下降到17kWh/t。

3.4.2改造后选粉机转速由40HZ提升到41HZ。

3.4.3改造后立磨主电机电流下降20A左右。

3.4.4改造后循环风机风门开度由84%变至80%，风机电流降低2A。

3.4.5入库斗提电流由86A提高到90A。

4.废气处理尾排风机电耗高原因分析及措施

4.1废气处理尾排风机电耗高原因分析

废气处理尾排风机型号Y4-2x73-14N0.20.5F，额定风量：480000m3/h，风压：3500Pa，转速：960r/min，电机型号为YRKK500-6，功率：630kW，电压：6000V。风机电量单耗为5.66kWh/t，比同行业相同风机型号单耗高了约2kWh/t，分析认为我厂尾排风机在实际的使用过程中，因工艺的需要经常调节风量、压力等，风机采用传统的风门进行调节，即在需要降低风量时以增加阻力的方式关小风门，使大量能量消耗在风门节流上，且调节线性较差。而采用变频调速技术的风机则调节线性好，可以随工艺的要求进行节能调节，消除风门节流损失，同型号风机电量单耗基本在3kWh/t左右。

4.2我厂尾排风机增设变频调速器可行性分析

从图9风机风量与功率关系图可看出采用变频调节来控制风量风机功率消耗量最小，我厂尾排风机正常工作时风门开度在70%，电机输出功率大量消耗在调节风门的节流上，造成电能白白浪费。通过增设变频控制装置，以改变风机转速的节能方式来取代风门节流调节的耗能方式，并将风机的入口调节风门全开，以消除调节风门的节流能耗损失，从而实现风机的节能。

4.3风机采用变频调节方案措施

增设各相应的变频控制成套柜，并采用变风量变频远程计算机集中控制（由中控室DCS系统对变频器进行远程控制），既实现风机无级线性调速及运行负荷远程控制，又实现风机高效节能。具有各有关模拟量、数字量I/O接口，可并入原DCS控制系统，既可实现就地启动、停止及手动调频控制和旁路运行，又可实现远程监控（包括远程启停、调频调速、状态监视、故障报警等），具有过压、过流、欠压保护功能及旁路切换等功能。增设变频器技改设备主要是型号为6000V/630kW，电机额定功率630kW、电压6kV、额定电流70A高压变频器1台，手动旁路柜1台，功率单元1台，配套虑网1套。

4.4尾排风机增设变频器后节能效果

废气处理尾排风机增设变频器后，风机入口风门设置在全开位置，风机转速960r/min由转降至810r/min转，风量、风速能够满足水泥工艺生产线要求，风机电流由改造前60A降低至40A，风机单耗由5.66kWh/t降至单耗降至2.9kWh/t。

5.结语

通过对生料制备综合电耗高的现状分析，原因查找、制定方案措施、措施落实等方法步骤，对电量单耗高的立磨选粉机设备及废气处理尾排风机增设变频器进行降低电耗改造取得了较好效果，生料粉磨电量单耗由8.84kWh/t下降到6.4kWh/t，风机电量单耗由5.66kWh/t降至单耗降至2.9kWh/t，生料综合电量单耗由28.49kWh/t下降到23.29kWh/t。综合电量单耗降低了5.2kWh/t。此次立磨选粉机改造总投资85万元，增设风机变频器改造总投资40万元，二项改造共投入125万元资金。8#窑水泥熟料生产线全年生产生料1280000吨，可节省用电量为666.5万kWh，按每度电单价为0.6元计算，每年可节省电费399.3万元。（作者单位：福建水泥股份有限公司炼石水泥厂）