趙小雷

從上世紀(jì)80年代起，我國就制訂了一系列節(jié)約能源的技術(shù)政策，包括開發(fā)和推廣節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，加速節(jié)能技術(shù)改造，調(diào)整高耗能工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低能源工業(yè)自耗能比重等。對水泥行業(yè)來說，風(fēng)機(jī)耗能在生產(chǎn)中占據(jù)了相當(dāng)大的比例，本文就莒縣中聯(lián)水泥有限公司ATOX50生料磨工藝系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造進(jìn)行討論。

1 存在問題

莒縣中聯(lián)水泥有限公司（以下簡稱我公司）目前擁有一條5 000t/d熟料生產(chǎn)線，ATOX50生料磨采用三風(fēng)機(jī)工藝系統(tǒng)，配套的循環(huán)風(fēng)機(jī)型號SL5-2×48No.30.5F，裝機(jī)功率3 800kW。設(shè)計參數(shù)如表1所示，該系列風(fēng)機(jī)氣動效率較低，導(dǎo)致循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗較高。實際運行中，循環(huán)風(fēng)機(jī)入口閥門開度基本在93%～95%之間，輸入功率在3 650kW左右，基本處于滿負(fù)荷運行，磨機(jī)產(chǎn)量維持在410t/h上下。在熟料綜合電耗分布中，生料制備工序電耗約占52%左右。在生料制備工序中，循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗占到了生料工序電耗的近50%，是水泥熟料生產(chǎn)中能耗最高的環(huán)節(jié)，循環(huán)風(fēng)機(jī)的效率直接影響輥磨的產(chǎn)量和整個工序的電耗。

2 解決方案

考慮到循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗居高不下，在進(jìn)行充分調(diào)查研究之后，決定對循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能技改工作。首先，為了采集原始數(shù)據(jù)，我們按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對原風(fēng)機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場性能測試。在保證設(shè)備運行安全穩(wěn)定的前提下，盡可能地將輥磨產(chǎn)量提高到滿負(fù)荷狀態(tài)，以取得循環(huán)風(fēng)機(jī)最大的風(fēng)量和風(fēng)壓，使改造后的風(fēng)機(jī)能夠滿足極端生產(chǎn)條件需要。

2.1 循環(huán)風(fēng)機(jī)運行數(shù)據(jù)采集點的選取

按照國標(biāo)GB/T 10178-2006《工業(yè)通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場試驗性能》，結(jié)合測點選取原則和現(xiàn)場情況，選取測量點位置如圖1、2所示。

（1）測量點要選在風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口管道的直管段上，此處流場較為均勻、穩(wěn)定，可以得到較為準(zhǔn)確的測量值。應(yīng)避免選在彎頭部位。

（2）流量的測量，采用在圓形管道中皮托管橫向移動的測量方法，即：皮托靜壓管的頭部中心，定位在沿著風(fēng)道的三個對稱分布的直徑上，依次間隔測量，測點不少于24個。用微壓計測量截面上每個點的動壓Pdi。

（3）電機(jī)的輸入功率，利用電源控制柜上顯示的電壓、電流、功率因數(shù)數(shù)值，計算電機(jī)有功功率。

表1 循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)

圖1 流量測量點位置（循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)口管道直段上）

圖2 循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口靜壓測量位置

2.2 數(shù)據(jù)整理公式

（1）流量測量截面平均動壓

式中：

ΔP——流量測量截面位置的平均動壓，Pa

Pdi——流量測量截面處各測量點動壓在單位時間內(nèi)的均值，Pa

n——流量測量截面測量點數(shù)量，個

（2）流量測量截面介質(zhì)密度

式中：

ρ——流量測量截面介質(zhì)密度，kg/m3

ρ0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流量測量介質(zhì)密度，kg/m3

Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，Pa

Ps——流量測量截面處靜壓，Pa

t——環(huán)境溫度，℃

表2 技改前風(fēng)機(jī)實際運行參數(shù)

表3 循環(huán)風(fēng)機(jī)選型及技改后運行參數(shù)

循環(huán)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)采集與計算分析時的數(shù)據(jù)來源，包括現(xiàn)場配電柜讀取的數(shù)據(jù)，如電流、電壓及實時功率數(shù)據(jù)等，以及中控實時顯示的電機(jī)運行電流、工作電壓等。由于測量所得的風(fēng)速、壓力等均為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的瞬時值，在計算分析時，不可避免地存在一定的誤差。循環(huán)風(fēng)機(jī)實際運行情況下，測量與運算結(jié)果如表2所示。

為滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的要求，兼顧極限產(chǎn)能的發(fā)揮，以達(dá)到節(jié)能降耗的效果，最終決定選用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)更換輥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)整機(jī)。

高效節(jié)能風(fēng)機(jī)具有以下特點：選用高效風(fēng)機(jī)空氣動力模型，風(fēng)機(jī)效率高、高效范圍寬；采用量體定制式的設(shè)計方法，可保證風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)的最佳匹配性；入口集流器的特殊設(shè)計，使得風(fēng)機(jī)內(nèi)部漏風(fēng)和阻力損失大幅降低，轉(zhuǎn)子動平衡等級為G2.5級，將不平衡量降低到最低水平；軸承及其他關(guān)鍵部件采用高強度材質(zhì)，葉輪耐磨襯板采用進(jìn)口高硬度復(fù)合材料，風(fēng)機(jī)使用壽命提高，節(jié)電節(jié)能效果明顯。循環(huán)風(fēng)機(jī)選型及運行參數(shù)見表3，風(fēng)機(jī)性能曲線如圖3所示。

圖3 改造后循環(huán)風(fēng)機(jī)性能曲線

表4 生料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)技改前后運行電耗對比

2.3 節(jié)能改造的實施

整體改造實施過程中，檢修時間較短，只有20d，為此，原風(fēng)機(jī)土建基礎(chǔ)總體不變，保留原電機(jī)及底座；原風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)管道位置不變，更換全新設(shè)計的高效循環(huán)風(fēng)機(jī)，主要部件有機(jī)殼、轉(zhuǎn)子（主軸、葉輪等）、集流器、進(jìn)口軟連接等。改造后風(fēng)機(jī)內(nèi)部漏風(fēng)大幅減少，進(jìn)出口管道阻力降低，整機(jī)效率提高。

2.4 改造效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）節(jié)能降耗效果顯著

我公司循環(huán)風(fēng)機(jī)改造后輥磨運行穩(wěn)定，輥磨投料量達(dá)450t/h，循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度75%，此時風(fēng)機(jī)運行電流202A，比改造前降低約45A。改造后風(fēng)機(jī)實時功耗為3 125kW，節(jié)能效果顯著。改造前后循環(huán)風(fēng)機(jī)運行電耗對比見表4。

（2）效益分析

通過高效節(jié)能循環(huán)風(fēng)機(jī)的整機(jī)更換，實現(xiàn)了輥磨系統(tǒng)高產(chǎn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，噸熟料節(jié)電2.18kWh，按照年生產(chǎn)熟料115萬噸，電費0.6元/kWh計算，年降低熟料綜合生產(chǎn)成本約150萬元，達(dá)到了預(yù)期的節(jié)能降耗目標(biāo)。

3 結(jié)語

水泥企業(yè)中的風(fēng)機(jī)，尤其是大功率的風(fēng)機(jī)，如窯頭排風(fēng)機(jī)、窯尾排風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、煤粉通風(fēng)機(jī)等，都是企業(yè)的能耗大戶，應(yīng)深入挖掘設(shè)備節(jié)能潛力，加強節(jié)能技術(shù)研究，通過采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝，對原有生產(chǎn)設(shè)施及相關(guān)配套設(shè)施進(jìn)行改造或更新，完善生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低能源和原材料消耗，從而降低生產(chǎn)成本，這不僅可以大幅提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且有很大的社會效益?！?/p>