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        高效節(jié)能風(fēng)機(jī)在熟料生產(chǎn)線上的應(yīng)用

        2020-03-13 07:13:02高永健李元喜王魁
        水泥技術(shù) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:效率系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        高永健,李元喜,王魁

        我公司現(xiàn)有兩條5 000t/d水泥生產(chǎn)線,分別于2004年和2009年投產(chǎn),生產(chǎn)線高溫風(fēng)機(jī)投運(yùn)時(shí)間較早,日常運(yùn)行過程中,一、二線高溫風(fēng)機(jī)基本處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),因轉(zhuǎn)速高、風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中葉輪磨損、變頻模塊溫度高,電機(jī)頻繁出現(xiàn)過流跳停情況,嚴(yán)重影響公司的正常生產(chǎn)運(yùn)行。為解決此問題,我公司對市場上性能更優(yōu)的高效節(jié)能風(fēng)機(jī)的使用情況進(jìn)行了實(shí)地考察,并邀請風(fēng)機(jī)廠家對公司風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行了性能測試。經(jīng)測試,我公司大型風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均偏低。結(jié)合市場考察情況和公司風(fēng)機(jī)實(shí)際性能檢測結(jié)果,我公司決定對目前運(yùn)行故障較多、能耗較高的一、二線高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能技改,技改后,運(yùn)行效果較好。

        1 原高溫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及存在的問題

        風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)參數(shù)見表1,一線高溫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量為950 000m3/h,設(shè)計(jì)風(fēng)壓為7 000Pa,二線高溫風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量為930 000m3/h,設(shè)計(jì)風(fēng)壓為7 500Pa。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,當(dāng)熟料產(chǎn)量達(dá)到6 000t/d時(shí),明顯感覺到系統(tǒng)風(fēng)量不足,為了提高窯系統(tǒng)用風(fēng)量,操作上將兩條生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速均控制在850r/min,一線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流始終維持在170~172A之間,二線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流在190~195A之間。風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和高運(yùn)行電流造成設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)以下問題:

        (1)風(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重。新葉輪基本上在使用一年后就需對葉輪耐磨層進(jìn)行堆焊處理,否則風(fēng)機(jī)振動(dòng)會(huì)持續(xù)增大;堆焊的葉輪耐磨層基本上半年就需停機(jī)維護(hù)一次。葉輪磨損大,一方面是由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高,風(fēng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)速過快,一級旋風(fēng)筒含塵濃度較高;另一方面是由于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道設(shè)計(jì)不合理,風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)計(jì)偏小,出風(fēng)不暢,造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中葉輪承受的溫度偏高,加劇了對葉輪耐磨層的損傷,造成風(fēng)機(jī)故障率高。

        (2)因高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷運(yùn)行,配套的電器設(shè)備頻繁出現(xiàn)溫度高的現(xiàn)象,尤其是在夏天環(huán)境溫度高的情況下,多次出現(xiàn)高溫風(fēng)機(jī)變頻模塊旁路和燒壞的現(xiàn)象。高負(fù)荷運(yùn)行情況下,系統(tǒng)稍有波動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)過流跳?,F(xiàn)象,對電器維護(hù)和安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

        經(jīng)風(fēng)機(jī)廠家檢測對比,認(rèn)為一、二線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低是造成上述問題的主要原因。

        2 原風(fēng)機(jī)性能檢測及對比

        2.1 原風(fēng)機(jī)測點(diǎn)位置選擇

        風(fēng)機(jī)測點(diǎn)位置選擇見圖1、2、3。

        2.2 原風(fēng)機(jī)性能檢測結(jié)果

        風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能檢測顯示,我公司目前一、二線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均偏低。具體性能檢測結(jié)果見表2。

        由表2可以看出,一線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率只有64.36%,二線高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率為61.58%,運(yùn)行效率均偏低,運(yùn)行軸功率均偏高,運(yùn)行能耗均偏高。

        3 風(fēng)機(jī)技改方案及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

        3.1 風(fēng)機(jī)技改參數(shù)的選擇依據(jù)

        風(fēng)機(jī)技改選型主要依據(jù)風(fēng)機(jī)測試數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行工況,重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的問題:

        (1)所選風(fēng)機(jī)參數(shù)(風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量、風(fēng)壓)能滿足目前系統(tǒng)運(yùn)行工況,并最大限度地接近目前系統(tǒng)工況運(yùn)行參數(shù)。風(fēng)機(jī)參數(shù)越接近工況點(diǎn),風(fēng)機(jī)效率越高,節(jié)能效果越明顯。

        (2)在風(fēng)機(jī)選型方面需考慮系統(tǒng)后期是否還需提產(chǎn)或是否還需進(jìn)行其他方面的技改。若系統(tǒng)后期還需要提產(chǎn),可以考慮在現(xiàn)有測試參數(shù)的基礎(chǔ)上適當(dāng)放大風(fēng)機(jī)參數(shù),留有一定的富余量,避免后期運(yùn)行過程中出現(xiàn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)偏小的問題。另外,還應(yīng)考慮后期是否有其他的技改項(xiàng)目,如系統(tǒng)降阻技改等,若系統(tǒng)阻力、工藝發(fā)生變化,風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)同步也會(huì)發(fā)生變化,將影響風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,從而影響風(fēng)機(jī)節(jié)能效果。

        表1 原風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

        圖1 進(jìn)口動(dòng)壓測點(diǎn)圖

        圖2 進(jìn)口靜壓測點(diǎn)圖

        圖3 出口靜壓測點(diǎn)圖

        表2 現(xiàn)有風(fēng)機(jī)測試參數(shù)表

        (3)在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方面應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備土建基礎(chǔ)、風(fēng)道及電機(jī),在現(xiàn)有設(shè)備和土建基礎(chǔ)、風(fēng)道不變或微變的前提下進(jìn)行風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。

        3.2 風(fēng)機(jī)技改設(shè)計(jì)參數(shù)注意事項(xiàng)

        風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為正常運(yùn)行過程中的性能參數(shù),額定參數(shù)為最大運(yùn)行參數(shù),風(fēng)機(jī)選型參數(shù)見表3。我公司在風(fēng)機(jī)選型參數(shù)方面預(yù)留的富余量比較大,主要考慮到我公司余熱發(fā)電系統(tǒng)故障率偏高,系統(tǒng)退出的次數(shù)比較多。在余熱發(fā)電退出的情況下,如果按照設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行,勢必會(huì)對窯系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。另外,我公司實(shí)施了脫硫技改項(xiàng)目,目前尚未投入使用,要為后期脫硫塔投入預(yù)留一定的空間。

        在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了一定的限制,要求風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行過程中達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下轉(zhuǎn)速<800r/min。限速設(shè)計(jì)主要考慮兩方面的原因:一是高溫風(fēng)機(jī)變頻器投運(yùn)時(shí)間比較早,日常運(yùn)行過程中故障率比較高,風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速降低,一定程度上能降低變頻器的故障率。二是考慮到系統(tǒng)運(yùn)行阻力大,管道內(nèi)風(fēng)速比較高,再加上預(yù)熱器一級筒分離效率偏低,氣體中含塵濃度偏高,兩者結(jié)合勢必導(dǎo)致葉輪磨損量較大,適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速能有效緩解電器故障和葉輪磨損。在同樣參數(shù)情況下,限制轉(zhuǎn)速勢必會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)殼體、轉(zhuǎn)子均偏大,相應(yīng)也會(huì)增加投資成本,改造過程中需要根據(jù)不同工藝狀況和使用情況進(jìn)行綜合考慮。

        表3 風(fēng)機(jī)選型參數(shù)表

        表4 技改前后運(yùn)行參數(shù)對比表

        風(fēng)機(jī)安裝和調(diào)試改造實(shí)施時(shí)間比較長,且安裝施工需要停機(jī),應(yīng)充分利用生產(chǎn)線年度大修時(shí)間完成。為盡量縮短安裝時(shí)間,在系統(tǒng)停機(jī)前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作,主要包括:設(shè)備提前到達(dá)施工現(xiàn)場并提前組裝好;施工隊(duì)伍、施工工器具在停機(jī)前全部準(zhǔn)備就位;所需的非標(biāo)管道接口提前在現(xiàn)場制作完成;聯(lián)系廠家技術(shù)服務(wù)人員提前到達(dá)現(xiàn)場并對到貨情況進(jìn)行查驗(yàn),避免在安裝過程中因缺失配件影響施工進(jìn)度。

        4 風(fēng)機(jī)改造前后運(yùn)行效果對比

        風(fēng)機(jī)技改后,經(jīng)一個(gè)月時(shí)間的運(yùn)行,取得了很好的節(jié)能效果,達(dá)到了技改目標(biāo),具體參數(shù)對比見表4(數(shù)據(jù)為全月運(yùn)行平均值)。

        (1)由表4可以看出,我公司一、二線高溫風(fēng)機(jī)技改后節(jié)點(diǎn)效果非常明顯,其中一線高溫風(fēng)機(jī)在日均產(chǎn)量提升210t的情況下,節(jié)電率達(dá)到27.9%,二線高溫風(fēng)機(jī)節(jié)電效率34.2%,均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        (2)兩臺風(fēng)機(jī)合計(jì)節(jié)約用電量14 496+20 359=34 855kWh/d,節(jié)約電費(fèi)為34 855kWh/d×0.41元/kWh=14 290.55元/d。按照年運(yùn)轉(zhuǎn)率85%計(jì)算,兩臺風(fēng)機(jī)年節(jié)約電費(fèi)總計(jì)為(604+849)kWh×0.41元×7 446h=443.58萬元。

        (3)一、二線高溫風(fēng)機(jī)總計(jì)投入資金431萬元,技改后每年可節(jié)約電費(fèi)443.58萬元,基本上一年內(nèi)即可收回投資成本。

        (4)技改后,一線高溫風(fēng)機(jī)單位電耗下降2.57kWh/t,二線高溫風(fēng)機(jī)單位電耗下降3.38kWh/t。

        通過使用高效節(jié)能風(fēng)機(jī),不僅降低了生產(chǎn)成本,而且解決了高溫風(fēng)機(jī)設(shè)備故障率高、維護(hù)量大和臨停事故多的問題,同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,為公司節(jié)能降耗及設(shè)備安全運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)?!?/p>

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