原料輥磨系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能改造實(shí)例

陳軍，聶文海，于濤，竹永奎，王振中

1 引言

原料粉磨系統(tǒng)的電耗是影響水泥廠能耗的重要指標(biāo)，直接影響到水泥熟料生產(chǎn)的綜合電耗。在當(dāng)前越來越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求下，高能耗的水泥生產(chǎn)線勢必會(huì)被逐漸淘汰，先進(jìn)水泥企業(yè)的能耗指標(biāo)日趨成為整個(gè)水泥行業(yè)的平均指標(biāo)，水泥廠的節(jié)能改造、技術(shù)升級已迫在眉睫。

2 原料輥磨系統(tǒng)能耗高的原因

原料輥磨系統(tǒng)的能耗主要受原料輥磨和循環(huán)風(fēng)機(jī)這兩個(gè)大型設(shè)備電耗的影響。輥磨的運(yùn)行情況和能耗指標(biāo)主要看粉磨部分和選粉部分的配合是否協(xié)調(diào)匹配。循環(huán)風(fēng)機(jī)的能耗指標(biāo)主要受系統(tǒng)用風(fēng)量、系統(tǒng)阻力和風(fēng)機(jī)效率影響。下文針對MLS型原料輥磨系統(tǒng)能耗高的問題進(jìn)行分析。

2.1 粉磨形式與結(jié)構(gòu)

MLS型原料輥磨的磨輥常為三個(gè)輪胎狀磨輥連接在一個(gè)三角形的壓力框架上，磨輥與凹槽型碗狀磨盤上的襯板配合進(jìn)行粉磨。粉磨加壓為油缸拉動(dòng)壓力框架整體加壓，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，很多水泥廠的輥磨存在磨機(jī)振動(dòng)大、壓力框架和磨輥水平轉(zhuǎn)動(dòng)、磨機(jī)實(shí)際使用功率小等問題。磨機(jī)振動(dòng)大不僅影響設(shè)備的使用壽命，造成磨機(jī)主減速機(jī)和油缸等設(shè)備故障率高，而且嚴(yán)重影響生產(chǎn)穩(wěn)定性，使磨機(jī)產(chǎn)量低、電耗高。這是由輥磨的粉磨形式和結(jié)構(gòu)所造成的，這種粉磨形式和結(jié)構(gòu)已被帶有搖臂結(jié)構(gòu)的單獨(dú)加壓形式所取代。MLS型原料輥磨粉磨結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 MLS型原料輥磨粉磨結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 選粉效率

以常見的MLS3626型原料輥磨為例，配套的選粉機(jī)轉(zhuǎn)子多為φ4 000mm×2 000mm和φ4 250mm×2 560mm兩種規(guī)格，選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使磨機(jī)內(nèi)循環(huán)負(fù)荷增大，造成磨機(jī)振動(dòng)大、產(chǎn)量低、電耗高，增大了磨機(jī)的阻力，對生料細(xì)度的可控性差，使生料細(xì)度偏粗，不利于燒成系統(tǒng)運(yùn)行及熟料質(zhì)量和煤耗，循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗也高。

2.3 風(fēng)環(huán)風(fēng)速

MLS型原料輥磨的風(fēng)環(huán)面積很小，實(shí)際風(fēng)環(huán)風(fēng)速高達(dá)70m/s，實(shí)際生產(chǎn)中沒有外排吐渣或者吐渣量很小，進(jìn)而增大了磨機(jī)內(nèi)循環(huán)負(fù)荷和磨機(jī)阻力，不利于磨機(jī)的產(chǎn)量提高和穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)環(huán)風(fēng)速偏高是輥磨和循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗高的原因之一。

2.4 輥磨入磨負(fù)壓

MLS型原料輥磨的進(jìn)風(fēng)為單側(cè)進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口面積很小且為平段，實(shí)際生產(chǎn)中多有積料現(xiàn)象，積料后進(jìn)風(fēng)口面積更小。入磨風(fēng)管的管道面積往往也很小，致使入磨負(fù)壓很高，多為-1 000Pa以上，有時(shí)接近-2 000Pa，不利于順暢進(jìn)風(fēng)和磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)增加了入循環(huán)風(fēng)機(jī)的負(fù)壓，這也是產(chǎn)量低、磨機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗高的原因之一。

2.5 旋風(fēng)筒

原料磨系統(tǒng)配置的旋風(fēng)筒選型偏小，導(dǎo)致阻力升高，進(jìn)而使循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗升高。

2.6 工藝布置

風(fēng)料通道不暢等工藝布置也會(huì)影響生產(chǎn)，使系統(tǒng)電耗升高。

3 MLS型原料輥磨系統(tǒng)節(jié)能改造實(shí)例

3.1 湖波集團(tuán)禹州靈威水泥公司MLS3626原料輥磨系統(tǒng)改造

中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司成功改造了該廠的MLS3626原料輥磨系統(tǒng)，取得了顯著的效果。通過改造粉磨形式與結(jié)構(gòu)，有效降低了磨機(jī)的電耗；降低了系統(tǒng)阻力，進(jìn)而降低了循環(huán)風(fēng)機(jī)電耗；提高了產(chǎn)量，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)電耗。改造方案如下：

（1）磨盤

對原有碗狀磨盤及襯板進(jìn)行改造，以滿足平盤錐輥的配合要求，風(fēng)環(huán)和刮料板改為TRM型結(jié)構(gòu)。

（2）磨輥和搖臂

磨輥由輪胎輥改成錐輥，取消原有壓力框架，改為TRM型磨輥形式加壓裝置。

（3）選粉機(jī)和喂料裝置

入磨鎖風(fēng)翻板閥更換為回轉(zhuǎn)下料器，原有選粉機(jī)更換為LV型選粉機(jī)，保留原有選粉機(jī)傳動(dòng)部分和出風(fēng)口，更換轉(zhuǎn)子動(dòng)葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（4）機(jī)架及基礎(chǔ)

磨機(jī)基礎(chǔ)沿用MLS3626型原料輥磨原有混凝土基礎(chǔ)，需要在原有混凝土基礎(chǔ)上鉆孔，預(yù)埋地腳螺栓，開鑿基坑預(yù)埋底座，機(jī)架與基礎(chǔ)通過地腳螺栓連接。

（5）循環(huán)風(fēng)機(jī)

對原有循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行部分改造，提高風(fēng)量，以滿足水泥廠提高產(chǎn)量的要求，風(fēng)機(jī)電機(jī)保留。

（6）旋風(fēng)筒

原有旋風(fēng)筒截面風(fēng)速太高，阻力大，更換為新型低阻高效旋風(fēng)筒。

（7）工藝管道

按照改造后的設(shè)備重新設(shè)計(jì)非標(biāo)管道。

通過本次節(jié)能改造，磨機(jī)振動(dòng)明顯降低，運(yùn)行穩(wěn)定，檢修方便，大大縮短了檢修時(shí)間，節(jié)省了人力和物力成本，估算本次改造的投資回收期為1.5年。在原料種類和配比類似、生料粉細(xì)度不變的前提下，產(chǎn)量提高56%，系統(tǒng)電耗降低4kWh/t。詳細(xì)指標(biāo)見表1。

表1 改造前后原料磨系統(tǒng)的能耗對比

3.2 華潤集團(tuán)鶴慶水泥公司1號MLS3626原料輥磨系統(tǒng)改造

中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司對該廠1號MLS3626原料輥磨系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造。粉磨形式與結(jié)構(gòu)沿用原有的MLS3626原料輥磨部分，對選粉機(jī)、風(fēng)環(huán)和旋風(fēng)筒等進(jìn)行了改造，提高了選粉效率，降低了系統(tǒng)阻力，小幅度降低了原料輥磨和循環(huán)風(fēng)機(jī)的電耗。改造方案如下：

（1）選粉機(jī)

保留原有MLS3626原料輥磨選粉機(jī)的傳動(dòng)部分和出風(fēng)口，更換為LV型選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（2）風(fēng)環(huán)和刮料板改造

將原有風(fēng)環(huán)改造為TRM型風(fēng)環(huán)，降低風(fēng)環(huán)阻力。為應(yīng)對隨之而來的外排吐渣量增大的問題，改造了原有的刮料板。

（3）旋風(fēng)筒

原有旋風(fēng)筒截面風(fēng)速高，阻力大，更換為新型低阻高效旋風(fēng)筒。

通過本次節(jié)能改造，磨機(jī)振動(dòng)有所降低，磨機(jī)穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，在較低投資下，取得了較好的改造效果，估算本次改造的投資回收期為1.4年。在原料種類和配比類似、生料粉細(xì)度類似的前提下，產(chǎn)量提高12%，系統(tǒng)電耗降低2.75kWh/t。詳細(xì)指標(biāo)見表2。

3.3 金隅集團(tuán)陵川水泥公司MLS4028原料輥磨系統(tǒng)改造

表2 改造前后原料磨系統(tǒng)的能耗對比

中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司對該廠MLS4028原料輥磨系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造。粉磨形式與結(jié)構(gòu)沿用原有的MLS4028原料輥磨部分，對選粉機(jī)和風(fēng)環(huán)等進(jìn)行了改造，提高了選粉效率，降低了系統(tǒng)阻力，小幅度降低了原料輥磨和循環(huán)風(fēng)機(jī)的電耗。改造方案如下：

（1）選粉機(jī)

保留原有MLS4028原料輥磨選粉機(jī)的傳動(dòng)部分和出風(fēng)口，更換為LV型選粉機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（2）風(fēng)環(huán)和刮料板改造

將原有風(fēng)環(huán)改造為TRM型風(fēng)環(huán)，降低風(fēng)環(huán)阻力。為應(yīng)對隨之而來的外排吐渣量增大的問題，改造了原有的刮料板。

通過本次節(jié)能改造，磨機(jī)振動(dòng)有所降低，磨機(jī)穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，在較低投資下，取得了很好的改造效果，估算本次改造的投資回收期僅為0.5年。在原料種類和配比類似、生料粉細(xì)度R80μm不變的前提下，R200μm降低了1.3%，產(chǎn)量提高約12%，系統(tǒng)電耗降低2.74kWh/t。詳細(xì)指標(biāo)見表3。

表3 改造前后原料磨系統(tǒng)的能耗對比

4 結(jié)語

目前國內(nèi)原料輥磨系統(tǒng)的數(shù)量仍然很多，在當(dāng)前綠色環(huán)保的政策形勢下，節(jié)能降耗在近幾年內(nèi)都將會(huì)是熱點(diǎn)。降低綜合能耗既是對國家政策和政府政令的響應(yīng)，又是降本增效形勢下刻不容緩之事?！?/p>