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

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(guò)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(guò)程中葉輪磨損、變頻模塊溫度高，電機(jī)頻繁出現(xiàn)過(guò)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(wèn)題，我公司對(duì)市場(chǎng)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(qǐng)風(fēng)機(jī)廠家對(duì)公司風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行了性能測(cè)試。經(jīng)測(cè)試，我公司大型風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均偏低。結(jié)合市場(chǎng)考察情況和公司風(fēng)機(jī)實(shí)際性能檢測(cè)結(jié)果，我公司決定對(duì)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(wèn)題

風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)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(guò)程中，當(dāng)熟料產(chǎn)量達(dá)到6 000t/d時(shí)，明顯感覺(jué)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(guò)程中出現(xiàn)以下問(wèn)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(duì)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(guò)快，一級(jí)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(guò)程中葉輪承受的溫度偏高，加劇了對(duì)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(guò)流跳停現(xiàn)象，對(duì)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(cè)對(duì)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(wèn)題的主要原因。

2 原風(fēng)機(jī)性能檢測(cè)及對(duì)比

2.1 原風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)位置選擇

風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)位置選擇見(jiàn)圖1、2、3。

2.2 原風(fēng)機(jī)性能檢測(cè)結(jié)果

風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能檢測(cè)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(cè)結(jié)果見(jiàn)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(cè)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(wèn)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(cè)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(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)偏小的問(wèn)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(cè)點(diǎn)圖

圖2 進(jìn)口靜壓測(cè)點(diǎn)圖

圖3 出口靜壓測(cè)點(diǎn)圖

表2 現(xiàn)有風(fēng)機(jī)測(cè)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(guò)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(jiàn)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(shì)必會(huì)對(duì)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(guò)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(guò)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(jí)筒分離效率偏低，氣體中含塵濃度偏高，兩者結(jié)合勢(shì)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(shì)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(guò)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(duì)比表

風(fēng)機(jī)安裝和調(diào)試改造實(shí)施時(shí)間比較長(zhǎng)，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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)并對(duì)到貨情況進(jìn)行查驗(yàn)，避免在安裝過(guò)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(duì)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(duì)比見(jiàn)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(tái)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(tái)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(wàn)元。

（3）一、二線高溫風(fēng)機(jī)總計(jì)投入資金431萬(wàn)元，技改后每年可節(jié)約電費(fèi)443.58萬(wàn)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(guò)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(wèn)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)。■