原料輥磨系統能耗分析及節能改造實例

陳軍，聶文海，于濤，竹永奎，王振中

1 引言

原料粉磨系統的電耗是影響水泥廠能耗的重要指標，直接影響到水泥熟料生產的綜合電耗。在當前越來越嚴格的環保標準要求下，高能耗的水泥生產線勢必會被逐漸淘汰，先進水泥企業的能耗指標日趨成為整個水泥行業的平均指標，水泥廠的節能改造、技術升級已迫在眉睫。

2 原料輥磨系統能耗高的原因

原料輥磨系統的能耗主要受原料輥磨和循環風機這兩個大型設備電耗的影響。輥磨的運行情況和能耗指標主要看粉磨部分和選粉部分的配合是否協調匹配。循環風機的能耗指標主要受系統用風量、系統阻力和風機效率影響。下文針對MLS型原料輥磨系統能耗高的問題進行分析。

2.1 粉磨形式與結構

MLS型原料輥磨的磨輥常為三個輪胎狀磨輥連接在一個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行粉磨。粉磨加壓為油缸拉動壓力框架整體加壓，在實際生產運行中，很多水泥廠的輥磨存在磨機振動大、壓力框架和磨輥水平轉動、磨機實際使用功率小等問題。磨機振動大不僅影響設備的使用壽命，造成磨機主減速機和油缸等設備故障率高，而且嚴重影響生產穩定性，使磨機產量低、電耗高。這是由輥磨的粉磨形式和結構所造成的，這種粉磨形式和結構已被帶有搖臂結構的單獨加壓形式所取代。MLS型原料輥磨粉磨結構示意見圖1。

圖1 MLS型原料輥磨粉磨結構示意圖

2.2 選粉效率

以常見的MLS3626型原料輥磨為例，配套的選粉機轉子多為φ4 000mm×2 000mm和φ4 250mm×2 560mm兩種規格，選粉機的結構設計使磨機內循環負荷增大，造成磨機振動大、產量低、電耗高，增大了磨機的阻力，對生料細度的可控性差，使生料細度偏粗，不利于燒成系統運行及熟料質量和煤耗，循環風機電耗也高。

2.3 風環風速

MLS型原料輥磨的風環面積很小，實際風環風速高達70m/s，實際生產中沒有外排吐渣或者吐渣量很小，進而增大了磨機內循環負荷和磨機阻力，不利于磨機的產量提高和穩定運行，風環風速偏高是輥磨和循環風機電耗高的原因之一。

2.4 輥磨入磨負壓

MLS型原料輥磨的進風為單側進風，進風口面積很小且為平段，實際生產中多有積料現象，積料后進風口面積更小。入磨風管的管道面積往往也很小，致使入磨負壓很高，多為-1 000Pa以上，有時接近-2 000Pa，不利于順暢進風和磨機穩定運行，同時增加了入循環風機的負壓，這也是產量低、磨機和循環風機電耗高的原因之一。

2.5 旋風筒

原料磨系統配置的旋風筒選型偏小，導致阻力升高，進而使循環風機電耗升高。

2.6 工藝布置

風料通道不暢等工藝布置也會影響生產，使系統電耗升高。

3 MLS型原料輥磨系統節能改造實例

3.1 湖波集團禹州靈威水泥公司MLS3626原料輥磨系統改造

中材（天津）粉體技術裝備有限公司成功改造了該廠的MLS3626原料輥磨系統，取得了顯著的效果。通過改造粉磨形式與結構，有效降低了磨機的電耗；降低了系統阻力，進而降低了循環風機電耗；提高了產量，進一步降低了系統電耗。改造方案如下：

（1）磨盤

對原有碗狀磨盤及襯板進行改造，以滿足平盤錐輥的配合要求，風環和刮料板改為TRM型結構。

（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）選粉機和喂料裝置

入磨鎖風翻板閥更換為回轉下料器，原有選粉機更換為LV型選粉機，保留原有選粉機傳動部分和出風口，更換轉子動葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（4）機架及基礎

磨機基礎沿用MLS3626型原料輥磨原有混凝土基礎，需要在原有混凝土基礎上鉆孔，預埋地腳螺栓，開鑿基坑預埋底座，機架與基礎通過地腳螺栓連接。

（5）循環風機

對原有循環風機進行部分改造，提高風量，以滿足水泥廠提高產量的要求，風機電機保留。

（6）旋風筒

原有旋風筒截面風速太高，阻力大，更換為新型低阻高效旋風筒。

（7）工藝管道

按照改造后的設備重新設計非標管道。

通過本次節能改造，磨機振動明顯降低，運行穩定，檢修方便，大大縮短了檢修時間，節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、生料粉細度不變的前提下，產量提高56%，系統電耗降低4kWh/t。詳細指標見表1。

表1 改造前后原料磨系統的能耗對比

3.2 華潤集團鶴慶水泥公司1號MLS3626原料輥磨系統改造

中材（天津）粉體技術裝備有限公司對該廠1號MLS3626原料輥磨系統進行了優化改造。粉磨形式與結構沿用原有的MLS3626原料輥磨部分，對選粉機、風環和旋風筒等進行了改造，提高了選粉效率，降低了系統阻力，小幅度降低了原料輥磨和循環風機的電耗。改造方案如下：

（1）選粉機

保留原有MLS3626原料輥磨選粉機的傳動部分和出風口，更換為LV型選粉機的轉子動葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（2）風環和刮料板改造

將原有風環改造為TRM型風環，降低風環阻力。為應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）旋風筒

原有旋風筒截面風速高，阻力大，更換為新型低阻高效旋風筒。

通過本次節能改造，磨機振動有所降低，磨機穩定性有所增強，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、生料粉細度類似的前提下，產量提高12%，系統電耗降低2.75kWh/t。詳細指標見表2。

3.3 金隅集團陵川水泥公司MLS4028原料輥磨系統改造

表2 改造前后原料磨系統的能耗對比

中材（天津）粉體技術裝備有限公司對該廠MLS4028原料輥磨系統進行了優化改造。粉磨形式與結構沿用原有的MLS4028原料輥磨部分，對選粉機和風環等進行了改造，提高了選粉效率，降低了系統阻力，小幅度降低了原料輥磨和循環風機的電耗。改造方案如下：

（1）選粉機

保留原有MLS4028原料輥磨選粉機的傳動部分和出風口，更換為LV型選粉機的轉子動葉片、靜葉片、殼體、下錐體和喂料溜子。

（2）風環和刮料板改造

將原有風環改造為TRM型風環，降低風環阻力。為應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。

通過本次節能改造，磨機振動有所降低，磨機穩定性有所增強，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、生料粉細度R80μm不變的前提下，R200μm降低了1.3%，產量提高約12%，系統電耗降低2.74kWh/t。詳細指標見表3。

表3 改造前后原料磨系統的能耗對比

4 結語

目前國內原料輥磨系統的數量仍然很多，在當前綠色環保的政策形勢下，節能降耗在近幾年內都將會是熱點。降低綜合能耗既是對國家政策和政府政令的響應，又是降本增效形勢下刻不容緩之事。■