高效節能循環風機在ATOXATOX生料磨系統中的應用

趙小雷

從上世紀80年代起，我國就制訂了一系列節約能源的技術政策，包括開發和推廣節能新技術、新工藝、新設備和新材料，加速節能技術改造，調整高耗能工業產品結構，降低能源工業自耗能比重等。對水泥行業來說，風機耗能在生產中占據了相當大的比例，本文就莒縣中聯水泥有限公司ATOX50生料磨工藝系統風機的節能改造進行討論。

1 存在問題

莒縣中聯水泥有限公司（以下簡稱我公司）目前擁有一條5 000t/d熟料生產線，ATOX50生料磨采用三風機工藝系統，配套的循環風機型號SL5-2×48No.30.5F，裝機功率3 800kW。設計參數如表1所示，該系列風機氣動效率較低，導致循環風機電耗較高。實際運行中，循環風機入口閥門開度基本在93%～95%之間，輸入功率在3 650kW左右，基本處于滿負荷運行，磨機產量維持在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，循環風機電耗占到了生料工序電耗的近50%，是水泥熟料生產中能耗最高的環節，循環風機的效率直接影響輥磨的產量和整個工序的電耗。

2 解決方案

考慮到循環風機電耗居高不下，在進行充分調查研究之后，決定對循環風機進行節能技改工作。首先，為了采集原始數據，我們按照相關標準規定，對原風機進行了現場性能測試。在保證設備運行安全穩定的前提下，盡可能地將輥磨產量提高到滿負荷狀態，以取得循環風機最大的風量和風壓，使改造后的風機能夠滿足極端生產條件需要。

2.1 循環風機運行數據采集點的選取

按照國標GB/T 10178-2006《工業通風機現場試驗性能》，結合測點選取原則和現場情況，選取測量點位置如圖1、2所示。

（1）測量點要選在風機進、出口管道的直管段上，此處流場較為均勻、穩定，可以得到較為準確的測量值。應避免選在彎頭部位。

（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）電機的輸入功率，利用電源控制柜上顯示的電壓、電流、功率因數數值，計算電機有功功率。

表1 循環風機設計參數

圖1 流量測量點位置（循環風機進口管道直段上）

圖2 循環風機進、出口靜壓測量位置

2.2 數據整理公式

（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的均值，Pa

n——流量測量截面測量點數量，個

（2）流量測量截面介質密度

式中：

ρ——流量測量截面介質密度，kg/m3

ρ0——標準狀態下流量測量介質密度，kg/m3

Pa——當地大氣壓力，Pa

Ps——流量測量截面處靜壓，Pa

t——環境溫度，℃

表2 技改前風機實際運行參數

表3 循環風機選型及技改后運行參數

循環風機數據采集與計算分析時的數據來源，包括現場配電柜讀取的數據，如電流、電壓及實時功率數據等，以及中控實時顯示的電機運行電流、工作電壓等。由于測量所得的風速、壓力等均為在線監測數據的瞬時值，在計算分析時，不可避免地存在一定的誤差。循環風機實際運行情況下，測量與運算結果如表2所示。

為滿足現有生產的要求，兼顧極限產能的發揮，以達到節能降耗的效果，最終決定選用高效節能風機更換輥磨循環風機整機。

高效節能風機具有以下特點：選用高效風機空氣動力模型，風機效率高、高效范圍寬；采用量體定制式的設計方法，可保證風機和系統的最佳匹配性；入口集流器的特殊設計，使得風機內部漏風和阻力損失大幅降低，轉子動平衡等級為G2.5級，將不平衡量降低到最低水平；軸承及其他關鍵部件采用高強度材質，葉輪耐磨襯板采用進口高硬度復合材料，風機使用壽命提高，節電節能效果明顯。循環風機選型及運行參數見表3，風機性能曲線如圖3所示。

圖3 改造后循環風機性能曲線

表4 生料磨循環風機技改前后運行電耗對比

2.3 節能改造的實施

整體改造實施過程中，檢修時間較短，只有20d，為此，原風機土建基礎總體不變，保留原電機及底座；原風機進出風管道位置不變，更換全新設計的高效循環風機，主要部件有機殼、轉子（主軸、葉輪等）、集流器、進口軟連接等。改造后風機內部漏風大幅減少，進出口管道阻力降低，整機效率提高。

2.4 改造效果及經濟效益分析

（1）節能降耗效果顯著

我公司循環風機改造后輥磨運行穩定，輥磨投料量達450t/h，循環風機風門開度75%，此時風機運行電流202A，比改造前降低約45A。改造后風機實時功耗為3 125kW，節能效果顯著。改造前后循環風機運行電耗對比見表4。

（2）效益分析

通過高效節能循環風機的整機更換，實現了輥磨系統高產節能降耗的目標，噸熟料節電2.18kWh，按照年生產熟料115萬噸，電費0.6元/kWh計算，年降低熟料綜合生產成本約150萬元，達到了預期的節能降耗目標。

3 結語

水泥企業中的風機，尤其是大功率的風機，如窯頭排風機、窯尾排風機、高溫風機、循環風機、煤粉通風機等，都是企業的能耗大戶，應深入挖掘設備節能潛力，加強節能技術研究，通過采用新技術、新設備、新工藝，對原有生產設施及相關配套設施進行改造或更新，完善生產設備，優化生產工藝，降低能源和原材料消耗，從而降低生產成本，這不僅可以大幅提高企業的經濟效益，而且有很大的社會效益。■