高效節(jié)能風機在熟料生產線上的應用

高永健，李元喜，王魁

我公司現有兩條5 000t/d水泥生產線，分別于2004年和2009年投產，生產線高溫風機投運時間較早，日常運行過程中，一、二線高溫風機基本處于滿負荷運行狀態(tài)，因轉速高、風機運行過程中葉輪磨損、變頻模塊溫度高，電機頻繁出現過流跳停情況，嚴重影響公司的正常生產運行。為解決此問題，我公司對市場上性能更優(yōu)的高效節(jié)能風機的使用情況進行了實地考察，并邀請風機廠家對公司風機的運行情況進行了性能測試。經測試，我公司大型風機運行效率均偏低。結合市場考察情況和公司風機實際性能檢測結果，我公司決定對目前運行故障較多、能耗較高的一、二線高溫風機進行節(jié)能技改，技改后，運行效果較好。

1 原高溫風機設計參數及存在的問題

風機原設計參數見表1，一線高溫風機設計風量為950 000m3/h，設計風壓為7 000Pa，二線高溫風機設計風量為930 000m3/h，設計風壓為7 500Pa。在實際生產過程中，當熟料產量達到6 000t/d時，明顯感覺到系統風量不足，為了提高窯系統用風量，操作上將兩條生產線風機轉速均控制在850r/min，一線高溫風機運行電流始終維持在170～172A之間，二線高溫風機運行電流在190～195A之間。風機高轉速和高運行電流造成設備在運行過程中出現以下問題：

（1）風機葉輪磨損嚴重。新葉輪基本上在使用一年后就需對葉輪耐磨層進行堆焊處理，否則風機振動會持續(xù)增大；堆焊的葉輪耐磨層基本上半年就需停機維護一次。葉輪磨損大，一方面是由于風機轉速較高，風機內部風速過快，一級旋風筒含塵濃度較高；另一方面是由于風機進出口管道設計不合理，風機出風口設計偏小，出風不暢，造成風機運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，造成風機故障率高。

（2）因高轉速、高負荷運行，配套的電器設備頻繁出現溫度高的現象，尤其是在夏天環(huán)境溫度高的情況下，多次出現高溫風機變頻模塊旁路和燒壞的現象。高負荷運行情況下，系統稍有波動就會出現過流跳?，F象，對電器維護和安全運行造成嚴重影響。

經風機廠家檢測對比，認為一、二線高溫風機運行效率較低是造成上述問題的主要原因。

2 原風機性能檢測及對比

2.1 原風機測點位置選擇

風機測點位置選擇見圖1、2、3。

2.2 原風機性能檢測結果

風機運行性能檢測顯示，我公司目前一、二線高溫風機運行效率均偏低。具體性能檢測結果見表2。

由表2可以看出，一線高溫風機運行效率只有64.36%，二線高溫風機運行效率為61.58%，運行效率均偏低，運行軸功率均偏高，運行能耗均偏高。

3 風機技改方案及設計注意事項

3.1 風機技改參數的選擇依據

風機技改選型主要依據風機測試數據和系統運行工況，重點考慮以下幾個方面的問題：

（1）所選風機參數（風機設計風量、風壓）能滿足目前系統運行工況，并最大限度地接近目前系統工況運行參數。風機參數越接近工況點，風機效率越高，節(jié)能效果越明顯。

（2）在風機選型方面需考慮系統后期是否還需提產或是否還需進行其他方面的技改。若系統后期還需要提產，可以考慮在現有測試參數的基礎上適當放大風機參數，留有一定的富余量，避免后期運行過程中出現風機設計偏小的問題。另外，還應考慮后期是否有其他的技改項目，如系統降阻技改等，若系統阻力、工藝發(fā)生變化，風機運行工況點同步也會發(fā)生變化，將影響風機的運行效率，從而影響風機節(jié)能效果。

表1 原風機設計參數

圖1 進口動壓測點圖

圖2 進口靜壓測點圖

圖3 出口靜壓測點圖

表2 現有風機測試參數表

（3）在風機設計方面應盡可能利用現有設備土建基礎、風道及電機，在現有設備和土建基礎、風道不變或微變的前提下進行風機設計。

3.2 風機技改設計參數注意事項

風機設計參數為正常運行過程中的性能參數，額定參數為最大運行參數，風機選型參數見表3。我公司在風機選型參數方面預留的富余量比較大，主要考慮到我公司余熱發(fā)電系統故障率偏高，系統退出的次數比較多。在余熱發(fā)電退出的情況下，如果按照設計參數運行，勢必會對窯系統產生較大影響。另外，我公司實施了脫硫技改項目，目前尚未投入使用，要為后期脫硫塔投入預留一定的空間。

在風機轉速設計方面進行了一定的限制，要求風機正常運行過程中達到設計參數的情況下轉速＜800r/min。限速設計主要考慮兩方面的原因：一是高溫風機變頻器投運時間比較早，日常運行過程中故障率比較高，風機設計轉速降低，一定程度上能降低變頻器的故障率。二是考慮到系統運行阻力大，管道內風速比較高，再加上預熱器一級筒分離效率偏低，氣體中含塵濃度偏高，兩者結合勢必導致葉輪磨損量較大，適當降低風機轉速能有效緩解電器故障和葉輪磨損。在同樣參數情況下，限制轉速勢必會導致風機殼體、轉子均偏大，相應也會增加投資成本，改造過程中需要根據不同工藝狀況和使用情況進行綜合考慮。

表3 風機選型參數表

表4 技改前后運行參數對比表

風機安裝和調試改造實施時間比較長，且安裝施工需要停機，應充分利用生產線年度大修時間完成。為盡量縮短安裝時間，在系統停機前應做好充分的準備工作，主要包括：設備提前到達施工現場并提前組裝好；施工隊伍、施工工器具在停機前全部準備就位；所需的非標管道接口提前在現場制作完成；聯系廠家技術服務人員提前到達現場并對到貨情況進行查驗，避免在安裝過程中因缺失配件影響施工進度。

4 風機改造前后運行效果對比

風機技改后，經一個月時間的運行，取得了很好的節(jié)能效果，達到了技改目標，具體參數對比見表4（數據為全月運行平均值）。

（1）由表4可以看出，我公司一、二線高溫風機技改后節(jié)點效果非常明顯，其中一線高溫風機在日均產量提升210t的情況下，節(jié)電率達到27.9%，二線高溫風機節(jié)電效率34.2%，均達到設計要求。

（2）兩臺風機合計節(jié)約用電量14 496+20 359=34 855kWh/d，節(jié)約電費為34 855kWh/d×0.41元/kWh=14 290.55元/d。按照年運轉率85%計算，兩臺風機年節(jié)約電費總計為（604+849）kWh×0.41元×7 446h=443.58萬元。

（3）一、二線高溫風機總計投入資金431萬元，技改后每年可節(jié)約電費443.58萬元，基本上一年內即可收回投資成本。

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

通過使用高效節(jié)能風機，不僅降低了生產成本，而且解決了高溫風機設備故障率高、維護量大和臨停事故多的問題，同時也降低了工人的勞動強度，為公司節(jié)能降耗及設備安全運行做出了貢獻?！?/p>