一次風(fēng)機(jī)節(jié)能改造

趙小雷

我公司4 000t/d水泥生產(chǎn)線采用雙系列五級懸浮預(yù)熱器，窯頭采用DJGX型四通道低氮燃燒器，具有大推力、低煤耗、低一次風(fēng)量（約8%），出口風(fēng)速高、卷吸二次風(fēng)能力強(qiáng)，對煤質(zhì)、物料波動適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。煤粉由噴煤管噴出，受軸向和徑向風(fēng)的作用，軸流風(fēng)、外旋流風(fēng)、內(nèi)旋流風(fēng)和煤風(fēng)分別從四個(gè)風(fēng)道噴出，旋流風(fēng)切向角度的不同，使得各風(fēng)道與煤風(fēng)通道之間在軸向和切向的方向上產(chǎn)生不同的風(fēng)速和出口壓力，使風(fēng)煤混合均勻而充分，煤粉燃盡率高。與之匹配的一次風(fēng)機(jī)選用羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)參數(shù)見表1，羅茨風(fēng)機(jī)布置見圖1。

表1 一次風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)

1 存在問題

我公司一次風(fēng)機(jī)出口壓力長期控制在56kPa左右，火焰無力度，工況不理想，煤管用風(fēng)調(diào)節(jié)受限制，經(jīng)常出現(xiàn)窯前飛砂嚴(yán)重、窯尾溫度高、熟料質(zhì)量差、預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮嚴(yán)重經(jīng)常堵塞的狀況，窯頭負(fù)壓波動大，一次風(fēng)機(jī)功耗高達(dá)110kW以上。

經(jīng)分析認(rèn)為，頭煤用量較高、煤粉燃燒不充分是造成以上問題的主要原因。煤粉的不完全燃燒造成窯內(nèi)還原氣氛嚴(yán)重，F(xiàn)e2O3還原成的FeO極易與其他氧化物生成低熔點(diǎn)的化合物，形成的結(jié)圈和副窯皮不斷脫落，造成熱工制度紊亂。

我公司首先在配料和工藝操作上進(jìn)行了改進(jìn)，適當(dāng)提高了熟料飽和比和硅酸率，在保證窯況的情況下，適當(dāng)減少了頭煤用量，降低了入窯煤粉細(xì)度。采取以上措施后，系統(tǒng)結(jié)皮堵塞情況有所改善，但窯尾溫度高和煤粉不完全燃燒造成的還原氣氛嚴(yán)重的問題仍一直存在。一次風(fēng)壓不足、煤粉打散效果不好、風(fēng)煤混合差是造成頭煤不能充分燃燒的根本原因，因此，需要提高風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓。目前，一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行基本處于滿負(fù)荷狀態(tài)，為了降低風(fēng)機(jī)功耗，考慮到羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)量、軸消耗功率越大的機(jī)械特性，經(jīng)對比衡量，我公司決定采用空氣懸浮風(fēng)機(jī)對其進(jìn)行節(jié)能改造，提高風(fēng)壓和風(fēng)速，降低運(yùn)行功耗，既可使火焰明亮有力，煤粉充分燃燒，又可增加火焰韌性和剛度，減少二次風(fēng)沖擊，減少窯頭負(fù)壓波動，提高系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量。

圖1 羅茨風(fēng)機(jī)布置示意圖

圖2 空氣懸浮風(fēng)機(jī)管道布置示意圖

2 改造過程

將原有一次風(fēng)機(jī)的備用風(fēng)機(jī)拆除，在原有的風(fēng)機(jī)底座上安裝空氣懸浮風(fēng)機(jī)，拆除原備用風(fēng)機(jī)管道，對懸浮風(fēng)機(jī)出口管道進(jìn)行整體設(shè)計(jì)安裝?？諝鈶腋★L(fēng)機(jī)啟動時(shí)必須保持24 000r/min的較高轉(zhuǎn)速，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速需控制在24 000～27 000r/min，為此，增加空氣懸浮風(fēng)機(jī)余風(fēng)排氣管道和旁路泄壓管道等兩處對空排放管道閥門。余風(fēng)排氣管道的作用在于當(dāng)風(fēng)機(jī)壓力傳感器發(fā)生故障或出口閥門被過度操作關(guān)閉時(shí)，余風(fēng)排氣閥門將自動開啟排氣，防止風(fēng)壓過高對風(fēng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造帶來損害。點(diǎn)火之初，燃料用量較少，為防止風(fēng)機(jī)以24 000r/min的高速運(yùn)行時(shí)造成出口風(fēng)壓過高，需手動開啟泄壓閥，調(diào)整風(fēng)機(jī)出口壓力，使之形成剛勁有力的火焰。在逐步增加窯頭燃煤用量至正常運(yùn)行的過程中，要逐漸關(guān)小泄壓閥門開度直至零，泄壓閥門的存在對于窯的點(diǎn)火升溫制度至關(guān)重要，不宜取消。兩處對空排放管道加裝消音器，降低噪聲污染，將原有的一次風(fēng)機(jī)作為空氣懸浮風(fēng)機(jī)的備用風(fēng)機(jī)。空氣懸浮風(fēng)機(jī)管道布置圖見圖2。

改造后的空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)以動壓空氣軸承技術(shù)為核心，以高速流體機(jī)械為支撐，采用動壓空氣軸承、高速永磁電機(jī)、高效葉輪及自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（見圖3），完美解決了因機(jī)械摩擦導(dǎo)致的極大的能量損耗及噪聲等問題，可以為窯頭燃燒器提供足夠的風(fēng)壓和風(fēng)速。空氣懸浮風(fēng)機(jī)采用一體化緊湊型設(shè)計(jì)，安裝簡單易操作，具有技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、節(jié)約能源、維護(hù)方便的特點(diǎn)?，F(xiàn)場布置見圖4。

圖3 空氣懸浮風(fēng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及高效葉輪

圖4 空氣懸浮風(fēng)機(jī)現(xiàn)場布置圖

3 改進(jìn)效果

改進(jìn)后電機(jī)運(yùn)行正常，轉(zhuǎn)速提高，一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓明顯增大，具體運(yùn)行參數(shù)見表2。

從表2可看出，空氣懸浮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，一次風(fēng)機(jī)經(jīng)改造后，外軸流風(fēng)、外旋流風(fēng)和內(nèi)旋流風(fēng)的風(fēng)壓基本能達(dá)到50～60kPa，出口風(fēng)壓明顯變大，可維持在60kPa以上，較改造前提高至少4kPa。改造后，電機(jī)電流、功率均較小于額定值，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定無異常?；鹧嫘螤钫{(diào)整靈活，窯內(nèi)火焰的形狀與長度可控制在合理的范圍內(nèi)，確保窯內(nèi)燒成帶的長度和燒成溫度，火焰順暢有力、形狀穩(wěn)定，提高了窯煅燒的穩(wěn)定性。

風(fēng)壓、風(fēng)速的提高，保證了煤粉的充分燃燒，窯前明亮，熟料結(jié)粒均勻、致密，熟料升重提高，篦冷機(jī)料層穩(wěn)定，二次風(fēng)溫基本可控制在1 150℃左右，有利于系統(tǒng)工況的穩(wěn)定。同時(shí)，有效改善了風(fēng)煤混合效果，煤粉的充分燃燒使得窯內(nèi)還原氣氛得以改善，窯尾溫度下降，減少了預(yù)熱器系統(tǒng)結(jié)皮，穩(wěn)定了系統(tǒng)熱工狀態(tài)。

表2 空氣懸浮風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)表

表3 一次風(fēng)機(jī)技改前后運(yùn)行電耗對比（2019年5月）

4 結(jié)語

改造后，空氣懸浮風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率基本在85kW左右，比羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)電30kWh/h（見表3），噪聲由107dB降至76dB，降噪效果顯著。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)是一種高效節(jié)能的新型環(huán)保離心鼓風(fēng)機(jī)，可應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯粉塵物料輸送、氣體輸送等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，具有節(jié)能降噪、免維護(hù)和半永久使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，是風(fēng)機(jī)節(jié)能改造的理想設(shè)備之一。