原料辊磨系统能耗分析及节能改造实例

陈军，聂文海，于涛，竹永奎，王振中

1 引言

原料粉磨系统的电耗是影响水泥厂能耗的重要指标，直接影响到水泥熟料生产的综合电耗。在当前越来越严格的环保标准要求下，高能耗的水泥生产线势必会被逐渐淘汰，先进水泥企业的能耗指标日趋成为整个水泥行业的平均指标，水泥厂的节能改造、技术升级已迫在眉睫。

2 原料辊磨系统能耗高的原因

原料辊磨系统的能耗主要受原料辊磨和循环风机这两个大型设备电耗的影响。辊磨的运行情况和能耗指标主要看粉磨部分和选粉部分的配合是否协调匹配。循环风机的能耗指标主要受系统用风量、系统阻力和风机效率影响。下文针对MLS型原料辊磨系统能耗高的问题进行分析。

2.1 粉磨形式与结构

MLS型原料辊磨的磨辊常为三个轮胎状磨辊连接在一个三角形的压力框架上，磨辊与凹槽型碗状磨盘上的衬板配合进行粉磨。粉磨加压为油缸拉动压力框架整体加压，在实际生产运行中，很多水泥厂的辊磨存在磨机振动大、压力框架和磨辊水平转动、磨机实际使用功率小等问题。磨机振动大不仅影响设备的使用寿命，造成磨机主减速机和油缸等设备故障率高，而且严重影响生产稳定性，使磨机产量低、电耗高。这是由辊磨的粉磨形式和结构所造成的，这种粉磨形式和结构已被带有摇臂结构的单独加压形式所取代。MLS型原料辊磨粉磨结构示意见图1。

图1 MLS型原料辊磨粉磨结构示意图

2.2 选粉效率

以常见的MLS3626型原料辊磨为例，配套的选粉机转子多为φ4 000mm×2 000mm和φ4 250mm×2 560mm两种规格，选粉机的结构设计使磨机内循环负荷增大，造成磨机振动大、产量低、电耗高，增大了磨机的阻力，对生料细度的可控性差，使生料细度偏粗，不利于烧成系统运行及熟料质量和煤耗，循环风机电耗也高。

2.3 风环风速

MLS型原料辊磨的风环面积很小，实际风环风速高达70m/s，实际生产中没有外排吐渣或者吐渣量很小，进而增大了磨机内循环负荷和磨机阻力，不利于磨机的产量提高和稳定运行，风环风速偏高是辊磨和循环风机电耗高的原因之一。

2.4 辊磨入磨负压

MLS型原料辊磨的进风为单侧进风，进风口面积很小且为平段，实际生产中多有积料现象，积料后进风口面积更小。入磨风管的管道面积往往也很小，致使入磨负压很高，多为-1 000Pa以上，有时接近-2 000Pa，不利于顺畅进风和磨机稳定运行，同时增加了入循环风机的负压，这也是产量低、磨机和循环风机电耗高的原因之一。

2.5 旋风筒

原料磨系统配置的旋风筒选型偏小，导致阻力升高，进而使循环风机电耗升高。

2.6 工艺布置

风料通道不畅等工艺布置也会影响生产，使系统电耗升高。

3 MLS型原料辊磨系统节能改造实例

3.1 湖波集团禹州灵威水泥公司MLS3626原料辊磨系统改造

中材（天津）粉体技术装备有限公司成功改造了该厂的MLS3626原料辊磨系统，取得了显著的效果。通过改造粉磨形式与结构，有效降低了磨机的电耗；降低了系统阻力，进而降低了循环风机电耗；提高了产量，进一步降低了系统电耗。改造方案如下：

（1）磨盘

对原有碗状磨盘及衬板进行改造，以满足平盘锥辊的配合要求，风环和刮料板改为TRM型结构。

（2）磨辊和摇臂

磨辊由轮胎辊改成锥辊，取消原有压力框架，改为TRM型磨辊形式加压装置。

（3）选粉机和喂料装置

入磨锁风翻板阀更换为回转下料器，原有选粉机更换为LV型选粉机，保留原有选粉机传动部分和出风口，更换转子动叶片、静叶片、壳体、下锥体和喂料溜子。

（4）机架及基础

磨机基础沿用MLS3626型原料辊磨原有混凝土基础，需要在原有混凝土基础上钻孔，预埋地脚螺栓，开凿基坑预埋底座，机架与基础通过地脚螺栓连接。

（5）循环风机

对原有循环风机进行部分改造，提高风量，以满足水泥厂提高产量的要求，风机电机保留。

（6）旋风筒

原有旋风筒截面风速太高，阻力大，更换为新型低阻高效旋风筒。

（7）工艺管道

按照改造后的设备重新设计非标管道。

通过本次节能改造，磨机振动明显降低，运行稳定，检修方便，大大缩短了检修时间，节省了人力和物力成本，估算本次改造的投资回收期为1.5年。在原料种类和配比类似、生料粉细度不变的前提下，产量提高56%，系统电耗降低4kWh/t。详细指标见表1。

表1 改造前后原料磨系统的能耗对比

3.2 华润集团鹤庆水泥公司1号MLS3626原料辊磨系统改造

中材（天津）粉体技术装备有限公司对该厂1号MLS3626原料辊磨系统进行了优化改造。粉磨形式与结构沿用原有的MLS3626原料辊磨部分，对选粉机、风环和旋风筒等进行了改造，提高了选粉效率，降低了系统阻力，小幅度降低了原料辊磨和循环风机的电耗。改造方案如下：

（1）选粉机

保留原有MLS3626原料辊磨选粉机的传动部分和出风口，更换为LV型选粉机的转子动叶片、静叶片、壳体、下锥体和喂料溜子。

（2）风环和刮料板改造

将原有风环改造为TRM型风环，降低风环阻力。为应对随之而来的外排吐渣量增大的问题，改造了原有的刮料板。

（3）旋风筒

原有旋风筒截面风速高，阻力大，更换为新型低阻高效旋风筒。

通过本次节能改造，磨机振动有所降低，磨机稳定性有所增强，在较低投资下，取得了较好的改造效果，估算本次改造的投资回收期为1.4年。在原料种类和配比类似、生料粉细度类似的前提下，产量提高12%，系统电耗降低2.75kWh/t。详细指标见表2。

3.3 金隅集团陵川水泥公司MLS4028原料辊磨系统改造

表2 改造前后原料磨系统的能耗对比

中材（天津）粉体技术装备有限公司对该厂MLS4028原料辊磨系统进行了优化改造。粉磨形式与结构沿用原有的MLS4028原料辊磨部分，对选粉机和风环等进行了改造，提高了选粉效率，降低了系统阻力，小幅度降低了原料辊磨和循环风机的电耗。改造方案如下：

（1）选粉机

保留原有MLS4028原料辊磨选粉机的传动部分和出风口，更换为LV型选粉机的转子动叶片、静叶片、壳体、下锥体和喂料溜子。

（2）风环和刮料板改造

将原有风环改造为TRM型风环，降低风环阻力。为应对随之而来的外排吐渣量增大的问题，改造了原有的刮料板。

通过本次节能改造，磨机振动有所降低，磨机稳定性有所增强，在较低投资下，取得了很好的改造效果，估算本次改造的投资回收期仅为0.5年。在原料种类和配比类似、生料粉细度R80μm不变的前提下，R200μm降低了1.3%，产量提高约12%，系统电耗降低2.74kWh/t。详细指标见表3。

表3 改造前后原料磨系统的能耗对比

4 结语

目前国内原料辊磨系统的数量仍然很多，在当前绿色环保的政策形势下，节能降耗在近几年内都将会是热点。降低综合能耗既是对国家政策和政府政令的响应，又是降本增效形势下刻不容缓之事。■