高效节能循环风机在ATOXATOX生料磨系统中的应用

赵小雷

从上世纪80年代起，我国就制订了一系列节约能源的技术政策，包括开发和推广节能新技术、新工艺、新设备和新材料，加速节能技术改造，调整高耗能工业产品结构，降低能源工业自耗能比重等。对水泥行业来说，风机耗能在生产中占据了相当大的比例，本文就莒县中联水泥有限公司ATOX50生料磨工艺系统风机的节能改造进行讨论。

1 存在问题

莒县中联水泥有限公司（以下简称我公司）目前拥有一条5 000t/d熟料生产线，ATOX50生料磨采用三风机工艺系统，配套的循环风机型号SL5-2×48No.30.5F，装机功率3 800kW。设计参数如表1所示，该系列风机气动效率较低，导致循环风机电耗较高。实际运行中，循环风机入口阀门开度基本在93%～95%之间，输入功率在3 650kW左右，基本处于满负荷运行，磨机产量维持在410t/h上下。在熟料综合电耗分布中，生料制备工序电耗约占52%左右。在生料制备工序中，循环风机电耗占到了生料工序电耗的近50%，是水泥熟料生产中能耗最高的环节，循环风机的效率直接影响辊磨的产量和整个工序的电耗。

2 解决方案

考虑到循环风机电耗居高不下，在进行充分调查研究之后，决定对循环风机进行节能技改工作。首先，为了采集原始数据，我们按照相关标准规定，对原风机进行了现场性能测试。在保证设备运行安全稳定的前提下，尽可能地将辊磨产量提高到满负荷状态，以取得循环风机最大的风量和风压，使改造后的风机能够满足极端生产条件需要。

2.1 循环风机运行数据采集点的选取

按照国标GB/T 10178-2006《工业通风机现场试验性能》，结合测点选取原则和现场情况，选取测量点位置如图1、2所示。

（1）测量点要选在风机进、出口管道的直管段上，此处流场较为均匀、稳定，可以得到较为准确的测量值。应避免选在弯头部位。

（2）流量的测量，采用在圆形管道中皮托管横向移动的测量方法，即：皮托静压管的头部中心，定位在沿着风道的三个对称分布的直径上，依次间隔测量，测点不少于24个。用微压计测量截面上每个点的动压Pdi。

（3）电机的输入功率，利用电源控制柜上显示的电压、电流、功率因数数值，计算电机有功功率。

表1 循环风机设计参数

图1 流量测量点位置（循环风机进口管道直段上）

图2 循环风机进、出口静压测量位置

2.2 数据整理公式

（1）流量测量截面平均动压

式中：

ΔP——流量测量截面位置的平均动压，Pa

Pdi——流量测量截面处各测量点动压在单位时间内的均值，Pa

n——流量测量截面测量点数量，个

（2）流量测量截面介质密度

式中：

ρ——流量测量截面介质密度，kg/m3

ρ0——标准状态下流量测量介质密度，kg/m3

Pa——当地大气压力，Pa

Ps——流量测量截面处静压，Pa

t——环境温度，℃

表2 技改前风机实际运行参数

表3 循环风机选型及技改后运行参数

循环风机数据采集与计算分析时的数据来源，包括现场配电柜读取的数据，如电流、电压及实时功率数据等，以及中控实时显示的电机运行电流、工作电压等。由于测量所得的风速、压力等均为在线监测数据的瞬时值，在计算分析时，不可避免地存在一定的误差。循环风机实际运行情况下，测量与运算结果如表2所示。

为满足现有生产的要求，兼顾极限产能的发挥，以达到节能降耗的效果，最终决定选用高效节能风机更换辊磨循环风机整机。

高效节能风机具有以下特点：选用高效风机空气动力模型，风机效率高、高效范围宽；采用量体定制式的设计方法，可保证风机和系统的最佳匹配性；入口集流器的特殊设计，使得风机内部漏风和阻力损失大幅降低，转子动平衡等级为G2.5级，将不平衡量降低到最低水平；轴承及其他关键部件采用高强度材质，叶轮耐磨衬板采用进口高硬度复合材料，风机使用寿命提高，节电节能效果明显。循环风机选型及运行参数见表3，风机性能曲线如图3所示。

图3 改造后循环风机性能曲线

表4 生料磨循环风机技改前后运行电耗对比

2.3 节能改造的实施

整体改造实施过程中，检修时间较短，只有20d，为此，原风机土建基础总体不变，保留原电机及底座；原风机进出风管道位置不变，更换全新设计的高效循环风机，主要部件有机壳、转子（主轴、叶轮等）、集流器、进口软连接等。改造后风机内部漏风大幅减少，进出口管道阻力降低，整机效率提高。

2.4 改造效果及经济效益分析

（1）节能降耗效果显著

我公司循环风机改造后辊磨运行稳定，辊磨投料量达450t/h，循环风机风门开度75%，此时风机运行电流202A，比改造前降低约45A。改造后风机实时功耗为3 125kW，节能效果显著。改造前后循环风机运行电耗对比见表4。

（2）效益分析

通过高效节能循环风机的整机更换，实现了辊磨系统高产节能降耗的目标，吨熟料节电2.18kWh，按照年生产熟料115万吨，电费0.6元/kWh计算，年降低熟料综合生产成本约150万元，达到了预期的节能降耗目标。

3 结语

水泥企业中的风机，尤其是大功率的风机，如窑头排风机、窑尾排风机、高温风机、循环风机、煤粉通风机等，都是企业的能耗大户，应深入挖掘设备节能潜力，加强节能技术研究，通过采用新技术、新设备、新工艺，对原有生产设施及相关配套设施进行改造或更新，完善生产设备，优化生产工艺，降低能源和原材料消耗，从而降低生产成本，这不仅可以大幅提高企业的经济效益，而且有很大的社会效益。■