技術(shù)簡(jiǎn)介

2013年開(kāi)始隨著新疆其它新建水泥生產(chǎn)企業(yè)投入生產(chǎn)和水泥市場(chǎng)的萎縮，水泥銷售日益困難，銷價(jià)大幅下降，企業(yè)運(yùn)行壓力劇增。為了維持企業(yè)運(yùn)營(yíng)，必須在生產(chǎn)成本控制方面有所突破。為此某水泥有限責(zé)任公司于2013年5月成立了課題組，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程分析、研究，最終確定以降低熟料綜合電耗為目的，進(jìn)行課題研究。課題組經(jīng)過(guò)近一年的努力，通過(guò)運(yùn)用“以單位能耗最低來(lái)調(diào)整生料及窯最佳臺(tái)產(chǎn)，降低電耗”這一思路，對(duì)生料制備系統(tǒng)、熟料燒成系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造和對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)工藝操作參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，合理匹配臺(tái)產(chǎn)、風(fēng)量、電耗之間的關(guān)系，使熟料生產(chǎn)線的熟料的綜合電耗逐步降低，達(dá)到降低熟料煅燒綜合電耗的目的。項(xiàng)目于2014年2月中旬在該水泥有限責(zé)任公司結(jié)束并通過(guò)天山水泥股份南疆事業(yè)部的驗(yàn)收。

創(chuàng)新點(diǎn)

①通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，找出了生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)對(duì)入輥壓機(jī)物料粒度的適合范圍，最大限度提高系統(tǒng)臺(tái)產(chǎn)，降低生料粉磨電耗。

②對(duì)熟料生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造后，確定以合理用風(fēng)為原則，確保生料制備和熟料燒成系統(tǒng)均在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)用風(fēng)、投料、用煤及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平衡穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)了熟料燒成綜合電耗的大幅下降。

③通過(guò)對(duì)窯尾預(yù)熱器下料密封裝置和撒料裝置的改進(jìn)和對(duì)窯頭窯尾密封裝置的改造，通過(guò)合理控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，使窯尾預(yù)熱器熟料燒成系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)用風(fēng)情況下正常運(yùn)行。

推廣應(yīng)用

項(xiàng)目投入前，公司熟料綜合電耗平均為63.75kwh/t；項(xiàng)目投入后公司熟料綜合電耗為50.23kwh/t。噸熟料綜合電耗下降13.52kwh，節(jié)能率達(dá)到21.2%，自項(xiàng)目投入運(yùn)行到2015年3月為止，我公司生產(chǎn)熟料91萬(wàn)噸，累計(jì)節(jié)約電量1230.32萬(wàn)度電，節(jié)約電費(fèi)：565.95萬(wàn)元，達(dá)到了預(yù)期效果。

該項(xiàng)目成果去年8月已在喀什天山，葉城天山等5家企業(yè)初步推廣應(yīng)用，均取得了成功，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。技術(shù)詳情

目前國(guó)內(nèi)日產(chǎn)4000t及以上新型干法水泥生產(chǎn)線先進(jìn)企業(yè)的可比熟料綜合電耗（kwh/t）結(jié)果見(jiàn)下表：

國(guó)家對(duì)新建水泥生產(chǎn)線可比熟料綜合電耗設(shè)有限額，4000t及以上新型干法水泥生產(chǎn)線可比熟料綜合電耗≤60 kwh/t，實(shí)際達(dá)到此限額的企業(yè)所占比例并不高，只有部分先進(jìn)企業(yè)達(dá)到了能耗限額。    

維持企業(yè)運(yùn)營(yíng)，該水泥有限責(zé)任公司于2013年5月成立了課題組，進(jìn)行此次技術(shù)革新研究，主要要達(dá)到以下指標(biāo)：    

綜合電耗由實(shí)施前的63.75kwh/t（可比熟料綜合電耗:59.25 kwh/t）下降到熟料綜合電耗≤51 kwh/t（可比熟料綜合電耗≤47.4kwh/t），噸熟料綜合電耗下降13kwh。   

項(xiàng)目組認(rèn)為，影響新型干法水泥熟料系統(tǒng)電耗的主要原因是粉磨系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)耗電過(guò)大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，粉磨設(shè)備和風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率占系統(tǒng)總裝機(jī)容量的85%以上。

就電耗而言，產(chǎn)量控制不盡合理，高產(chǎn)不等于低耗，只有最佳產(chǎn)量才能實(shí)現(xiàn)最低電耗。根據(jù)“以單位能耗最低來(lái)調(diào)整生料及窯最佳臺(tái)產(chǎn)，降低電耗”這一思路，我們研究制定了新型干法窯節(jié)電技術(shù)方案：在滿足生產(chǎn)的前提下以輥壓機(jī)單電耗最低來(lái)控制生料系統(tǒng)產(chǎn)量；在確保質(zhì)量的前提下以熟料燒成系統(tǒng)風(fēng)量最低來(lái)確定燒成系統(tǒng)產(chǎn)量。在不同產(chǎn)量條件下對(duì)輥壓機(jī)單電耗和不同風(fēng)量條件下窯系統(tǒng)達(dá)到最高產(chǎn)量時(shí)高溫風(fēng)機(jī)單電耗的對(duì)比分析，尋找出最低的單電耗值，并將此時(shí)的操作參數(shù)作為經(jīng)濟(jì)參數(shù)進(jìn)行控制。

通過(guò)對(duì)該公司數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們可以發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)量不一定低電耗，關(guān)鍵是要找出產(chǎn)量、風(fēng)量和電耗之間最經(jīng)濟(jì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。我們通過(guò)和國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)對(duì)比，并給出了自己的內(nèi)控指標(biāo)，要求該公司向著內(nèi)控指標(biāo)靠近，在此過(guò)程中，總結(jié)并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為下一步的系統(tǒng)改造創(chuàng)造良好的條件。

2.1通過(guò)技術(shù)改造降低生料制備系統(tǒng)電耗

2.1.1入輥物料粒度的控制

在傳統(tǒng)立磨生產(chǎn)工藝中，石灰石破碎機(jī)出料粒度均按小于70mm來(lái)控制，目的是為了維持料層的穩(wěn)定。本生產(chǎn)線生料粉磨采用了輥壓機(jī)終粉磨工藝，繼續(xù)保持傳統(tǒng)工藝破碎機(jī)粒度控制，生產(chǎn)運(yùn)行基本穩(wěn)定，但系統(tǒng)電耗偏高。

我們對(duì)輥壓機(jī)粉磨原理和立磨粉磨原理進(jìn)行對(duì)比研究和分析：輥壓機(jī)主要由給料裝置、料位控制裝置、一對(duì)輥?zhàn)樱ㄒ粋€(gè)為定輥，另一個(gè)為動(dòng)輥）、傳動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、齒輪軸）、液壓系統(tǒng)橫向防漏裝置等幾大部分所組成。通過(guò)動(dòng)輥對(duì)物料層施加擠壓力，兩個(gè)輥?zhàn)右韵嗤乃俣认嘞蛐D(zhuǎn)，輥?zhàn)觾啥说拿芊庋b置（心形片）防止物料在高壓作用下從輥?zhàn)訖M向間隙中排出。粉碎作用主要決定于料粒間的壓力，而不是決定于間隙。輥壓機(jī)工作時(shí)，當(dāng)活動(dòng)輥被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，松散的物料由上方喂入兩輥的間隙中，并向下運(yùn)動(dòng)，到下面受到破碎和擠壓，形成密實(shí)的料床，經(jīng)50-200Mpa的高壓處理后，物料顆粒內(nèi)部都產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到顆粒的破碎應(yīng)力時(shí)，這些顆粒就相繼被粉碎，或粒徑變小，或成粉狀，或部分顆粒產(chǎn)生微小裂紋。

立磨是經(jīng)過(guò)搭配的物料從進(jìn)料口送到磨盤(pán)上，磨盤(pán)在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，由于離心力的作用，物料被分散在磨盤(pán)的四周，在磨輥的重力和施加研磨力的作用下，磨輥對(duì)物料的剪切力，轉(zhuǎn)化為物料擠壓而粉磨，一部分大顆粒掉入噴嘴環(huán)，經(jīng)刮板刮出磨腔，磨輥同時(shí)在物料的摩擦力下產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。從以上原理可以看出，輥壓機(jī)粉磨主要靠倉(cāng)壓形成料床，正常工作時(shí)輥縫開(kāi)度約為40mm；而立磨靠物料顆粒平鋪形成料床，正常工作時(shí)料層厚度保持在100mm以上，料層過(guò)薄會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。

輥壓機(jī)和立磨兩者料層形成方式和對(duì)料層厚度要求均有差異，顯然不能按照立磨要求來(lái)控制輥壓機(jī)入料粒度。通過(guò)操作員長(zhǎng)期觀察總結(jié)，正常工作時(shí)輥壓機(jī)輥縫波動(dòng)范圍在35-50mm之間，據(jù)此我們將破碎機(jī)入料粒度調(diào)整為輥壓機(jī)正常工作時(shí)的輥縫上限，即由小于等于70mm調(diào)整為小于等于50mm。調(diào)整后，輥壓機(jī)單輥平均電流由80A下降至70A左右，輥壓機(jī)單電耗下降1.05 KWh/t，效果比較明顯，運(yùn)行也比較穩(wěn)定。

粒度減小，輥壓機(jī)單電耗降低，石灰石破碎機(jī)電耗能增加多少？課題組經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析：認(rèn)為影響破碎機(jī)單電耗的主要因素是采礦時(shí)爆破粒度的大小和破碎機(jī)工作時(shí)倒料車(chē)的進(jìn)料連續(xù)性。實(shí)際上粒度控制在小于等于70mm時(shí)，雖然破碎機(jī)產(chǎn)量增加，但由于運(yùn)距及倒料人員的責(zé)任心等原因造成供料的不及時(shí)，破碎機(jī)空載時(shí)間延長(zhǎng)，產(chǎn)量的增加對(duì)破碎機(jī)單電耗的影響并不明顯。只要控制好爆破粒度，粒度小于等于30mm工作時(shí)，由于產(chǎn)量下降，破碎機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間減少，效率的提高基本可以抵消由于粒度減少帶來(lái)的單電耗上升，可對(duì)破碎機(jī)單電耗的增加忽略不計(jì)；入輥粒度大時(shí)輥壓機(jī)運(yùn)行電流高、產(chǎn)量下降，入輥粒度小時(shí)輥壓機(jī)運(yùn)行電流低、產(chǎn)量會(huì)增加。為此，我們確定了繼續(xù)減小入輥壓機(jī)物料粒度的方案，將破碎機(jī)出料粒度調(diào)整為輥壓機(jī)造成運(yùn)行時(shí)輥縫波動(dòng)的下限，即由小于等于50mm調(diào)整為小于等于30mm。調(diào)整后，輥壓機(jī)單耗下降1.0 KWh/t.兩次調(diào)整破碎機(jī)出料粒度，輥壓機(jī)單耗下降2.05KWh/t。在臺(tái)產(chǎn)為每小時(shí)300噸時(shí)不同粒度對(duì)輥壓機(jī)單電耗的影響見(jiàn)下表：

2.1.2 輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)工藝完善

輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)是一種全新的生料粉磨工藝，該工藝由成都利君于2007年開(kāi)發(fā)成功。主要由輥壓機(jī)——V型選粉機(jī)——XR選粉機(jī)——循環(huán)風(fēng)機(jī)——提升機(jī)等設(shè)備組成。經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)擠壓的物料由提升機(jī)送入V型選粉機(jī)進(jìn)行分選和烘干，細(xì)粉隨風(fēng)進(jìn)入XR選粉機(jī)進(jìn)行下一步分選，粗粉由提升機(jī)送至輥壓機(jī)繼續(xù)粉磨；細(xì)粉經(jīng)過(guò)XR選粉機(jī)進(jìn)一步分選，成品隨風(fēng)進(jìn)入收塵設(shè)備，粗粉回到中間倉(cāng)同V型選粉機(jī)送來(lái)的物料混合后進(jìn)輥壓機(jī)粉磨。

剛投產(chǎn)時(shí)，控制思路基本按照廠家調(diào)試時(shí)的控制思路，即通過(guò)大量用風(fēng)來(lái)提高V型選粉機(jī)和XR選粉機(jī)的選粉效率，保持生產(chǎn)穩(wěn)定，也確實(shí)達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，也暴露出這種運(yùn)行方式的缺點(diǎn)：循環(huán)風(fēng)機(jī)單電耗偏高，物料循環(huán)量大，循環(huán)提升機(jī)負(fù)荷大等問(wèn)題。為此，我們對(duì)輥壓機(jī)終粉磨這一工藝進(jìn)行認(rèn)真分析和梳理：認(rèn)為除了發(fā)揮輥壓機(jī)自身效率外，V型選粉機(jī)的選粉效率也非常關(guān)鍵。從V型選粉機(jī)工作原理來(lái)看，提高選粉效率的途徑有兩個(gè)：其中之一是大量用風(fēng)（該方法耗電高），另一個(gè)途徑是均勻布料。經(jīng)分析，影響V型選粉機(jī)均勻布料程度的主要因素是入V型選粉機(jī)溜子的形式。一般設(shè)計(jì)院在進(jìn)行溜子設(shè)計(jì)時(shí)，只把它作為聯(lián)通設(shè)備的通道來(lái)考慮，只考慮來(lái)料的通暢性。但是由于V型選粉機(jī)對(duì)布料有嚴(yán)格的要求，溜子按常規(guī)設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到布料要求，造成V型選粉機(jī)斷面無(wú)法形成均勻料幕，影響選粉效率。

我們對(duì)下料溜子做了多次改造，從寬度800mm加寬到寬度1500mm，又從單通道改為雙通道，從雙通道改為三通道，最終定型為三通道強(qiáng)制布料，解決了料幕不均勻的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)多次摸索，對(duì)內(nèi)部各級(jí)階梯式傾斜折流板分別找出了合理的傾斜角度。料幕的形成，再加上V型選粉機(jī)物料在兩側(cè)折流板端部來(lái)回碰撞更加合理，延長(zhǎng)了料幕在選粉區(qū)停留的時(shí)間，達(dá)到打散料塊，使細(xì)粉充分暴露的效果，提高了V型選粉機(jī)的選粉效率，為下一步的降低循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速打下基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)XR選粉機(jī)精選的成品物料，經(jīng)由旋風(fēng)分離器收集。由于旋風(fēng)分離器卸料裝置為雙翻板閥，鎖風(fēng)效果不好，影響成品的收集，同時(shí)增加系統(tǒng)漏風(fēng)，無(wú)形中增加了工序電耗。為避免雙翻板閥漏風(fēng)，可以采用回轉(zhuǎn)卸料器。而回轉(zhuǎn)卸料器的增加無(wú)疑要增加動(dòng)力，我們經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，由于漏風(fēng)所引起的循環(huán)風(fēng)機(jī)的功耗增加遠(yuǎn)大于回轉(zhuǎn)卸料器動(dòng)力所增加的功耗。因此，我們決定將雙翻板閥更換為回轉(zhuǎn)卸料器。同時(shí)我們對(duì)旋風(fēng)分離器內(nèi)筒做了適當(dāng)?shù)母脑?，使其阻力下降，為系統(tǒng)風(fēng)量的降低創(chuàng)造條件。

2.1.3生料系統(tǒng)風(fēng)量的調(diào)整控制

過(guò)對(duì)項(xiàng)目實(shí)施前生料工序電耗統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)下表），平均工序電耗14.75 kwh/t。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，生料系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)窯的煅燒有好處。因?yàn)楫?dāng)生料系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)窯尾回灰對(duì)入窯生料成份的影響可以降低，入窯生料成份就比較穩(wěn)定，對(duì)窯的穩(wěn)定煅燒有利。生料臺(tái)產(chǎn)在每小時(shí)280-320噸范圍可滿足窯的生產(chǎn)需要，

因此我們?cè)谏舷到y(tǒng)產(chǎn)量滿足窯喂料量的需求下，在此范圍進(jìn)行電耗與風(fēng)機(jī)速、產(chǎn)量的最佳匹配試驗(yàn)，見(jiàn)下表。

從表中數(shù)據(jù)看出，產(chǎn)量控制在280-300t/h范圍，風(fēng)機(jī)單耗3.04-3.11kwh/t，而最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行參數(shù)應(yīng)選擇循環(huán)風(fēng)機(jī)在37Hz，臺(tái)產(chǎn)300t/h。課題組決定暫按此參數(shù)運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中，再通過(guò)操作員的摸索，探索出更優(yōu)化的參數(shù)。我們認(rèn)為，只要操作員逐步適應(yīng)后，單耗還有降低的空間。  

來(lái)源：《水泥工程技術(shù)》

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