風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)中的應(yīng)用

一、 中國(guó)水泥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
水泥企業(yè)是高耗能、高污染企業(yè)，在當(dāng)?shù)囟际悄芎暮臀廴敬髴?，?jié)能、環(huán)保重點(diǎn)監(jiān)測(cè)單位，其中所需煤耗約占全國(guó)的15%。受市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，淘汰落后產(chǎn)能政策的調(diào)控，企業(yè)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要和水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備的進(jìn)步，新型干法水泥的生產(chǎn)方式得到大力推廣應(yīng)用。以往干法中空窯、濕法窯和立窯水泥生產(chǎn)每噸能耗約為新型干法水泥生產(chǎn)方法的1倍，粉塵排放量是新型干法的100倍。水泥行業(yè)采用新型干法在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、單位能耗、除塵降噪等各項(xiàng)指標(biāo)均大幅提高，節(jié)約了大量的水資源，煤耗和電耗均大幅降低。但與其他先進(jìn)國(guó)家相比，中國(guó)水泥行業(yè)無(wú)論在生產(chǎn)工藝、單位能耗等方面還有一定的差距。
二、 水泥生產(chǎn)工藝
1、水泥的定義：
凡細(xì)磨物料，加適量水后，成塑性漿狀，即能在空氣中硬化，又能在水中硬化的水硬性膠凝材料，并能把沙石等材料牢固地膠結(jié)在一起的叫水泥。
一般來(lái)講，水泥行業(yè)生產(chǎn)的是硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥是一種細(xì)致的、通常為灰色的粉末，它由鈣 （石灰石 ）、 硅酸鹽、鋁酸鹽 （ 黏土 ） 以及鐵酸鹽組成。

2、生產(chǎn)過(guò)程劃分：
1）礦山開采物料經(jīng)過(guò)破碎機(jī)得到原料；
2）各種物料經(jīng)過(guò)研磨、配合、均化成為生料；
3）生料和煤粉經(jīng)過(guò)烘干、預(yù)熱后送到回轉(zhuǎn)窯在1450 ℃下煅燒成為熟料；
4）熟料經(jīng)過(guò)冷卻送到球磨機(jī)研磨成為水泥成品；
通俗的講就是”兩磨一燒”，生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨。

水泥生產(chǎn)工藝流程圖
三、水泥行業(yè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行
在水泥生產(chǎn)設(shè)備各系統(tǒng)中，物料的儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較小，大多為低壓設(shè)備；物料的破碎、研磨系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較大，多為高壓設(shè)備，但生產(chǎn)工藝要求粗放基本不需要調(diào)節(jié)，一般采用功率因數(shù)補(bǔ)償和提高裝置即可；風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較大、多為高壓設(shè)備，生產(chǎn)工藝要求較高，調(diào)節(jié)空間比較大，適合采用高壓變頻實(shí)施節(jié)能改造。以下對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)作重點(diǎn)介紹：

1、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的作用：
1）熱量回收：
高溫熟料的冷卻過(guò)程實(shí)現(xiàn)熱量回收，例如：篦冷風(fēng)機(jī)回收大約30%熱量。
2）余熱利用：
將回收的熱量用于發(fā)電，生料的預(yù)熱，煤粉和空氣的預(yù)熱。例如：高溫風(fēng)機(jī)
3）增氧助燃：
煅燒過(guò)程的增氧助燃，例如：窯頭、窯尾風(fēng)機(jī)
4）粉塵回收：
將空氣中的粉塵回收再利用，例如：煤粉、原料、熟料、水泥的除塵風(fēng)機(jī)。
5）物料篩選：
將顆粒度不同原料分別輸送到上、下級(jí)工序，例如：原料磨、煤磨、水泥磨風(fēng)機(jī)。

2、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的控制
1）設(shè)計(jì)存在余量
生產(chǎn)設(shè)備各系統(tǒng)之間需要密切配合，考慮到系統(tǒng)安全及設(shè)備效率變化，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型是按照滿負(fù)荷狀態(tài)，并留有較大余量。
2）生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)
在水泥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于原料、氣候和產(chǎn)量的變化，實(shí)際工況出入較大，需要調(diào)整風(fēng)量、風(fēng)壓。
3）傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法
風(fēng)機(jī)一般采用入口擋板開度控制，也有通過(guò)液力耦合器或者水電阻裝置調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)壓的調(diào)節(jié)。

四、 水泥行業(yè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)高壓變頻節(jié)能的優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法大量電能消耗在檔板、閥門阻力，液力耦合器機(jī)械損耗和水電阻內(nèi)部發(fā)熱上，雖然也有不同程度的節(jié)電效果，相對(duì)來(lái)講是一種經(jīng)濟(jì)效益差、能耗大、設(shè)備損壞頻繁、維修難度大、運(yùn)行費(fèi)用高的落后辦法。通過(guò)變頻調(diào)速降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)處于高效運(yùn)行狀態(tài)，接近最理想效率曲線，節(jié)能效果最佳。

1、傳統(tǒng)調(diào)節(jié)存在的問題
1）采用擋板調(diào)節(jié)時(shí)，介質(zhì)對(duì)擋板閥門和管道沖擊較大，設(shè)備損壞嚴(yán)重。
2）采用擋板調(diào)節(jié)時(shí)，大量的能量損耗在擋板的截流過(guò)程中。
3）擋板動(dòng)作遲緩，手動(dòng)時(shí)人員不易操作，調(diào)節(jié)線性度差，閉環(huán)自動(dòng)控制較難，動(dòng)態(tài)性能不理想，操作不當(dāng)會(huì)造成風(fēng)機(jī)震動(dòng)。
4）擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般為大力矩的電動(dòng)執(zhí)行器，故障較多，不能適應(yīng)長(zhǎng)期頻繁調(diào)節(jié)。
5）異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)電流一般達(dá)到電機(jī)額定電流的6-8倍，對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，引起電機(jī)發(fā)熱，強(qiáng)大的沖擊轉(zhuǎn)矩影響電機(jī)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械壽命。
6）液力耦合器調(diào)速，體積大、噪聲大、調(diào)速范圍窄、效率低、油系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜。
7）繞線式電機(jī)采用水電阻起動(dòng)或調(diào)速，設(shè)備復(fù)雜，可靠性低。

2、采用變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)
1） 變頻調(diào)速節(jié)約了原來(lái)在擋板截流的能量損耗或液力耦合器機(jī)械損耗和水電阻內(nèi)部發(fā)熱的能量損耗。
2） 實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械負(fù)載的沖擊大大減小，延長(zhǎng)了電機(jī)和風(fēng)機(jī)的壽命。
3） 風(fēng)機(jī)低于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，降低了介質(zhì)對(duì)風(fēng)機(jī)扇葉和擋板的磨損，降低了軸承、密封的損壞，減少了維護(hù)工作量，電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲明顯降低。
4） 采用變頻調(diào)速，方便自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)行閉環(huán)控制，利用調(diào)節(jié)器輸出的4-20mA信號(hào)，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，線性度較好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，風(fēng)量調(diào)節(jié)平穩(wěn)，使設(shè)備在更經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下安全穩(wěn)定運(yùn)行。

五、 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)采用高壓變頻節(jié)能效益明顯
目前，水泥行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，企業(yè)在不斷發(fā)展壯大中，生產(chǎn)規(guī)模是其中之一，關(guān)鍵還是制造成本的競(jìng)爭(zhēng)。在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)各項(xiàng)成本中，電動(dòng)機(jī)電耗約占成本的30％。以日產(chǎn)5000噸新型干法水泥生產(chǎn)線為例，風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量約為13000kW，約占總裝機(jī)功率的35%，耗電量約占廠用電量30%～40%。根據(jù)具體情況，風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速節(jié)電率在20%-40%之間，通常1年半到2年左右即可收回變頻器的設(shè)備投資。
資料顯示，中國(guó)前12大水泥企業(yè)的產(chǎn)量只占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總量的25%，中國(guó)建材、海螺水泥、冀東水泥、山水水泥、中聯(lián)水泥、華新水泥、天瑞水泥、祁連山水泥、金隅水泥等集團(tuán)公司對(duì)行業(yè)進(jìn)行整合，并將節(jié)能降耗作為硬性指標(biāo)強(qiáng)制執(zhí)行，而國(guó)際上少數(shù)幾家水泥公司就提供了除中國(guó)市場(chǎng)外全球水泥需求量的60%，為了提高我國(guó)水泥行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)水泥行業(yè)采用新技術(shù)、新工藝升級(jí)換代提供了大量的商機(jī)。