贾华平：一项简单高效屡败屡战的节电措施

　　在当前产能严重过剩的背景下，水泥行业市场竞争正变得日益严酷，节能降耗、降低成本已经成为水泥企业关注的重点。在水泥生产过程中，电耗占到生产成本的20%左右。因此，节电就成为降低成本的重要措施之一。

　　中国水泥网高级顾问、水泥工艺专家贾华平

　　一是对工艺和设备的节电优化，但这达到一定高度以后，进一步优化是有一定难度的；二是加强系统的密闭堵漏，水泥生产的各个工序都要在负压状态下完成，维持负压状态就需要大量的风机耗电，漏风就要增加风机负荷，而这部分漏进去的风对生产是有百害而无一利的。

　　一．生产系统的密闭堵漏

　　漏风导致的弊端主要有四个方面：直接的增大风机负荷增加电耗、降低系统温度增加煤耗；间接的影响了系统的有效风量，进而影响到系统的产量和质量；促进系统结皮、增大系统阻力、增加电耗、降低系统风量，进而降低产量、结皮的脱落还可能导致工艺事故，这个影响可就大了；容易导致袋除尘器结露、糊滤袋，或电除尘爬电、加大腐蚀。

　　我们的堵漏节电是否还有潜力可挖呢？ 以烧成系统为例，有一个简单的判定指标，看看你系统废气的含氧量就知道了。就目前国内的生产线而言，管理好的能达到7～8%就是高水平了，多数在8～9%，个别管理差的能达到10～12%。

　　系统废气的含氧量已经达到7～8%，是不是就没有潜力了呢？先不要自我满足。福建某生产线就已经达到了4.5%，我们开始也不大相信，为此，西南科技大学专门去做了检测，确实达到了4.5%；还有山东的某企业，管理水平也算不错了，他们的氧含量正常一般在7.2%左右，今年5月份改完立磨锁风以后，进一步下降到了5.4%。

　　根据国内多条生产线的标定数据和理论推算，仅考虑系统正常运行，一般系统废气的含氧量每降低1%，系统生产就可节电约0.7kwh/t熟料，若按日产熟料5800吨、月运转率90%、每度电0.6元计算，一个月就可节约电费6.5万元。

　　如果你的生产线能降低4%， 一个月就是26万元，一年就是300多万元！尽管这只是一个概念，每条生产线的情况不同，但说明密闭堵漏确实是一项非常值得认真对待的工作。

　　至于如何堵漏，首先要找到漏风点，中医讲望闻问切，堵漏也是如此：

　　望--仔细观察整体设施有没有破损之处，各种孔、门、接头、转轴有没有密封不好的地方，也可以在可疑之处撒些浮灰观察走向。

　　闻--由于系统处于负压状态，漏风之处多有声音存在，初步倾听发现问题后再眼观确认。

　　问--全面了解设施或设备的原始质量、安装质量、检修维护情况、备件的运行周期、是否有过损伤，综合判断有没有漏风的可能性。

　　切--用手摸，这要强调安全！感觉其表面的温度、震动是否异常，是否有风动手感。

　　对于生产系统来讲，由于工艺调整、运行震动、温差变化、设备及系统开停、风料磨损、各种腐蚀，搞好的密闭堵漏还会重新开裂。所以，密闭堵漏必须常抓不懈，不可能一劳永逸，所以讲屡败屡战！

　　尽管我们在密闭堵漏上下了很大的功夫，但由于一些漏风点在高空不好检查、在隐蔽处不易发现，特别在保温材料的遮掩下更难发现。所以，最终还是要看系统废气的含氧量，降不下来就要继续查找，直到降下来为止。

　　二．生料立磨喂料锁风的改进调研

　　以上主要是泛泛地讲了些理念，希望引起大家重视。下面具体讲一个屡败屡战的技术问题：

　　就我们现有的技术装备来讲，还有一个努力了多年而没有很好解决的漏风点，就是生料立磨喂料锁风阀。

　　尽管国内外的有关设备厂家、以及国内的四大设计院，都下了很大功夫、作了不懈努力，但由于入磨物料的粒度、水分、粘性、温差不同，一是锁风不好、二是频繁卡堵，依然没有得到很好解决。下面，我们就来谈谈这个问题。

　　南方某公司生料立磨的喂料皮带，由于原有分格轮卡堵频繁，导致生料供不上烧成系统，只好将分格轮拆除。其漏风之大，可以将入料口皮带飘得很高。据厂方介绍，分格轮拆除前后，其循环风机的电流相差200A(6000V电机)。

　　目前，立磨喂料锁风阀基本上全部采用分格轮锁风，而且绝大部分效果不好。为了应对粘湿物料的卡堵，有的厂加了旁路、而有的厂干脆拆掉不用了。

　　生料立磨的喂料锁风、特别对于物料粘湿的生产线、特别是北方的冬季，一直是大家头疼的问题。为了解决生料立磨的喂料锁风问题，国内外的设计单位、设备厂家应该说是下了不少功夫，但主要是集中在分格轮锁风喂料器的结构改进上，效果十分有限。

　　因此，“受苦受难”的用户不得不自己动手，结合自己的现场实际进行着各种方式的探索改造。下面就介绍几种改进措施、以及取得的效果。

　　1.B厂5000t/d线的技术改造

　　B厂5000t/d熟料生产线，生料制备采用德国非凡公司的MPS5000B立式辊磨，其锁风喂料机为分格轮形式。生产期间，分格轮的每个格子里都堆积粘挂有大量土质原料，特别是格子两侧的底部，其堆积的物料非常坚硬，不但严重影响了喂料能力，而且卡跳停车频繁。

　　分格轮格子中的粘挂物料，需要停磨后人工用风镐一点点清除，一般每班需要清理一次，严重时每班需要清理三至四次，不但费时费力，而且严重影响了生料磨的正常运行，继而影响到水泥窑的正常生产。在被逼无奈的情况下，该公司对锁风喂料分格轮进行了悬挂链条改造，改造后的分格轮格子如图08-13所示。

图08-13  悬挂链条后的分格轮格子

　　周向贯通8个格子的链条，在每个格子中的长度调匀后，其自由下垂时的最低点略小于分格轮的外圆，确保其在不撞击分格轮外壳的同时能撞击到格子的底部。在每个格子中的链条长度调好后，将链条于隔板的贯通处焊接固定起来。

　　改造完成后，从几年的实际运行来看，基本解决了分格轮内的物料粘挂现象，即使在雨季料湿的情况下也很少因为分格轮粘挂物料而停磨，应该说改造的原理是成功的。

　　但是，也存在以下几个问题，在使用中不得不给予高度重视。

　　（1）在使用一段时间后，链条会发生磨损，可能导致从焊接处断开。由于转子与壳体的间隙比较小，断开的链条一般不会卡进分格轮的缝隙中，但实践证明，会导致运行阻力加大、分格轮跳停。当遇到断链卡停的情况时，只需反转分格轮将卡住的链条退出，然后停机把断开点焊好。

　　（2）也有发生链条两端焊接点同时断开的情况，极有可能导致链条脱落进入生料磨内，对磨盘、磨辊构成直接威胁，这是最不愿意看到的结果。但链条一旦脱落是没有什么好办法的，只能以预防为主。一是要有计划的检修，二是每有停磨机会都要认真检查，发现链条磨损严重的要及时更换，发现焊接处有开裂或松动的要及时修复。

　　（3）尽管在一定程度上解决了分格轮斗子内的粘挂问题，但由于其间隙不可能太小、物料不可能实时充满，漏风问题依然存在；还有增加了上述断链风险。

　　2.C厂放弃分格轮锁风的尝试

　　鉴于分格轮锁风喂料的先天不足、实际使用中的一系列问题、而且屡改屡败，该厂决心放弃分格轮，开拓另一种锁风喂料设备。

　　根据以往在水泥、煤粉输送泵上的经验，尝试采用变距螺旋输送机锁风喂料。通过逐渐缩短螺距的方式  将物料压实充满机体、靠料封获取锁风效果。其试用现场如图08-14所示。

　　图08-14 变距螺旋输送机锁风喂料现场

　　采用变距螺旋输送机锁风喂料，比现用分格轮设备简单、维护方便、投资也少，理论上可实现料封锁风，应该是简单可靠的。但由于所供物料与水泥、煤粉不同，具有粒度大、水分大、粘性大，而且变化波动大的特点，在实际应用中的表现并不理想。

　　采用变距螺旋输送机，主要存在如下问题：

　　（1）由于石灰石、砂岩粒度大、硬度大，对设备磨损较大；（2）同样由于粒度大、硬度大，填充不满锁风不好、填充过满容易卡停；（3）由于物料粘性大，特别当水分较大时，容易将物料挤死，增大运行阻力，最终将螺旋输送机憋停。

　　3.D厂5000t/d线的技术改造

　　多年的生料磨配料系统防粘堵的经验已经告诉我们，应对粘湿物料的最佳卸料输送设备不是分格轮、也不是螺旋输送机，而是板式喂料机。

　　板式喂料机，不但可以加大进料口尺寸  减少物料结拱，而且具有在料封状态下强制卸料的功能。

　　事实上，在来料皮带与生料立磨之间，设置一个足够缓冲来料波动的料封仓，和一台全密闭板喂机。料封仓内设置一个料位计，通过板喂机调速始终保持仓内  有一定的锁风物料存在，就能起到很好的锁风作用，同时具有防粘堵功能。

　　板式锁风给料机的结构和原理  如图08-15所示。

　　图08-15  板式锁风给料机的结构和原理

　　D厂5000t/d线就采用了这种改造，将分格轮锁风改为了板喂机锁风，并取得了很好的锁风效果。改造后：生料粉磨系统的循环风机(10000V高压电机)电流由215A下降到135A，生料粉磨电耗降低了2.768kWh/t生料。

　　该立磨采用分格轮锁风时的操作画面如图08-16所示，画面显示其喂料量为440t/h，主机电流202.6A、压差9.39KPa，循环风机电流214.7A、频率48HZ、入口压力 - 11.0KPa；改用板喂机锁风后的操作画面如图08-17所示，画面显示其喂料量为477t/h，主机电流180.6A、压差7.18KPa，循环风机电流135.5A、频率41.5HZ、入口压力 - 8.8KPa。

　　图08-16  采用分格轮锁风时的操作画面

　　图08-17  改用板喂机锁风后的操作画面

　　4.E厂5000t/d线的技术改造

　　E厂有两条日产5000吨熟料生产线，原料粉磨系统均采用史密斯的ATOX52.5立磨，给料系统使用史密斯配套的原装￠2000分格轮锁风阀。由于该厂采用黄河淤沙配料，不但水份大而且含泥多，使喂料分格轮经常堵料、跳停、卡死，严重影响了立磨系统的正常生产。

　　为了维持正常生产，不得已于2013年2月，给分格轮设置了旁路下料系统后，停用了分格轮喂料。旁路系统虽然解决了堵、卡、停的问题，但漏风、漏料更加严重，对立磨的台时和电耗构成了很大影响。

　　2015年5月利用协同停窑机会，又采用“料封仓 ＋ 全密闭板喂机”对二线立磨进行了喂料改造，6月30日投入生产使用。半年的运行表明，改造取得了较好的锁风效果，系统漏风大为降低，台时产量明显提高，于2016年2月大修期间，又对一线立磨喂料系统进行了相同改造。

　　“料封仓 ＋ 全密闭板喂机”改造，主要包括：计量料封仓、控流棒条阀、全密封板式给料机及其清漏料皮带机。全密封板喂机改造原理如图08-18所示，全密封板喂机改造现场如图08-19所示。

　　图08-18 料封仓 ＋ 全密闭板喂机技术原理

　　图08-19 改造后的全密封板式喂料机现场

　　具体改造：在原有分格轮的四层平台以上，将原有立磨排渣仓改造为计量料封仓；在三层平台上布置控流棒条阀、全密封板式给料机。由图08-18、图08-19可见，与原有分格轮相比，系统庞杂了许多、占用空间增加了不少、平面接口错位较大。在不能改变原有土建结构的基础上改造，整个工艺布置和装备尺寸受到了很大限制，只能进行针对性设计，不可避免的要牺牲一些合理性。

　　应该说，改造确实取得了良好的锁风效果、运行的可靠性也大幅度提高，但不足的是由于空间狭小给管理和维护带来诸多不便。实践表明，“料封仓 ＋ 全密闭板喂机”方案是瑕不掩瑜，改造是成功的。E厂对两台生料磨的改造，都取得了较好的运行效果，其一线生料立磨改造前后的同期对比，见表08-03所示。

　　表08-03  一线立磨改造前后同期对比

　　三．装备T厂的持续改进升级

　　与前面介绍的几个水泥厂不同，T厂为一个装备制造厂，该厂不做广告、不搞宣传，而以设备质量和服务质量赢得用户、以口碑开拓市场。而且，他们的设备可以先尝后买，如果用户不满意，他们无条件拆走。

　　鉴于分格轮式锁风喂料器结构上的先天不足，T厂在开发出第一代“料封仓＋全密闭喂料机（板喂机或皮带机）”立磨锁风喂料技术之后，发现该技术存在：结构复杂、维护量大、维修费用高、占用空间大（设备以及料封仓），给用户带来的诸多不便，结合自己在多家水泥企业的标定检验和智能控制上的优势，又开发了第二代 “小料封仓＋齿辊锁风喂料器”。

　　理论上，齿辊锁风喂料器不但具有良好的锁风效果，而且不粘堵物料、不会卡停，设备简单、占用空间小、维护量小；特别是将称重计量和智能调节用于料封仓的料位控制上，从而大大缩小了料封仓的空间体积、强化了料封效果，而且不用破坏原有立磨排渣仓设置，其结构和原理如图08-20所示。

　　图08-20  齿辊锁风喂料器的结构和原理

　　齿辊锁风喂料器，将喂料和锁风职能细化分开，设置在来料皮带与生料立磨之间。依靠齿辊的高可靠性和强悍的防粘堵卸料能力，确保了喂料设备的低故障和高运转率；为防止物料的卸空或溢出，不可避免的来料波动要求料封仓必须有足够的缓冲容积，为了缩小这一缓冲容积，系统将齿辊设置为串级调速，根据来料的波动实时调节卸料的大小，确保料封仓的进出平衡，将料封仓内的物料稳定在一个需要的料位上。

　　为了防止粘挂、离析、粒度变化对料位缓冲的影响，设计将料位计控制改为称重控制。以系统的整体重量（包括设备、仓体、物料）的变化速率作为齿辊调速的应变量，从而确保了调节的及时性和调节幅度的准确性。

　　料位稳定控制软件是该系统的核心技术之一，没有及时准确的齿辊调速，就难以实现料位的稳定（锁风效果的稳定）、就难以将料封仓小型化（锁风效果  就受制于现场空间）。遗憾的是，T厂经过厂内试验平台的反复试验，“小料封仓＋齿辊锁风喂料器”的调控软件遇到困难、锁风效果很不理想。

　　T厂锲而不舍的精神值得佩服，他们又相继开发了第三代“料封仓＋转轮锁风喂料器”，并进行了逐渐完善。第三代技术早期用于广西某水泥厂的一线立磨，使用中出现了一些问题，但在两个月后又改造了二线立磨。

　　该产品于今年4月份推向市场，在不做广告和宣传的情况下，到9月底已经销出去100多台，而且普遍反映良好。其整体结构如图08-21所示，其产品样本（实物照片）如图08-22所示。

　　图08-21   T厂立磨锁风喂料器的整体结构

　　图08-22   T厂立磨锁风喂料器的产品样本

　　该产品具有如下特点：（1）利用进料的冲刷效应，解决了对转轮的粘挂问题；（2）热风通过，在南方可进一步缓解粘挂、在北方可防止冬季冻结；（3）小间隙设计和高精度加工，使转轮本身具有较强的锁风和防卡效果；（4）恒重控制的料封仓，既能确保锁风效果、又能过滤喂料量波动；（5）小间隙设计和外围密封结构，保证了转轮的圆周方向不卡料；（6）联锁旁路的设置，确保了喂料器故障时不影响生产。

　　T厂的第三代立磨锁风喂料器，不仅解决了分格轮锁风堵、卡、停的问题，而且解决了“料封仓＋全密闭板喂机”结构复杂、维护量大、维修费用高、占用空间大、布置困难的一系列问题。具有耐磨性强、可靠性高、锁风效果好，结构简单、维护简便、占用空间小的特点。

　　那么，T厂的第三代技术产品，在水泥厂的实际使用到底怎样呢？我上周刚收到一个水泥厂的使用报告，也就是前面提到的系统废气含氧量降到5.4%的生产线。近日同意了我公开他们公司的请求，这个厂是：青岛鲁碧水泥公司。现将他们的报告原版公开，供大家参考：

　　1.改造后情况：锁风喂料装置改造后，通过近三个月的运行来看，锁风效果极好，也未出现物料卡停的现象，磨内增大了喷水量，稳定了料层的厚度，循环风机及尾排风机负荷降低比较明显，磨机台时产量有所上升。改前（03.15-06.01）与改后（06.20-08.16）的对比如表一：

　　表一：改造后系统参数变化

　　2.改造后运行：通过这几个月的运行，效果比较明显：

　　（1）各主机设备电流均有不同程度的降低：磨机电流降低10A左右，循环风机电流降低6A左右，尾排风机电降低2A左右；（2）良好的锁风能提高系统的烘干能力，提高对入磨水分的适应性，缓解因料湿导致的台时产量下降，减少了对烧成系统满负荷生产的影响；（3）变化最为明显的是系统氧含量及废气排放量的变化，氧含量由改造前的7.24%降低到5.47%，降低了1.77%；废气排放量由399299m³/h，降低到367158m³/h，降低了32141m³/h。

　　3.效果分析：

　　（1）节电效益显著

　　投资回收期不到半年。通过盘点，从表一可以看到  改造后生料系统吨熟料电耗降低了1.05kwh/t.cl，仅节电一项，按5600t/d熟料计算，每天可节约5880kwh电，我公司实行峰谷电价，按平均电价0.7元/kwh算，年运转230天计算，每年节电效益为950000元左右，半年即可收回成本。

　　（2） 环保效益明显

　　环保监管部门对水泥行业废气的监管采用折算浓度和排放量来监督检查，收取排污费和判定企业是否存在超标排放的违法行为。从表一可以明显的看到，在安装使用锁风喂料装置后，每天的废气排放量由9583185m³降低到8811796m³，每天降低771389m³，按年运转230天计算，每年废气的总排放量降低了177419470m³。

　　另外，折算浓度与废气中氧含量密切相关，氧含量高则浓度高，反之则低。以NOx排放控制浓度200mg/m³为准，随氧含量降低，折算浓度也随之降低，对比如表二：

　　表二：数据对比