任勇，張長樂，周長華，李祥超

8 000t/d熟料生產(chǎn)線原料粉磨系統(tǒng)技改

Modification of Raw Mill System for 8 000t/d Clinker Line

任勇1，張長樂2，周長華2，李祥超2

新型干法水泥熟料生產(chǎn)線傳統(tǒng)的原料粉磨系統(tǒng)主要為兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，流程簡單，節(jié)省投資，早期大量采用。GB 4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施后，要求水泥窯尾粉塵排放濃度≤30mg/m3（標(biāo)），重點(diǎn)地區(qū)≤20mg/m3（標(biāo)），現(xiàn)有廢氣處理的排放粉塵超出標(biāo)準(zhǔn)要求，亟待環(huán)保升級改造。本文重點(diǎn)結(jié)合工程實(shí)踐，介紹了原料磨三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)技改及效果。

原料；粉磨；風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；排放；能耗

某8 000t/d熟料生產(chǎn)線配套的生料粉磨系統(tǒng)為2臺Polysius RM輥磨，設(shè)計(jì)粉磨臺時產(chǎn)量300t。原料粉磨系統(tǒng)流程如圖1。受多種因素影響，原料磨產(chǎn)能發(fā)揮不足，磨機(jī)產(chǎn)量250t/h，粉磨電耗高達(dá)24～24.5kWh/t，窯尾粉塵排放達(dá)100～250mg/m3（標(biāo)），經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)都比較落后，企業(yè)面臨較大的生產(chǎn)經(jīng)營風(fēng)險。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營形勢及相關(guān)批復(fù)意見，我們對原料粉磨系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能環(huán)保技改。

1 原料粉磨兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造前

（1）電收塵器承受負(fù)壓在10 000Pa以上，易造成系統(tǒng)漏風(fēng)和電收塵器腐蝕，增加系統(tǒng)能耗。

（2）電收塵器入口氣體粉塵濃度達(dá)到500g/m3以上，收塵處理負(fù)荷較大，難以達(dá)到較理想的環(huán)保指標(biāo)。

圖1 原料粉磨兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)流程

（3）原料磨停機(jī)時，系統(tǒng)風(fēng)機(jī)存在大馬拉小車現(xiàn)象，運(yùn)行負(fù)荷僅20%左右。

（4）原料磨到電收塵器的高濃度含塵風(fēng)管較長，生產(chǎn)中磨損較嚴(yán)重。

2 改造方案

2.1 技改內(nèi)容

（1）增加兩套旋風(fēng)收塵器和循環(huán)風(fēng)機(jī)，將原料磨系統(tǒng)改造為三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

（2）更換原有兩臺窯尾電收塵器內(nèi)部元件后與一臺原料磨配套使用，新增一臺窯尾電收塵器。

（3）優(yōu)化系統(tǒng)風(fēng)管設(shè)計(jì)，減小系統(tǒng)阻力。

（4）對電收塵回灰系統(tǒng)進(jìn)行改造，簡化工藝流程，降低回灰輸送系統(tǒng)電耗。

2.2 技改目標(biāo)

（1）窯尾粉塵排放濃度由100～250mg/m3（標(biāo)）降到30mg/m3（標(biāo)）以下。

（2）磨機(jī)產(chǎn)量達(dá)到300t/h，節(jié)電1.5kWh/t。

2.3 改造流程

原料粉磨三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)流程如圖2所示。

2.4 主機(jī)配置比較

圖2 原料粉磨三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)流程

兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備配置見表1。

3 技改難點(diǎn)及要點(diǎn)

3.1 采用兩臺輥磨+三臺電收塵器的三風(fēng)機(jī)配置方案

3.1.1 廢氣處理系統(tǒng)方案

表1 兩風(fēng)機(jī)改為三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備配置

原有電收塵器收塵能力設(shè)計(jì)偏小，粉塵驅(qū)進(jìn)速率過快，粉塵排放無法達(dá)到相關(guān)環(huán)保排放指標(biāo)要求。

改造方案有三：

一是增容改造原電收塵器，按照魯奇型電收塵器結(jié)構(gòu)，更換現(xiàn)電收塵器所有內(nèi)部件及進(jìn)出口管道，將原電場高度由11.6m增至15.6m（魯奇型結(jié)構(gòu)最高電場高度），極板厚度從1.2mm加厚到1.5mm。改造后窯尾電收塵器容量還是偏小，粉塵驅(qū)進(jìn)速率9.18cm/s偏高，即使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行也很難穩(wěn)定達(dá)到30mg/m3（標(biāo)）排放標(biāo)準(zhǔn)。

二是保留原收塵器殼體，更換內(nèi)部元器件，新增一臺收塵器，實(shí)現(xiàn)三臺收塵器并列運(yùn)行（如圖3、4所示）。

三是將現(xiàn)有兩臺電收塵器改造為兩臺袋收塵器。

經(jīng)過多次方案比選，結(jié)合現(xiàn)場條件和綜合投資，最終選擇了方案二實(shí)施技改。3.1.2 風(fēng)機(jī)選型

兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)存在較大差異。項(xiàng)目前期通過分析原系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，核算工藝系統(tǒng)風(fēng)量和熱能平衡，合理選取了風(fēng)機(jī)設(shè)備，確保了技改后系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

3.1.3 工藝管道構(gòu)建

受原有生產(chǎn)線工藝布局和設(shè)備配置限制，改造過程中拆除原生產(chǎn)線原料磨和廢氣處理系統(tǒng)管道，僅保留原料磨機(jī)、電收塵器殼體和相關(guān)的結(jié)構(gòu)框架，在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)建新的原料粉磨和廢氣處理系統(tǒng)。技改中存在兩臺收塵器處理一臺原料磨的平衡問題，通過合理設(shè)計(jì)管道參數(shù)，采取在阻力較小分支管道增加調(diào)節(jié)閥等措施，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平衡。

3.1.4 檢修通道

圖3 系統(tǒng)平面布置圖

圖4 系統(tǒng)工藝流程圖

在本次技改中重點(diǎn)考慮了生產(chǎn)線的日常檢修問題。如：原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)從布置上避開原料磨僅有一條框架內(nèi)貫通的檢修通道，三臺電收塵器并列運(yùn)行時，兩臺電收塵器之間必須留出檢修通道。通過大量利用原有建筑支撐管道，避免落地支架，保證了檢修通道的暢通。

3.2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)布置方案

技改項(xiàng)目充分利用原有的原料磨框架（如圖5、6所示），增加旋風(fēng)收塵器，不另建旋風(fēng)收塵器框架樓，新增尾排風(fēng)機(jī)，利用原有的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)改造，大大節(jié)省了土建工程量和工程投資。工藝布置緊湊，僅旋風(fēng)收塵器框架樓一項(xiàng)就節(jié)省土建費(fèi)用約120萬元。

3.3 大型工藝管道布置

原料磨系統(tǒng)熱風(fēng)管道較多，通過合理規(guī)劃設(shè)計(jì)管道走向，大量依托原有結(jié)構(gòu)支架設(shè)置風(fēng)管支架，大幅降低了技改成本，縮短了工程建設(shè)周期（如圖7、8、9所示）。

通過合理設(shè)計(jì)管道支座，依托現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)置支架，減少了鋼支架制作高度15～24m/個，共8處，總計(jì)節(jié)省支架制作高度約160m。

3.4 回灰輸送系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化

原電收塵器回灰系統(tǒng)采用20臺回轉(zhuǎn)閥，4臺FU700拉鏈機(jī)，2臺FU350拉鏈機(jī)，1臺FU500拉鏈機(jī)，輸送設(shè)備總裝機(jī)功率217kW；技改后僅采用4臺FU270拉鏈機(jī)和4臺回轉(zhuǎn)閥，總裝機(jī)功率降為42kW（如圖10、11所示）。技改降低輸送設(shè)備裝機(jī)功率175kW，年節(jié)約電費(fèi)80萬元。

原系統(tǒng)配置FU700拉鏈機(jī)為雙排鏈，鏈條單重為57.5kg/m，設(shè)備運(yùn)行磨損大，單臺拉鏈機(jī)年維護(hù)成本約4萬元，4臺年維護(hù)成本約16萬元。技改后僅拉鏈機(jī)維護(hù)費(fèi)用一項(xiàng)年節(jié)約費(fèi)用約16萬元。

原電收塵器與回灰系統(tǒng)設(shè)備達(dá)27臺，技改后回灰輸送設(shè)備減少至8臺，大大降低了設(shè)備運(yùn)行電耗和故障率，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

3.5 高濃度含塵風(fēng)管布置調(diào)整

圖5 技改前原料粉磨系統(tǒng)

圖6 技改后原料磨系統(tǒng)

圖7 原有原料磨框架

圖8 增設(shè)旋風(fēng)筒后的框架

圖9 增設(shè)支架示例

圖10 原有電收塵器拉鏈機(jī)

圖11 技改后的電收塵器拉鏈機(jī)

圖12 管道漏風(fēng)點(diǎn)示例

圖13 技改前的原料磨出口風(fēng)管

圖14 技改后的原料磨出口風(fēng)管

高濃度含塵風(fēng)管的磨損是影響原料磨系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。技改前，原料磨入電收塵器高濃度含塵風(fēng)管因磨損漏風(fēng)嚴(yán)重，雙列漏風(fēng)對回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)也會產(chǎn)生明顯影響。

風(fēng)管主要漏風(fēng)點(diǎn)示例如圖12。

技改前兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)從原料磨出口到電收塵器入口的高濃度含塵風(fēng)管長度約67m，技改后原料磨出口風(fēng)管長度不到15m。技改后原料磨出口風(fēng)管大大簡化，長度縮短，減少了系統(tǒng)漏風(fēng)。高濃度含塵風(fēng)管對比如圖13、14。

減少高濃度含塵風(fēng)管長度，能有效減少管道磨損，減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低系統(tǒng)風(fēng)機(jī)能耗。

4 效果分析

（1）粉塵排放濃度降低較多，排放廢氣含塵量16～18mg/m3（標(biāo)），遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)值，見表2。

表2 廢氣粉塵排放數(shù)據(jù)，mg/m3（標(biāo)）

（2）磨機(jī)產(chǎn)量提高約40t/h，基本達(dá)到技改目標(biāo)值，見表3。

表3 原料磨機(jī)產(chǎn)量數(shù)據(jù)，t/h

（3）原料粉磨電耗降低3kWh/t左右，優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，見表4。

表4 原料磨系統(tǒng)電耗數(shù)據(jù)，kWh/t

5 結(jié)語

（1）兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)線，通過增加循環(huán)風(fēng)機(jī)和旋風(fēng)收塵器，改為三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，能達(dá)到較好的粉塵減排效果。

（2）技改大幅度減少了系統(tǒng)漏風(fēng)，提高了磨機(jī)產(chǎn)量，降低了系統(tǒng)運(yùn)行電耗。■

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2017-09-01； 編輯：呂 光