改造预热器C1筒提高高温风机叶轮使用寿命
水泥 水泥杂志 2017-08-03
唐山冀东资源综合利用发展有限公司窑系统自投产以来，窑尾高温风机叶轮磨损一直非常严重，窑系统正常运行一个月左右，窑尾高温风机叶轮中心便呈V形严重磨损，甚至被磨穿，由于受高温风机拉风能力的影响，窑系统台时产量也会急剧下降。为此，我公司针对高温风机叶轮磨损严重、使用周期短的问题，委派各专业技术人员跟踪调查，收集各方面的数据，最终解决了高温风机叶轮磨损严重问题。
1 运行中存在的问题
来自Φ6 m C1筒出口废气经高温蝶阀阻拦后，70%～80%的高温气体入发电PH炉后废气入高温风机，20%~30%的高温气体直接入高温风机，经高温风机排出后的废气由生料磨和煤磨使用。高温风机型号：3200DIBB50，流量：1?150?000 m3/h，全压：8 000 Pa，工作温度：275 ℃（<450 ℃），气体含尘浓度：<80 g/Nm3。使用周期仅为1个月左右的高温风机叶轮见图1。
图1 磨损严重的高温风机叶轮
2 原因分析
叶轮磨损严重的原因主要是进入高温风机的气体含尘浓度超高，超出允许含尘浓度范围，高速高温含尘气体对高速运转的叶轮产生冲刷。
离心风机叶轮的磨损量F与气体含尘浓度C和速度V的关系：F＝CV n（n为速度指数），叶轮的磨损量与气体的含尘浓度成正比，粉尘浓度越大，单位时间内固体颗粒撞击叶轮叶片壁面次数和频率越高，叶轮叶片磨蚀越严重；叶轮的磨损量与气体运动速度的n次方成正比，速度越大，尘粒的离心力和动能越大，对叶轮的冲击越大，磨损越严重。
我们在生料喂料量为530 t/h时，对C1筒出口含尘浓度和风量进行了测定，测定结果为气体流量908?002 m3/h，工况含尘浓度为57.01 g/m3，换算成标况含尘浓度为129.1 g/Nm3。从标定结果可以明确地看出实际运行中气体含尘浓度远高于风机额定允许的含尘浓度值80 g/Nm3，说明了入风机气体含尘浓度高是风机叶轮磨损严重的直接原因。
3 解决方法
要想从根本上解决高温风机叶轮磨损问题，就必须先解决入高温风机含尘浓度高的问题。高温风机入口气体来自C1筒出口，C1筒出口气体含尘浓度高的直接原因是C1筒分离效率低造成的。根据生料喂料量和所测C1筒出口废气流量、气体含尘浓度，计算出C1筒分离效率为89.24%，这个数据远低于设计规范中要求的C1筒分离效率不低于94%。增加旋风筒分离效率最有效的方法是增加旋风筒内筒长度。根据经验内筒高度取值约为旋风筒入风口高度的1.3~1.5倍。我公司C1筒入风口高度为3 090 mm，C1内筒长度为4?160 mm，是进风口高度的1.35倍，在合理范围内，但考虑到目前C1筒分离效率低，所以采取增加C1内筒高度来提高其分离效率。
经过计算决定在C1内筒原高度上增加700 mm，达到4?860 mm（见图2），为进风口高度的1.57倍。由于本预热器系统阻力超低，再加上自然旋长仍在合理范围内，认为此方案切实可行。
图2 改造前后C1筒内筒高度
4 调整后效果
4.1 高温风机入口含尘浓度的变化
在C1内筒技改之前对高温风机入口含尘浓度进行过检测，在窑投料量520 t/h、高温风机转速765 r/min、发电热风挡板开度为10%的工况下检测2次，高温风机入口含尘浓度分别为34.07 g/m3、35.23 g/m3。C1内筒改造后对高温风机入口含尘浓度进行了4次检测，在窑投料量520 t/h、高温风机转速765 r/min、发电热风挡板开度为10%工况下检测结果分别为24.19 g/m3、23.19 g/m3、25.36 g/m3、24.53 g/m3。可以看出，与技改前相比，技改后风机入口含尘浓度有明显下降。
4.2 C1筒出口压力的变化
改造前后窑投料量和C1筒出口压力变化情况见表1。可以看出，同等投料量时，改造后C1筒出口压力稍大于改造前，如投料为530 t/h时，C1筒改造前出口压力约为-3 988 Pa，改造后为-4 099 Ｐa，改造后出口压力大于改造前约110 Ｐa。
4.3 高温风机电流的变化
表2统计数据为窑系统改造前10 d和改造后10 d的运行数据。可以看出，同等投料量时高温风机的电流基本相同，通过中控将回灰入窑和入均化库电流观察来看没有明显变化趋势。改造6个月后停窑对高温风机叶轮做了检查，发现C1内筒改造后高温风机叶轮磨损情况有所好转，与改造前相比磨损量明显减轻（见图3）。
图3 改造6个月后高温风机叶轮磨损情况
5 总结
系统经过改造处理，高温风机使用6个月后，叶轮磨损量也相当小，彻底解决了因C1筒出口气体含尘量大而造成叶轮磨损问题，杜绝了因叶轮磨损造成烧成系统拉风量下降，窑台时产量低下的问题，为窑高产运行打下坚实的基础。
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