高效节能循环风机在ATOX50立磨系统中的应用
水泥 《水泥》杂志2017年第8期 2017-09-11
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节能环保是国家未来几十年发展的必然趋势，也是今后水泥企业生存和发展的主要方向。新型干法线采用立磨系统制备生料，随着科技的发展立磨朝大型化及超大型化发展，与之配套的循环风机规格也越来越大，装机功率最大可达4?500 kW之巨，其电耗指标一跃成为整个立磨系统电耗非常重要的一环。本文将以一套ATOX50立磨配套的循环风机实施的节能改造案例，来详细阐述利用先进CFD气动技术设计的新型高效率循环风机，是如何实现节电和平稳运行的。实践证明采用整机更换高效率节能风机，是降低立磨系统电耗非常实用的一种快捷方法。
1 改造前原始数据
我公司3号线（5?000 t/d）生料磨ATOX50采用三风机工艺系统，配套的循环风机系国内早期引进英国技术设计制造的BB系列产品，由于该系列机型问世距今有近40年的时间，历史久远，其气动效率本身就比较低，导致循环风机的电耗比较高，成为水泥生产中能耗最高的生产环节。3号生产线循环风机设计参数见表1。改造前循环风机实际运行情况统计见表2。
特别说明：风机测试及计算分析时所采集的数据都是在使用现场读取的数据，如变频器的频率、电流、电压及实时功率数据等；现场电动机的运行电流、工作电压等；测试所得的风速、压力等，均为在线监测数据的瞬时值，由于技术原因不可避免的存在一定的误差，瞬时值与计算值及绝对值之间会有部分差异。
考虑到系统电耗始终居高不下，企业领导高度重视节能降耗工作，决定选择四平东大风机工程有限公司的风机对3号生产线立磨循环风机实施整机更换，进行节能技改工作。我们对原风机按照相关标准规定，进行现场性能测试，在保证设备安全的前提下尽可能将立磨产量加大，以取得循环风机最大的风量和风压，使改造后的风机能够满足极端生产条件需要。
根据测试数据决定按照表3性能参数来选型新的高效率循环风机，做到既满足现有生产的要求又兼顾极限产能的发挥。
2 改造方法
由于检修时间比较短，为此，原风机土建基础不变，保留原电动机及底座，原风机进出风管道位置不变，更换全新设计的高效率循环风机，采用空心主轴、低阻力进风口和一部分低阻力进出风口管道，使其阻力损失更低、整机效率更高。在风机入厂后，包含拆装、调试时间在内的施工周期约15d。
新高效率循环风机的机壳出风口部分蜗线比较大，我们不得不将原基础的出风口围墙部分打开一个豁口并重新制作地脚支撑，才得以顺利安装新风机。风机安装现场照片见图1。
3 改造效果及经济效益分析
1）节能降耗显著
我公司3号线改造后的循环风机实现了稳定生产，2017年2月5日即在开机72 h后磨投料量达441.6 t/h，循环风机风门开度89.8%，此时风机运行电流181 A，比改造前节电52 A，改造后风机实时功耗为2 697.25 kW，低于额定功率3?800 kW。改造前后循环风机运行电耗对比见表4，生料系统电耗见表5。
由于本次技改只是更换了新的高效率循环风机，其他工艺系统未做改变，通过对整个生料系统的节电统计，实现吨熟料节电核算为2.26 kWh/t，对循环风机进行的单独统计，实现吨熟料节电核算为2.32 kWh/t。改造后循环风机电耗占生料系统电耗的46.82%，比改造前下降了4.87%。
2）投资回收期短
按熟料平均产量6?100 t/d，吨熟料节电2.32 kWh/t，电费0.6元/kWh计算，年节电280.21万元，若高效率循环风机售价在150万元，则回收期为5.81个月，可实现半年收回投资。
3）运行平稳
特别值得关注的是，由于该循环风机采用了空心轴及主轴表面强化加工处理工艺，改造后的风机获得了非常平稳的运行状态，轴承箱各方位最大振动速度均小于1.75 mm/s。
通过本次循环风机的整机更换技改，实现了立磨系统高产节能降耗的目标，达到了预期的效果。
4 总结及改进
1）水泥企业中的风机，尤其是大功率的风机是水泥企业中的电耗大户，认真挖掘设备的节能潜力，无论是设备单机电耗还是粉磨工序电耗都会有很大的节能空间。
2）应用东大风机专有技术设计的特殊形线叶片可大幅度地减少在叶轮流动中的阻力，从而有效提高风机效率，能够达到吨熟料节电2.3 kWh/t甚至以上，节电效果显著。
3）应用了特殊设计空心轴技术的循环风机在生产中运行更为平稳，使设备更安全，系统更易提高运转率。
4）如果将该粉磨系统的管道及原风机的出风口管道，再大胆地施加改造使得气体流动更流畅一些，进一步降低系统阻力，我们认为该循环风机的运行电耗会更低，还可继续降低工序电耗。
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