水泥厂应急电源的设置范围及应用分析
水泥 中国水泥杂志 2017-10-23
水泥行业由多个相互关联的独立系统组成，运行中一旦出现突然供电间断的情况，轻则可能会造成设备不能及时重新启动，重则可能会造成重大的设备与人员的事故及经济损失等。因此，水泥厂在设计之初，考虑应急电源的设置及其所涵盖的范围，是一项非常重要的设计与技术工作。同时，通过设计的原理分析，对于在运行企业的生产人员，也有一定的指导性意义，可以使其更好地了解可能出现的安全问题，做好防范措施。
水泥厂应急电源的涵盖范围，主要由工艺专业确定，少部分由电气专业、公用专业完成。其中，各子项的应急电源范围，由负责该子项的设计者进行落实后，交由专业负责人汇总，并集中向电气专业进行提资。本文针对水泥行业的各个设计系统，分别介绍其应急电源的设置，并进行有针对性的应用与分析。对于在运行企业，对生产影响较大的应急电源，在设计阶段都应该会给予了较为充分的考虑。只是一些小的、不易引起较大风险的部位，容易出现纰漏。对于在运行企业，因为不太可能再增加应急电源的控制点，本文也介绍了一些简便易行的方案，对其进行一些临时性的控制或处理。
1 原料准备系统
指自破碎机至原料配料站，包括配料站及配合料输送系统。
1.1 减速机润滑
在该系统的子项中，驱动系统的减速机，生产中，其润滑油要使用低温润滑油，也就不再需要设置加热器。同时，因为该部分子项在生产中有着较大的独立性，因此，即便有部分需要设置加热器的设备，也不需要连接应急电源。主电源接通后，再进行加热也不会影响本系统，以及相关联系统的启动、运行。
1.2 水电阻的水箱
在寒冷地带，需要设有应急电源（此项要求属于电气专业的范畴，以下同），防止结冻。如果在运行企业未对其设置有应急电源，在处于寒冷时段发生断电时，可以对其进行一些保温措施，防止结冻亦可。
2 生料粉磨与生料储存系统
2.1 阀门
断电时，ID风机依然需要排放出少量的高温废气（包括应急电源启动之后），为使来自ID风机的高温气体不至进入粉磨系统，就必须保证：突然发生停电时，设置于磨机进、出风口的管道上的阀门可以关闭。因此，需要为其设置应急电源。两个阀门分别位于磨机进出风管之上，以便将粉磨系统（不仅仅是磨机本体）完全隔断在一个独立的范围内（相对于ID风机与窑尾除尘器）。
生产中，如果这两个阀门中的一个或两个临时出现问题，或者未设置有应急电源。在系统断电处理过程中，需要注意观察磨机的进出风口处测点的压力值，一旦出现正压（哪怕是微正压），就表示管道内有多余的废气未被及时排出，需要及时进行处理。如，严禁检修人员进入磨内、加大窑尾风机的排风量等。
如果采用打开点火烟囱的方式进行排风，这两个阀门也可以不设置应急电源。
当然，如果阀门设计为“断电自关”形式的，就不需要连接应急电源了。但“断电自关”形式的阀门非常昂贵，一般都在几十万元左右（包括断电自开形式的阀门），所以大多不予使用。
2.2 减速机油站、高压泵（液压站）
2.2.1 立磨与辊压机系统
断电时不需要启动稀油站与液压站，不需要设置应急电源。
2.2.2 管磨机系统
需要为减速机稀油站和稀油站高压泵设置应急电源。
断电时，需要立即启动减速机稀油站与稀油站高压泵，否则将会对磨机、减速机及磨机的轴瓦等产生一定的破坏性作用。因此，这一项的应急电源是必须具备的。
2.3 生料入库系统和生料库本体
不需要设置应急电源。
3 烧成系统
3.1 窑喂料系统
1）部分业主要求为窑喂料提升机设置应急电源，以便在停电时，将留存于提升机内的物料返回到生料储库内，以防止提升机在重新启动时，因为内部有存料、重载而难以启动。但实际上，因为应急电源启动一般需要8min左右的时间，所以，这时再给窑喂料提升机设计应急电源，已经没有任何意义。我们只需要保证该提升机可以满足重载启动即可满足设计与生产需求。因此，窑喂料提升机是不需要设置应急电源的。
2）润滑泵
预热器顶部喂料闸阀，突然停电时，要求立即将物料打回均化库，所以，设计上都是采用运行快速的气动阀，可以实现断电自关，也就不需要考虑应急电源。
3.2 预热器及窑尾废气处理系统
3.2.1 高温ID风机
1） 风机辅传
烧成系统遭遇突然停机时，依然需要将烧成系统内的部分高温气体排出。所以，需要为ID风机的辅传设置应急电源，以保持风机可以低速旋转运行。
在运行企业中的ID风机的辅传未设置有应急电源的，可以启动预热器顶部的点火烟囱（如果有）。断电时，将点火烟囱打开，保证废气可以排出亦可。
2）润滑泵
如果风机是强制润滑，润滑泵也应配置应急电源，以保证辅传运行时，依然可以起到润滑作用。对于在运行企业未对润滑泵设置应急电源时，考虑到此时风机转速较低，可以单独对其另设一种非强制性的润滑手段，如人工注油等。
3）水电阻的水箱
在寒冷地带，需要设有应急电源，同1.2节。
3.2.2 预热器下行管道上的冷风阀
预热器下行管道上的冷风阀，有时需要启动，以降低废气温度，需要设置应急电源。但是，如果使用点火烟囱来排风降温，该阀门可以不设置应急电源。
3.2.3 分解炉燃烧器风机
突然停机时，分解炉内容易出现短暂的正压，“回火”会烧毁连接燃料、助燃气体的管道，因此必须要启动该风机。正常停机时，该风机也需要运行一段时间后再停机，也是为了保护软连接管道。因此，必须为其设置应急电源。
3.2.4 气体分析仪
部分国外业主要求气体分析仪在断电急停时，仍然能够维持气体分析仪的正常工作。所以，需要配置应急电源。有些气体分析仪内置了UPS作为应急电源，则不再需要配置。国内一般都不做此项要求（没有必要性），因此可以不对气体分析仪设置应急电源，尤其是已经在运行的企业。
3.2.5 高温管道上的冷风阀
1）处于ID风机和窑尾除尘器之间的管道上的阀门，可防止热风未经降温直接进入除尘器。在生产企业，使用点火烟囱，或者在ID风机进口风管上的阀门已经设计有应急电源的情况，可以不考虑再为该阀门设置应急电源。但点火烟囱、ID风机进风口管道上的冷风阀，以及ID风机与窑尾除尘器之间管道上的冷风阀，此三者必须有一个可以通过应急电源来工作。
2）来自窑头接力风机（如果有）进入除尘器的管道上的阀门，可防止热风未经降温直接进入窑头除尘器。考虑到紧急停电时，回转窑慢转，进入到冷却机的熟料量大幅降低，冷却机也仅有一室风机运行，热风量及其温度可以得到有效控制，因此此处的应急电源配置并不做强制性要求。但该阀门没有设置应急电源时，在突然停电情况下，需要密切注意除尘器进口风温，保证其在要求的限度下工作。
3.3 窑中
3.3.1 窑辅传与抱闸机构
辅传需要应急电源，以保证回转窑可以在停电后，依然可以保持缓慢转动，防止因其处于高温状态而发生弯曲、变形。抱闸是为了停机时设备的稳固，所以也是需要应急电源的。这两项都是必须设置有应急电源的。
3.3.2 主减速机稀油站
国内的设计一般是不需要应急电源的（因为不是高速转动，而且设计有油池），但部分国外业主依然要求其必须设置有应急电源。对于在运行企业，如果没有设置有应急电源，需要与设备供应商进行协商、确定，以确保其运行的安全性。
3.3.3 液压挡轮油泵
回转窑在慢转或停窑期间，为了防止其产生窜动，需要液压挡轮处于工作状态。这里必须设置有应急电源。
3.3.4 窑尾密封油泵与大齿圈油泵
突然停电后，回转窑依然需要通过应急电源进行慢转，所以窑尾密封油泵、大齿圈油泵也需要能够继续工作。这里必须设置有应急电源。
3.4 窑头燃烧器风机
同3.2.3分解炉燃烧器风机。突然停窑时，窑内很容易出现短暂的正压，容易造成燃烧器回火。所以，事故风机需要启动运行，就需要设置应急电源。
3.5 篦冷机系统
3.5.1 篦冷机一室风机及其脉喷阀与执行机构
此时窑内依然有大量的高温熟料，随着回转窑的继续慢转，进入篦冷机的熟料需要继续冷却。但因为回转窑是慢转，进入到冷却机的熟料量大幅降低，所以此时仅仅需要一室风机及其关联系统（脉喷阀与执行机构）启动运行即可。
3.5.2 热交换器灰斗上的冷风阀（有时设置在管道上）
为防止出自篦冷机的热风温度过高，需要通入冷风对窑头废气进行降温。热交换器与窑头接力风机同时存在时，可以只为热交换器灰斗上的阀门设置应急电源。如果在运行企业没有对它们设置应急电源，紧急停电时，需要密切注意热交换出口管道上的测点温度，通过调整冷却机一室风机的冷风供风量，有效降低该点的温度值，以保证下游设备在安全的环境下运行。
3.6 工艺风机
3.6.1 油站（如果有）与水电阻
寒冷地带，需要考虑应急电源（加热器）；在运行企业，可以进行简便的保温处理。
3.6.2 油站油泵电动机（如果有）
国内的设计一般是不需要应急电源的（因为不是高速转动，而且设计有油池），但部分国外业主依然要求其必须设置有应急电源。
4 水泥制成及发运系统
水泥原料准备系统应急电源设置情况同原料准备系统；
水泥粉磨系统应急电源设置情况同生料粉磨系统；
包装发运则不需要考虑应急电源。
5 煤粉制备系统
5.1 立磨与管磨系统
应急电源设置情况同生料粉磨系统。
5.2 热风管道上的冷风阀门
停机时如果煤磨系统需要快速降温，必须能够打开这些阀门，向磨内通入冷风。对于在运行企业，如果没有为其设置有应急电源，可以在靠近磨机进风口的管道上开设检查门，需要对磨机进行降温时，人工打开该观察门即可。但是，在系统正常运行时，必须保证该检修门处于密封关闭状态，防止漏风。
6 其他设施
所有与水有关的其他事项（包括磨内喷水、稀油站冷却水、水箱等）或位于寒冷地带的工厂，将由公用专业设计为伴热带形式，不需要设置应急电源。
热风炉使用天然气作为燃料时，其输送管道使用的是电磁阀，与压缩空气连接，可以实现断电自关，不需要设置应急电源；使用煤粉或重油作为燃料时，不需要考虑应急电源。
燃烧器的冷却风机是否需要在断电时启动，需要由燃烧器厂家确定。
为消防及火灾探测所用的消防水泵、传感器，需要满足其任何时段的使用要求，所以需要设置应急电源。
人员安全需要的应急照明、通讯等，依国内相关法规，也应配置应急电源（不在本文讨论）。
7 总结
应急电源的设置，如果范围过多过广，就会加大发电机的负荷，无端增加了资金的投入。而如果考虑不周，又会影响到设备与系统的安全。因此，必须根据生产实际，以及设备本身的特性，进行详细的论证和设置。
不同的设备、不同的环境，虽然对应急电源的确定有一定的影响，但主体原则是不会发生根本性变化的。设计人员以及工厂的生产人员，可以通过上面所描述的范围以及应用分析、处理方案等，确定出水泥行业的应急电源的范围，进而确定该工厂所需要的发电机最高负荷，以及在运行企业采取的临时性措施等。
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