TRMS礦渣立磨節(jié)能降耗措施
2010-08-10 00:00
天津仕名粉體技術裝備有限公司是天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司全控股子公司，專門負責立磨的設計開發(fā)和制造銷售工作。從2005年第一臺國產礦渣立磨銷售至今，TRMS礦渣立磨已經累積銷售50多臺，投入運行的達到20多臺，形成了系列產品，能夠滿足年產30～100萬t的系統(tǒng)要求。作為專業(yè)的立磨設備供應商和服務商，粉體公司不僅提供優(yōu)良的設備，同時提供優(yōu)質的售后服務，延伸自己的服務范圍，為客戶利益最大化提供幫助。本文在總結已投產立磨運行情況的基礎上，對TRMS礦渣立磨的節(jié)能降耗提出幾項措施分述如下。
1 TRMS礦渣立磨系統(tǒng)介紹
圖1為標準的礦渣粉磨工藝流程圖，礦渣粉磨系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：原料中轉及輸送系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、外循環(huán)系統(tǒng)、成品收集系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)。原料中轉及輸送系統(tǒng)由輸送皮帶、中轉倉、皮帶秤等組成，負責將原料輸送進入磨機內進行粉磨；粉磨系統(tǒng)主要指立磨，負責原料的粉磨，烘干及選粉功能；外循環(huán)系統(tǒng)由外排輸送皮帶、斗式提升機及除鐵裝置組成，負責將初步粉磨的半成品，通過機械提升，重新喂入磨機內，再次參加粉磨，能夠有效地降低磨內壓差，同時降低風機能耗；成品收集系統(tǒng)由收塵器、輸送斜槽、提升機和成品庫等組成，負責將立磨分選出的合格產品收集起來，并輸送到成品庫中；供風系統(tǒng)包括風機、供風管道、循環(huán)風管、排氣煙筒等，主要為系統(tǒng)提供動能，使得物料在系統(tǒng)中流動起來：供熱系統(tǒng)主要指熱風爐系統(tǒng)，借助供風系統(tǒng)，將物料在磨機內部進行烘干。
2 TRMS礦渣立磨系統(tǒng)優(yōu)化
在粉磨系統(tǒng)中．評價立磨性能的指標主要包括：產量、質量、電耗、熱耗、磨耗、運轉率及其他。下面以TRMS32.3礦渣立磨為例，從技術參數、運行指標以及節(jié)能降耗的措施三個方面進行闡述。
2.1 技術參數
表1為TRMS32.3礦渣立磨的技術參數．設計產量為45t/h．年產量30萬t，允許的最大水分為15%，成品比表面積可以靈活調整。確保>4200cm2/g，漏風系數<10%。
表1 礦渣立磨的技術參數
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參數說明 |
技術參數 |
備注 |
|
型號規(guī)格 |
TRMS32.3 |
|
|
粉碎物料 |
礦渣 |
|
|
允許人磨物料粒度/mm |
Max.50，95%<10mm |
|
|
允許人磨物料水分/% |
<15 |
|
|
出磨礦粉細度/(cm2/g) |
4200 |
|
|
出磨礦粉水分/% |
0.5 |
|
|
生產能力/(t/h) |
45 |
干基 |
|
要求入磨的正常/最大熱風溫度/℃ |
220/300 |
|
|
磨機漏風系數/% |
<5～10 |
|
|
出磨的正常/最大氣體溫度/℃ |
90/100 |
|
2.2 運行指標
對于企業(yè)來講，最重要的就是經濟指標，即每噸礦粉的利潤，而為了將TRMS礦渣立磨用戶的利潤最大化,我們的目標是如何降低每噸礦粉的運行成本,即電耗、熱耗和磨耗，同時提高設備的運轉率。2009年公司組織人員對于已經運行的多個工廠，多臺立磨進行了系統(tǒng)標定，統(tǒng)計結果見表2～6。
從表2可以看出，首先各個工廠的產量均達到并超過了設計產量,工廠l的臺時產量達到了54t左右，年運轉率達到了80%以上，超過了設計值近20%，為工廠帶來了超額利潤。工廠6通過在礦渣中添加爐渣的混合材,爐渣摻量達到了20%，投料量達到了60～70t/h．產品合格，有效地降低了成本。各個工廠通過調節(jié)系統(tǒng)參數,有效地控制成品的比表面積,靈活生產不同品種的礦粉。
表2 各工廠產量統(tǒng)計表
|
項目 |
工廠1 |
工廠2 |
工廠3 |
工廠4 |
工廠5 |
工廠6 | |
|
投產日期 |
2007 |
2008 |
2009 |
2008 |
2009 |
2008 |
2009 |
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所屬地區(qū) |
北方 |
南方 | |||||
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原料 |
礦渣 |
礦渣 |
礦渣 |
礦渣 |
礦渣 |
礦渣+爐渣 | |
|
投料量/(t/h) |
60 |
52 |
52 |
53 |
50 |
50 |
62-70 |
|
水分/% |
8～10 |
8 |
8 |
10 |
10 |
10～13 |
— |
|
平均產量/(t/h) |
54 |
47 |
47 |
48 |
45 |
45 |
— |
|
比表面積/(cm2/g) |
4200 |
4200 |
4200 |
4300 |
4400 |
4700 |
細度0.9 |
|
噴水/(t/h) |
0～1 |
2 |
3 |
3 |
0～1 |
0～1 |
0～1 |
表3 各工廠磨損情況統(tǒng)計
|
項目 |
工廠1 |
工廠2 |
工廠3 |
工廠4 |
工廠5 |
|
堆焊周期/(h或t) |
1500～2000 |
1500～2000 |
1500-2000 |
5萬t |
6萬t |
|
每次堆焊時間/h |
120 |
120 |
120 |
96 |
96 |
|
金屬磨耗/(g/t) |
4.5 |
5 |
5 |
5～6 |
5～6 |
表4 不同原料和耐磨材質的磨耗對比
|
產 品 |
比表面積/(cm2/g) |
鎳硬鑄鐵/(g/t) |
高鉻鑄鐵/(g/t) |
堆焊材料/(g/t) |
|
水泥 |
3000 |
4-6 |
3-4 |
1～2 |
|
水泥 |
3500 |
10-30 |
7-14 |
3～7 |
|
高爐礦渣 |
4000 |
20～30 |
14～20 |
6～10 |
表5 各廠全廠綜合電耗的統(tǒng)計
|
項目 |
工廠1 |
工廠2 |
工廠3 |
工廠4 |
工廠5 |
|
全廠電耗（kWh/t） |
46 |
50 |
51 |
48 |
46 |
表6 各廠熱耗的統(tǒng)計
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|
工廠1 |
工廠2 |
工廠3 |
工廠4 |
|
燃料 |
焦爐煤氣 |
高爐煤氣 |
無煙煤 |
無煙煤 |
|
熱值/kJ |
4000 |
800 |
4000 |
5000 |
|
燃料用量/( m3/h) |
1000 |
5700 |
30kg/t |
25kg/t |
礦渣與傳統(tǒng)水泥廠原料相比,除了易磨性較差外，磨蝕性也不好。所以立磨的磨損問題曾一度限制了礦渣立磨的發(fā)展。隨著耐磨技術的進步，以及國外耐磨材料的引進，礦渣立磨的耐磨材料問題得以解決。從表3、表4可以看出，不同耐磨材質對應不同原料的磨損量統(tǒng)計，目前廣泛采用的堆焊材料的磨耗最低，高爐礦渣的磨耗統(tǒng)計為6～10g/t。表3為TRMS礦渣立磨的磨耗統(tǒng)計，堆焊周期都達到并超過了設計值，>1500h，金屬磨耗為5g/t左右,并且通過粉體公司的排鐵技術，能夠有效地降低金屬磨耗。
很多礦渣磨企業(yè)全廠只有一塊總電表，沒有對磨機主電機和選粉機設單獨的電表，所以我們對全廠的綜合用電進行了統(tǒng)計。從表5可以看到，各個廠的全廠電耗略有不同，和系統(tǒng)配置及操作參數等有關，電耗在46～51kWh/t之間(包括生活辦公用電)。從我們的標定數據及工廠的統(tǒng)計來看,磨機本體的電耗要<30kWh/t，已達到國外同類產品指標。
另外一個重要的經濟指標就是熱耗,各個工廠的燃料有所不同,有用高爐煤氣，也有用焦爐煤氣的，還有燒煤的,當然他們的熱值也會有所不同，表6給出了幾家工廠的熱消耗情況。由于原料的水分．成品水分及熱風爐設備等影響因素比較多,熱值的統(tǒng)計結果僅作為參考。
2.3 節(jié)能降耗的措施
2.3.1 降低系統(tǒng)電耗的措施
系統(tǒng)電耗指生產每噸成品礦粉需要使用多少千瓦時的電。它包括磨機本體電耗、輔機電耗及其他低壓用電。磨機本體電耗主要包括主電機和選粉機電機的電耗;輔機電耗主要指主排風機、空壓機等高壓輔機用電；磨機主電機、選粉機電機和主排風機的電耗占系統(tǒng)總電耗的80%左右,所以降低系統(tǒng)電耗的關鍵就是如何降低磨機本體電耗和主排風機電耗。
降低系統(tǒng)電耗的措施有：
(1)提高運轉率
提高運轉率是保證年產量的關鍵,我們提倡穩(wěn)產而不是高產．通過有效和科學的設備保養(yǎng)與維護，來提高設備的運轉率,降低運行成本,同時能夠延長設備的使用壽命。設備連續(xù)運轉不僅能使系統(tǒng)參數更加合理，同時減少了系統(tǒng)啟停帶來的用電損失。所以運轉率高，避免無故的啟停設備,能夠降低系統(tǒng)的電耗。
(2)提高產量
提高產量與提高運轉率其實是相輔相成的，提高產量并不是一味追求高產,而是在設備允許范圍內，最大程度地發(fā)揮設備的性能。產量的提高，一定程度上能夠降低系統(tǒng)的電耗。
(3)減少漏風
系統(tǒng)漏風在粉磨系統(tǒng)中普遍存在．但是并沒有引起管理者的足夠重視。立磨和收塵器是主要的系統(tǒng)漏風點．TRMS礦渣立磨設計漏風系數<10％。TRMS礦渣立磨容易漏風的部位包括：人料鎖風裝置、搖臂密封、外循環(huán)排料閥、連接法蘭等。在安裝時和使用過程中，尤其要注意檢查。收塵器主要的漏風點包括：箱體的蓋板和連接法蘭等,尤其是箱體的蓋板，往往是漏風最嚴重的地方。
系統(tǒng)漏風不可完全避免．應該盡量減少。如果系統(tǒng)漏風嚴重．會導致風機負荷加大。直接提高風機的電耗，嚴重時會影響磨機產量,間接提高了系統(tǒng)的電耗。所以系統(tǒng)漏風問題看似很小，影響很大，不可輕視。
(4)降低風量
風機的電耗占整個系統(tǒng)電耗的20%左右，風機的負荷是由負壓和風量決定的，降低風量能夠有效地降低風機電耗。用風過大總結起來有兩個原因，一是由于系統(tǒng)漏風嚴重．因此風機主排風閥開度加大，風機電機電流上升,導致系統(tǒng)電耗增加；另外一個原因是磨機運行參數不夠優(yōu)化,系統(tǒng)風量大,選粉機轉速高，也能夠使得磨機穩(wěn)定,同時生產出合格產品。但是風機電機和選粉機電機電流偏高。第一種情況通過減少系統(tǒng)漏風來解決：第二情況需要不斷優(yōu)化系統(tǒng)參數，使得風料比達到最優(yōu)值,在系統(tǒng)各點風速滿足工藝要求的基礎上，盡量降低風量。
(5)降低磨機振動
磨機振動偏大．會導致磨機主電機電流波動較大，不僅降低系統(tǒng)產量,同時會使得主電機的電耗偏高。造成磨機振動的原因很多，可以通過調整擋料圈的高度、主排風機的閥門、調節(jié)噴水量、合理的蓄能器壓力、調整油缸背壓等方法穩(wěn)定料床。
2.3.2 降低系統(tǒng)熱耗的措施
系統(tǒng)熱耗指生產每噸成品礦粉需要消耗多少燃料。根據燃料的不同．礦渣粉磨系統(tǒng)主要使用的熱風爐分為：煤氣爐和沸騰爐。煤氣爐的燃料有：高爐煤氣、焦爐煤氣、天然氣等；沸騰爐的燃料為煤。我國作為能源消耗大國．國內的能源價格不斷上升，同時溫室氣體的排放壓力也越來越大,從節(jié)能減排的角度，更有必要降低礦渣粉磨系統(tǒng)的熱耗。
降低系統(tǒng)熱耗的措施有：
(1)控制物料及成品水分
首先．供熱的唯一目的就是烘干物料，使得成品的水分能夠滿足國家標準。通過表2可以看出，從磨機穩(wěn)定性的角度看．物料水分控制在8%～10%最佳，原料太干的話．物料流動性變大,料床不容易穩(wěn)定，需要額外噴水來穩(wěn)定料床,如果原料水分太大，不僅容易堵料，同時需要提高磨機入口溫度,消耗更多的能源。成品水分在滿足客戶要求的基礎上，盡量降低磨機出口溫度，能夠有效降低熱耗。
(2)減少噴水
由于礦渣的流動性強．要求的粉磨比表面積又比水泥生料高,所以需要降低物料在磨盤上的流動性，延長物料在磨盤上的停留時間，噴水能夠起到穩(wěn)定料床的作用,國內外大多數礦渣立磨供應商也都需要使用噴水來穩(wěn)定料床,TRMS礦渣立磨通過不斷優(yōu)化磨機結構．降低料床對噴水的依賴性，能夠達到盡量少噴水,甚至不噴水。從表2可以看出，不少客戶已經實現了不噴水就能連續(xù)運轉，這樣很大程度上節(jié)省了能源消耗。如果不能完全去掉噴水，在正常生產中應該盡量減少噴水量。
(3)提高運轉率
高運轉率不僅能夠提高一段時期內的總產量，這樣降低了單位成品的熱消耗,同時可以避免因為間歇生產帶來的熱量損失。間歇式生產對系統(tǒng)的熱耗影響相當大．磨機停止運行一段時間后重新啟動，需要重新對磨機進行烘磨,有時短時間內需要對爐子進行保溫處理，這些都造成了無謂的熱量損失。所以高運轉率能夠降低系統(tǒng)的熱耗。
(4)有效使用循環(huán)風
從表l標準礦渣粉磨工藝流程圖中可以看出，供熱管路包括：熱風管道、循環(huán)風管道和冷風補充閥。其中循環(huán)風是將風機出口排出的帶有一定溫度的氣體重新引入磨機內,一般循環(huán)風的溫度在70℃～90℃左右，循環(huán)風的風量能夠達到入磨風量的50％左右，如果烘干能力夠的話．應該盡可能地利用循環(huán)風，這樣能夠降低熱消耗。
(5)燃料的充分燃燒
不論是煤氣爐．還是沸騰爐，熱風爐作為整個工藝系統(tǒng)的熱量來源，設備選型必須滿足工藝要求，尤其是對風量、風速和風壓的要求。同時熱風爐在使用過程中，需要調節(jié)合理的風氣比或者風煤比，才能夠保證燃料的充分燃燒,這樣就能防止燃料的浪費。
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