生料磨入磨采用密封小仓加密封链板式给料机改造

我公司4000t/d熟料生产线回转窑规格为Φ4.2m×66m，配套生料磨为LM48.4型立磨，受当地石灰石生料易磨性影响生产能力设计为320t/h。当前，节能降耗、降低成本成为企业增强市场竞争力的法宝，窑尾废气氧含量控制成为现场工艺管理好坏、生产管理成本优劣一个很重要的参数，解决工艺系统外漏风及内漏风成为工艺管理的重点，而生料磨系统漏风在整个系统漏风量中所占比例很高，解决生料磨系统漏风成为水泥工艺管理者以及相关服务型企业共同研究的课题。

1. 存在问题我公司原生料磨系统入磨部分工艺流程见图1。

图1　生料磨原入磨工艺流程

石灰石、页岩、燃煤炉渣、转炉渣等各种原材料经过配料皮带秤配料后经M2005皮带、M2006皮带、M2007皮带、M2009皮带、M2011皮带输送再经回转下料器M2012入磨，同时外排物料经M2051振动输送机、M2052振动输送机、M2053外排斗式提升机、M2054计量输送带与来料一起经M2011皮带再经回转下料器M2012入磨。

改造前存在如下问题：

（1）原料入磨系统皮带较多增加系统电耗及企业成本；

（2）增加设备维修、维护费用；

（3）从M2011皮带头部检查门观察入磨回转下料器处漏风量较大。负压在-400Pa以上；

（4）生料磨运行期间窑尾废气氧含量在8.7%~9.2%之间，生料磨停机期间在5.0%~5.5%之间（变化波动跟尾煤使用量及高温风机、窑尾排风机拉风控制有关）；

（5）由于漏风造成部分拉风短路，为保证有效风量，造成生料磨磨内压差偏高在7?100~7?500Pa。同时生料磨系统电耗相对较高。

2. 改造方案经调研，解决入磨漏风有两种有效方案，一种是密封小仓加转子秤，一种是密封小仓加密封链板式给料机（或密封皮带秤）。两种方案的核心技术就是密封小仓与变频技术的结合，对比两种技术，密封小仓加转子秤技术改造，就转子秤使用而言与之前使用的回转下料器是一样的，在原来回转下料器基础上增加密封小仓然后再将回转下料器进行变频控制，通过自动控制系统将密封小仓与经过变频改造的回转下料器结合，同样可以解决入磨漏风问题，只不过一个是卧式的，一个是立式的，但就现场实际运行来讲，采用回转下料器改造的会更省电，原因是回转下料器受磨内负压抽力及漏风存在影响和旋转运动过程中自身的惯性。存在问题同样是改造后回转下料器叶栅及壳体之间的磨损及间隙的控制，在使用后期会越来越突出，设备卡停将成为生产控制的难点，并且增加密封小仓后会增加问题处理的难度及安全隐患。虽然许多企业在卡停后采取反转措施能在较短时间内开启保证生产正常进行，但在技术上并没有解决问题，并且将问题转移到设备上（电动机负载、减速机负载等）。密封小仓加链板式密封秤没有以上问题，并且运行后期不存在风险，尤其在异常卡停后岗位人员可以相对安全地进入链板式密封秤内对卡停问题给与解决和处理。经过以上对比分析及市场考察，公司决定与山东三恩电子有限公司进行合作，采用密封小仓加密封链板式给料机，方案如下。（1）采用密封小仓加密封链板式给料机方案，解决入磨漏风造成氧含量高及由于漏风造成循环风机、窑尾排风机负荷增加的问题，见图2。  

图2密封链板式给料机

方案确定后利用现场工艺布局及现有条件作如下改造：

①尽可能缩短链板秤长度，最终确定密封链板式给料机头尾轮间距3.65 m；

②尽可能增加小仓仓容，确保料封效果及系统稳定性，小仓仓容设计5.5 t；

③调整现场皮带布置，将M2009皮带倾斜11°，直接入小仓，拆除原M2011皮带，省去皮带一条（电动机功率5.5kW）；

④拆除磨机外排回料计量皮带M2054，根据现场布局物料经外排提升机及其出料溜子直接与M2009皮带相连，节省M2054皮带一条（电动机功率5.5kW）。

为防止小仓由于夏季多雨、物料发黏、物料进厂水分高等因素造成小仓挂壁影响仓容及正常下料的问题，利用生料磨入磨风温在160~180 ℃高温烟气及生料磨热风入磨及物料入磨系统产生的压差形成循环热风，对小仓仓壁、密封链板式给料机运行空间进行加热烘干，为避免风温过高影响润滑，在进风口及出风口分别采用DN200蝶阀及闸板阀进行控制，见图3。图3　取风点位置及入密封链板式给料机部分烘干

为防止抽取的入磨热风由于蝶阀控制粉尘在管道内沉积造成管路堵塞，管路设置放料管，见图4。图4　入密封链板式给料机管路增加放灰管

为确保入仓物料烘干效果、减少挂壁以及保证小仓使用效果，小仓设计采用外壁20mm厚铁板、内层24mm厚耐磨板，在两块铁板之间形成连通式烘干箱体，见图5。

图5　烘干箱体风路出口

出口管路连接在入磨溜子侧面进一步对入磨溜子物料进行烘干，防止入磨溜子堵塞造成设备停机，影响密封链板式给料机安全运行。

M2009皮带入小仓料口采用中心下料，仓重设计3.5~4.5 t，防止入仓物料侧偏、离析后，颗粒间隙由于负压造成小仓与链板秤之间漏风，影响秤的使用效果。

利用企业废油对链板进行润滑，确保设备使用效果，延长链条及链轮使用寿命，见图6。

图6　密封链板式给料机链板润滑系统

3.改造效果

（1）窑尾废气氧含量，生料磨运行期间由之前的8.7%~9.2%下降至7.5%~7.9%，同时窑尾废气排放量降低，窑尾排风机转速下降5~10r/min，功率降低10kW以上。

（2）磨机工况改善，减少外漏风，磨内压差控制由原来的7100~7500Pa降低至6500~7000Pa，循环风机转速同比降低20~30r/min，功率降低80~120kW。

（3）生料磨选粉机转速降低3~5r/min，生料磨台时产量提高5~15t/h。

（4）密封链板式给料机电动机功率9.5kW，原回转下料器M2012电动机功率22kW，设备功率降低12.5kW。

（5）节省现场M2011入磨皮带一条，电动机功率5.5kW。

（6）节省磨机外排回料计量皮带M2054一条，电动机功率5.5kW。

4.效益分析：

（1）循环风机在同负荷情况下，功率降低80~120kW，按100kW进行计算，生料磨相对于窑的运转率按75%进行计算，回转窑按年运行210d计算，电价按0.6174元/kWh计算，年节约费用100 kW×210d×24h/d×0.75×0.6174元/kWh=233377.2元。

（2）窑尾废气氧含量降低同时降低环保费用：改造前：6月25日~7月17日，平均氧含量7.81%，最高8.28%（生料磨16:00~21:00避峰），最低7.04%（生料磨8:30~11:30、16:00~21:00避峰）。改造前最佳状态时回转窑没有出现减料等异常状况，见图7。

 

图7　改造前历史最佳氧含量控制截图

改造后：9月12日~10月17日，平均氧含量7.26%，最高氧含量8.09%（回转窑出现异常窑况弱减料运行2.5h），最低氧含量6.04%（生料磨8:00~21:00进行库满避峰），随着系统稳定后期日平均氧含量在7.15%左右，最高氧含量7.5%~7.8%（生料磨全天运行未进行避峰），见图8。图8　改造后系统投料稳定6d后氧含量控制截图

废气氧含量情况对比：相比之前历史最好控制水平氧含量平均降低0.55%。最高相差1.0%（保守估算在0.7%~1.2%）。理论上，窑尾废气氧含量每降低1%，氨水用量节省50L/h。吨熟料氨水费用为828元/t，2019年熟料产量77万吨，平均日产量按4000t/d（2010年技改后设计能力3?500t/d）计算，则年节约氨水费用为77万t/4?000t/d×24h/d×0.55×50L/h×0.92t/m3×828元/t/1000=9.678万元（3）窑尾废气排放量降低改造前：6月25日~7月17日，平均日窑尾废气排放量6469903m3/d，最高日窑尾废气排放量6998846m3/d，最低日窑尾废气排放量5842885m3/d，见图9。图9　改造前窑尾废气排放情况数据截图

改造后：9月12日~10月17日，平均日窑尾废气排放量5895935m3/d，最高日窑尾废气排放量6788750m3/d，最低日窑尾废气排放量4941553 m3/d，见图10。图10　改造后窑尾废气排放情况数据截图

对比改造前平均日废气排放量降低573968m3/d，最高日窑尾废气排放量相差210096m3/d，最低日窑尾废气排放量相差901332m3/d（生料磨开停时间方案调整）。窑尾排风机负荷降低10kW以上，按10kW计算，回转窑按年运行时间210d计算，电价按平均电价0.6174元/kWh计算，年节约费用10kW×210d×24h/d×0.6174元/kWh=31116.96元。

（4）密封链板式给料机代替回转下料器M2012，功率降低12.5kW，运行功率降低按额定功率差值80%计算，生料磨相对于窑的运转率按75%进行计算，回转窑按年运行时间210d计算，电价按0.6174元/kWh计算，年节约费用12.5kW×0.8×210 d×24h/d×0.75×0.6174元/kWh=23337.73元。

（5）节省M2011皮带一条，运行功率按额定功率80%计算，生料磨相对于窑的运转率按75%进行计算，回转窑按目前错峰限产年运行时间210d计算，电价按0.6174元/kWh计算，年节约费用5.5kW×0.8×210d×24h/d×0.75×0.6174元/kWh=10268.6元。

（6）节省磨机外排回料皮带M2054一条，同样节约费用为10268.6元。

综合效益：233377.2元+96780元+31116.96元+23337.73+10268.6元×2=405149.09元。以上是直接效益，当年即收回成本且获得效益，并且不包括台时产量提高磨机运行时间缩短、废气排放产生的排污费用以及减少设备所带来的维修费用等方面带来的效益。

5. 效果评价：该项目改造有效解决了生料磨系统入磨外漏风问题，并且由于设备配备科学合理，不但降低了入磨系统电耗及维修费，而且由于漏风量减少，改善了生料磨系统工况，降低了生料磨系统及窑系统电耗，减少了废气排放，减少了排污费用。

作者单位：康达（山东）水泥有限公司