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罗茨鼓风机_罗茨风机在水泥旋转窑的作用
时间:21-04-04  来源:万豪原创

罗茨风机在水泥旋转窑的作用:应用案例|特变频器水泥行业的应用

  原标题:应用案例|特变频器水泥行业的应用

  提示:

  房地产和重大工程建设项目的持续升温,建材行业也得到空前的发展。建材行业作为典型的高能耗产业,与我国能源短缺,价格高涨形成尖锐的矛盾。降低水泥,玻璃,电解铝等产业的耗电量,除了提高管理水平外,必须从技术和产业的进步中来寻找突破口。变频器作为节能降耗的一个主要产业,技术成熟,产品稳定,价格日益降低,客户使用维护水平提升,都为变频器在建材行业的大量使用提供了条件。目前除了大批量改造项目以外,新建的建材项目在配置时都已经将电机的变频调速作为节能降耗的首要考虑。麦格米特变频器在上述产业中都有大量成功应用,为我国的节能降耗作出了应用的贡献。

  一、变频器调速的节能原理

  全世界用电量约有60%是通过电动机消耗掉的。

  生产机械中电动机的负载千差万别,依照通用分类法则,可将负载分为平方负载,恒转矩负载,恒功率负载等。这三种负载与能耗关系如下图(P代表功率,M代表转矩,n代表转速):

  从节能角度考虑,我们主要分析平方类负载,而这类负载在建材行业约要消耗70%以上的能量。那么这类负载为什么会存在节能控制?

  1、设计裕量的考虑。建材项目设计时要考虑项目运行时间长,前后期工艺差异大,必须留有足够的裕量。如鼓风机和引风机设计规定风量要达到5-10%的裕量,因此在选型设计时是以最锦工量和风压裕量来作为依据的,而风机系列是有限的,在选不到合适的型号时只能往上靠,这有电机选型功率比实际需要的功率大20-30%就比较常见。

  2、在实际生产操作时,对于靠阀门挡板等进行节流调节的风机负载,它们增加了系统管路的阻尼系数,造成电能的浪费。而选择变频器,则可以根据生产实际需要进行精确的流量调节。

  二、变频调速的理论节能分析

  各种风机、泵类负载,因P ∝n3,理论上功耗与转速是三次方关系,故应用变频器后,节电效果显著,下表是为风机,泵类负载应用变频器后,在不同流量Q*,转速n*,轴功率P*(额定值的相对值百分数)以某频率值时的节电率。

  可以看到,当流量降低时,降低电机转速,可以达到很高的节电率 。

  三、水泥厂变频器应用

  1、变频器在立窑罗茨风机上的应用

  我国的大多数2KT/D以下水泥厂在立窑上配备有160~220KW罗茨风机(产量较大的生产线立窑上配套使用的风机功率更大),传统的风量控制方法是依靠放风阀进行调节。由于罗茨风机的风量较为恒定,而煅烧时根据窑内情况需要随时调节风量,当窑内需要减少风量时,是通过放风阀放走多余的风量,造成严重的能源浪费。

  水泥立窑煅烧熟料所耗的电能中,罗茨鼓风机的电能消耗占60%左右,随着电价的调整(整体上是上升趋势),电费在水泥生产中所占生产成本的比重将越来越高。因此降低鼓风机的能源消耗成为提高企业经济效益的重要环节。

  水泥生产工艺要求风量随窑内条件进行调节,调节风机的鼓风量,对罗茨风机可由变频器改变风机的供电电源频率来进行无级调速来调节风量,给变频器的应用与节能留下较大的空间。实践中也证明确实如此:某2KT/D水泥厂132KW罗茨风机上安装麦格米特MV300变频器后,节电率高达60%,吨熟料电耗由安装变频器前的15度下降为安装后6度;某1KT/D水泥厂在水泥熟料旋窑生产线流态化系统55KW罗茨风机上安装变频器后,节电率高达70%,日耗电量由原来的600度下降到安装以后的180度,日节电420度。

  红星水泥厂在风机应用变频器前后的电耗的对比表:

  2、离心风机,水泵类设备上的应用

  除罗茨风机外,水泥厂还存在大量的用离心式风机进行供风的地方,该种水泥窑的风量调节是通过风门开度对风量进行调节。对离心式风机,水泵的变频改造同样有巨大的节能潜力。离心式风机泵类设备流量与转速成正比。因此在调节风量或流量时,如降低20%流量或风量,功耗将下降近50%,但是转速与压力成平方关系,当转速下降20%时压力将下降36%,这是与罗茨风机不一样的地方,改造时需要考虑。

  供水泵使用变频器后,是通过安装在管网出口处的压力传感器与变频器内部设置的压力构成闭环自动控制回路,使整个系统自动控制流量保持压力恒定,使供水泵在最佳节能状态下运行,这与传统带有储水池的供水设备相比较,节省建筑面积,节电效果理想,同时还有节水降噪,提高可靠性,无二次污染等优点。

  3、 空压机上的节能应用

  空气压缩机恒压供气使用变频器与压力构成闭环控制系统,使压力波动降到1%以下,此外还具有降低噪音,减少震动,保证设备的长期稳定运行,从而减少设备维护,延长设备使用寿命。变频调速改造以前压力波动比较大,并且要求空压机不能带压启动。现在变频器可以在任何压力下随意启动,启动电流大大降低。通过变频器的实际应用,多数压缩机的节电率在25%以上。但是压缩机的电机功率都较大,从几十个千瓦到几百个千瓦,变频器的应用使控制的品质大幅提高,同时经济效益也十分明显。

  4、 卸料机/选粉机上的应用

  立窑卸料机上一般采用18.5—30KW滑差调速电机,转速通常控制在300-1000RPM(工艺上要求)。滑差电机的特性就是转速越低,效率越低,且特性很软。采用变频器调速取代原来的滑差调速,经过几家的应用结果证明平均节能在40%左右。滑差电机原理如下:

  由此可见滑差电机的转速越低,能源效率越低,而卸料机的转速一般在400RPM左右运行,因此应用变频器调速的方法取得40%以上的节能效果是必然的。

  选粉机设备原来使用75KW滑差电机拖动,设备简单,价格低廉。但是电机本体噪音高,震动大,能耗高,无功损耗大轴承的故障也高,滑差控制仪安装在粉尘飞扬的电机旁边,多次出现无法调速,突然失速等故障,现场维护量大,影响整个系统的安全运行。系统设计控制电机运行在594RPM,现场测试的电气参数输入电压385V,输入电流72A,功率因数0.82,输入功率为40KW,经进行变频调速改造后(配MV300G-4T75变频器),现场测量参数为输入电压387V,输入电流18A。功率因数为0.92,输入功率为11KW(变频器标配直流电抗器)。因此滑差电机调速更改为变频调速后,设备节能效果明显,大大降低维护量。

  5、在预加水成球系统中的应用

  目前,预加水成球工艺技术在立窑中已经非常普遍。该工艺在提高成球质量,改善煅烧操作条件,提高立窑熟料产量和质量取得比较明显的效果。利用变频器自身良好的系统集成性,通过现场总线PROFIBUS-DP与上位机进行总线通信,利用集中控制实现双回路调节,能够实现水料比例自动跟踪调节。使预加水系统真正起到加湿成球作用,提高成球质量,为立窑生产出优质高产的熟料创造了条件。

  四、水泥行业变频器潜在市场分析

  变频器在水泥厂的应用不仅仅在以上几个方面,在回转窑、球磨机、卸料机、圆盘给料机、双管绞刀、群板喂料机调速皮带称、喂料绞刀、蓖冷机等需要进行交流调速部分。随着国家在环保方面制度不断出台,对环保的要求也会越来越高。旋风除尘,布袋式除尘器等产品应用节能改造项目将更加明显。

  五、总结分析

  从以上理论结合实际的应用情况可以看出,水泥厂使用变频器有以下突出的优点:

  1、满足工艺要求,MV300G矢量控制变频器调速范围达到1001,而水泥工艺过程中调速范围在10:1范围内即可满足工艺要求。

  2、变频器的使用便于进行集中控制,提高工厂的自动化水平。麦格米特MV300G不仅标配RS485通讯接口,支持MODBUS协议,而且支持PROFIBUS-DP,CANOPEN等现场总线,通过内置的专用通信卡,和DCS系统或PLC系统进行无缝集成,使设备的集中监控成为可能,大大降低人员维护费用提高设备可靠性。

  3、变频器产品平滑的调速特性,精确的速度控制大大提高产品质量。麦格米特变频器自身在适应恶劣的电网环境,现场环境等方面都进行了针对的处理,如专门的防电网冲击电路,瞬停不停功能,以及电路/散热的分离设计,三防漆处理都手段,既提高了变频器可靠性,也保证了设备的稳定运行,同时变频器具备的软启动特性,也减轻了电流冲击和机械冲击的磨损。

  4、变频器可以实现节能,降低成本消耗,获得可观的经济效益。

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罗茨风机在水泥旋转窑的作用:水泥回转窑煤风罗茨风机如何配备

  目前,国内水泥回转窑所用的煤粉燃烧器基本上都是三风道和先进的四风道等多风道煤粉燃烧器。多风道煤粉燃烧器都需要两种风:一种是输送煤粉的空气,称为“煤风”;另一种是使煤粉火焰成形的洁净空气,称为“净风”。二者之和,或者说由燃烧器喷燃管喷入到窑内的常温风或曰冷风应称为“一次风(Primaryair)”。这样,就将预分解水泥回转窑系统由冷却机入窑的高温二次风、由冷却机或者窑头罩抽取到窑尾分解炉的次高温三次风和窑头窑尾各密封处的外漏风区分得清清楚楚,四种风的概念特别清晰。可是国外原来都只将净风称为“一次风”而不包括煤风,国内有人受国外影响也如此称谓,导致国内不少水泥工作者人云亦云,给技术交流造成很大麻烦。因为煤风一般要占窑总风量的2%~4%甚至更多,占一次风的1/3~1/2左右,可见不是一个可以忽略的小数。它既有风量又有喷出速度,所以也要产生一定的推力,对火焰性能也有不宜忽略的影响,这是其一。另外,如果不把煤风算作一次风内,它应算作哪股风呢?由此可见,将煤风与净风之和称为“一次风”是最合理和最科学的。由于多风道煤粉燃烧器比单风道的阻力大很多,又因兼顾煤磨多布置在远离窑头的位置,不像使用单风道煤粉燃烧器时那样可以布置在窑头,煤粉输送管路的长度增大,因而阻力也大大增加。为了保证喂煤的均匀稳定,在煤粉输送系统中都安装有各种计量设备,增加了局部阻力;特别是在煤粉输送管路规格直径选择偏小时,也使输送系统阻力增大。还由于在输送空气中含有煤粉,其浓度越高阻力也越大等。为此,必须选用升压较高的罗茨鼓风机供风才能满足煤粉输送的要求,因而将为燃烧器输送煤粉的罗茨鼓风机称为“煤风罗茨风机”,以与净风罗茨鼓风机相区别。

  为燃烧器输送煤粉的罗茨风机称为“煤风罗茨风机”,通常选用三叶罗茨鼓风机,煤风罗茨风机风量选择过大的原因:一是工程设计部门提供的所需最大煤粉量过大;二是计量设备供货单位所选用的料气比即煤粉输送浓度过小;三是业主提供给工程设计部门的煤粉质量性能参数无效,往往脱离实际。“一次风”中应包括煤风在内是合理和科学的。窑头煤风罗茨风机的升压不需选定过高。如果煤磨设在窑头,煤粉输送管路规格又比较合理,一般选为49 kPa即可。煤风输送管路规格的选择应与罗茨风机风量相匹配,管内风速在20 ℃时应控制在V=20~22 m/s为宜,管内风速在工况下一般都会达到24~26 m/s,绝对不会引起煤粉在管内沉积的现象。现在有不少水泥生产线将窑头煤风罗茨风机风量选择过大,然后再安装变频调速装置,在使用时通过变频调速装置将风量降低,这是最不可取的。

  锦工风机技术人员经过对客户600多条预分解窑水泥生产线的调查得知,煤风罗茨鼓风机的选择现在有98%都不合理。主要表现在以下几个方面:一是风量选择过大,有许多比合理风量大一倍还多;二是采用变频调速。煤风风量因受管路直径制约本不该选大,可是有不少单位将煤风选大之后再通过变频调速将风量降下来,因变频器不仅要消耗部分电能,而且还需增加购置投资,所以造成双重损失;三是升压选择过高,有的甚至选为88.2kPa的升压,几乎高一倍。这就导致不仅三叶罗茨鼓风机选大,而且所配的电动机也随之增大,造成实际使用时都是大马拉小车,浪费大量电能。这从电动机的实际运行电流一般都在其额定电流的50%左右,其中有不少还不到50%,便可清楚地得到证明。煤风罗茨鼓风机的选大不仅增大了基建投资和运行费用,而且还增大了设计用风合理燃烧器喷燃管的磨损和有害气体尤其是NOx的生成及排放,既缩短了燃烧器的使用寿命,又与当前国家力倡的节能减排要求相悖。现在我国仅预分解窑生产线就有1841条,如果按平均每条生产线窑头窑尾所用的煤风三叶罗茨鼓风机电动机功率大30kW,运转率按平均为85%计,则每年浪费kWh的电能。当电费按平均0.6元/kWh计时,则每年将损失24674.6万元/年,即约2.47亿元/年左右,可见损失之大。这还是仅仅的直接损失,若将因煤风过大,使燃烧器喷燃管使用寿命降低、因煤风或一次风过大对产量、质量、煤电耗、火砖寿命、运转率、NOx排放等主要技术经济指标的不利影响计算在内,其损失不知要比浪费的电能大多少倍了。

  1、“一次风”中应包括煤风在内是合理和科学的。煤风风量是一次风量中不可忽略的一部分,要降低一次风量,煤风风量应与净风风量同步降低。综合考虑,煤风风量按一次风量中的三分之一左右控制为宜。因为煤粉输送受管路规格限制或者说受风速限制,即风量选大管路规格也得随之加大。另外,煤风罗茨鼓风机都必须安装在煤磨附近,不像净风三叶罗茨鼓风机一般都安装在燃烧器附近,所以管路都需很长。因而煤风选大之后,不仅增大了基建投资,而且浪费电能。

  2、窑头煤风罗茨鼓风机的升压不需选定过高。如果煤磨设在窑头,煤粉输送管路规格又比较合理,一般选为49kPa即可。当煤磨在窑尾,一般选为58.8kPa完全能够满足要求。不需过高,以免导致电动机功率过大,浪费电能。

  3、煤风输送管路规格的选择应与三叶罗茨鼓风机风量相匹配,管内风速在20℃时应控制在V=20~22m/s为宜,管内风速在工况下一般都会达到24~26m/s,绝对不会引起煤粉在管内沉积的现象。管内风速过高,必然增大输送系统的阻力,浪费电能,同时还会增大其磨损,缩短使用寿命;管内风速过低,不仅会增大管路及其安装的造价,更重要的是会发生煤粉在管路中沉积的现象。这时采用再好的计量设备也起不到煤粉输送稳定的作用,通过煤粉燃烧器入窑内的煤粉还会是一股一股的。应特别注意,在煤粉输送管路规格较小并采用橡胶软管套装在无缝钢管外径上的连接方式时,必须进行核算橡胶软管内的风速,使其处于允许范围。

  4、现在有不少水泥生产线将窑头煤风罗茨鼓风机风量选择过大,然后再安装变频调速装置。在使用时通过变频调速装置将风量降低,这是最不可取的。因为煤风的风量受管路约束,管路一般不会轻易改动的。当将风量调得过低时,在同样的管路中煤粉会发生沉积,影响系统的正常稳定运行,这就造成双因素的浪费电能。三叶罗茨鼓风机选择过大,自身消耗动力大,变频器自身也消耗动力。所以,煤风罗茨风机是不应增设变频调速的。

  山东锦工有限公司是一家专业生产三叶罗茨鼓风机、煤风罗茨风机、风机隔音罩等机械设备的罗茨鼓风机厂家,位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇,近年来,锦工致力于新产品的研发,新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机,赢得了市场好评和认可。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚,深受客户好评。

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罗茨风机在水泥旋转窑的作用:罗茨风机在水泥厂有什么用

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  罗茨风机在水泥厂有什么用

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  罗茨鼓风机个恒转矩负载,其节电率与转速降成正比即N%=△N%,虽然不同于一般风机、水泵节电率更高,但因它的功率较大,而且只要炉墙不坏,是连续24小时工作的,并开动时间亦很长。因此节电潜力大,节电费用高。

  罗茨鼓风机进行技术改造后,改变了过去以调节出口(进口)阀门开度方式来调节风压或风量的生产方式,劳动强度减轻,调这是个节的及时性好,提高了产品的合格率,单耗明显下降。

  水泥厂亦是个耗电大户,近几年来应用变频器的项目逐日扩大。主要是立窑的罗茨鼓风机、园盘给料机,予加水成球,螺旋输送机、粉碎机、破碎机、皮带输送机,以及排风扇等。应用后不但节省了电费支出,并提高了产品质量,亦增加了使用上的灵活性,对不同工艺性要求适应性更强。因此不少立窑炉水泥厂都已选用变频器对立窑尤其是罗茨鼓风机进行技术改造后,都收到了十分显著的经济效果,节电率可达30%-50%,改变了过去以调节出口(进口)阀门开度方式来调节风压或风量的生产方式,劳动强度减轻,调节的及时性好,提高了产品的合格率,单耗明显下降。

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罗茨风机在水泥旋转窑的作用:罗茨鼓风机在水泥行业的应用

  立窑锻烧送风采用罗茨鼓风机,具有热耗低,投资少,效率高等特点。因为鼓风机具有较强的排气特性和较强的压力自顺应性,在锻烧水泥送风中得到了广泛应用。

  它的风压要求经常变化,窑内料层越高,所需风压也越高,所需风量越大,而风机的硬排气特性可以很好地满足这一要求。鼓风机在炼铁和铸造工业中的应用,中小型炼铁炉、冲天炉需要鼓风机送风,它是冶金和铸造厂的关键设备,其风压较高压离心通风机高,性能稳定,适用范围广。

  罗茨鼓风机在化工行业的应用:在化工行业,用鼓风机将二氧化硫输送到硫酸厂。为爆炸工厂提供硝烟气体。用普通材质的鼓风机保送二氧化硫,在保送硝烟等强腐蚀性气体时,可选用耐腐蚀的不锈钢鼓风机。

  鼓风机在城市燃气行业的应用:随着城市建设的发展,燃气管道逐步进入千家万户,鼓风机具有压强高、气密性好等特点,适合于各种污水处理厂使用,用于生化反应区充氧。选择风机时,风压与水深、管路阻力及水粘度有关。

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