矿粉磨利用篦冷机余热为热源的热工分析及技改措施.pdf

2023.No.8-23-我公司水泥粉磨系统采用的是“分别粉磨”的生产工艺，矿粉磨为成都建材设计院的CRM4622型立磨，由燃煤沸腾炉提供热源，随着环保要求的日趋严格，矿粉磨系统的排放浓度不能满足国家标准GB 49152013水泥工业大气污染物排放标准 的要求，沸腾炉被淘汰，矿粉磨热源需重新选择。我公司经过热工标定计算，从窑头AQC锅炉进口引高温废气入矿粉磨1，达到了节能减排、保护环境的目的。1矿粉磨原生产工艺介绍矿粉磨用于粉磨矿渣、脱硫石膏与钢渣按一定比例组成的混合料，系统用风主要由热风炉热风和循环风组成。热风炉热风为原煤燃烧后产生的高温烟气，循环风为矿粉收尘器出口的部分气体。入磨后对物料进行烘干，物料水分汽化后与入磨风一起入收尘器，一部分气体作为循环风使用，其余气体经磨尾风机，由烟囱排入大气。2矿粉磨系统及篦冷机余热分布的热工标定为核实烧成系统篦冷机余热分布和矿粉磨热量消耗情况，我公司对矿粉磨及篦冷机余热利用进行热工标定。标定的范围为从矿粉磨热风炉至烟囱的气体，出篦冷机空气除去二次空气、三次空气外的其他空气，在测定期间，窑及矿粉磨系统运行基本平稳，标定结果具有代表性和可靠性。标定及计算方法按照GB/T 262822021水泥回转窑热平衡测定方法和GB/T 262812021水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法 的要求进行。出篦冷机的热风除了提供二次风和三次风外，还用于煤磨和余热发电系统的AQC锅炉，剩余热风经窑头收尘器除尘后，再由烟囱排出。当煤磨停机时，仅有AQC锅炉抽取热风进行余热发电。为了掌握出篦冷机热风除用于二次风、三次风之外的余热分布及利用情况，分别测量在煤磨正常运行状况下，余热发电AQC锅炉进口空气的温度、流量及其显热，同时考虑在窑系统开机而矿粉磨停机的状况下，除去AQC锅炉利用余热外，篦冷机排出空气的余热情况。2.1各测点气体显热结果各测点气体显热及相关热量结果见表1。表1各测点气体显热序号测点位置烟气温度/标况风量/（m3/h）气体显热/（kJ/h）1热风炉出口70085029 693.5633 274 678.462循环风管7595181 707.4226 258 299.413进磨风管道-南24030070 935.5524 514 795.484进磨风管道-北24030063 125.4127 257 979.45收尘器出口8095160 839.9319 665 222.716烟囱759569 162.829 632 092.927AQC锅炉进风管300470127 610.6584 375 125.588煤磨取风管30045010 244.397 670 776.4179窑头排风7013053 954.679 425 798.8382.2矿粉磨运行所需热量分析原矿粉磨入磨风由热风炉产生的高温风和磨机收尘器出口的低温循环风组成。在煤磨正常运行情况下，矿粉磨对热风需求主要体现在以下几方面。2.2.1矿粉磨正常运行时所需热量分析原热风炉的供风是与循环风一起进入磨机，若利用余热发电用风代替热风炉作为磨机热源，则余热发电从篦冷机抽的热量应大于热风炉的热量供给量。现场测试是从AQC锅炉抽取高温空气，将热风炉供热量与余热发电抽取空气显热进行对比。热风炉供热量：Qrfl=33 274 678.46 kJ/h；余热发电抽取空气显热：Qdk=84 375 125.58 kJ/h。QdkQrfl，说明利用篦冷机余热可以满足矿粉磨正常运行时的热量需求。矿粉磨利用篦冷机余热为热源的热工分析及技改措施赵武魁（山西卓越水泥有限公司，山西潞城047500）摘要：通过对矿粉磨系统及篦冷机余热分布的热工标定，得出了篦冷机余热的风量及热量可以满足矿粉磨生产要求的结论，对矿粉磨热源进行技改，节约了能源，降低了生产成本，符合环保要求，取得了良好的经济和社会效益。关键词：矿粉磨；篦冷机；余热；沸腾炉；热工标定中图分类号：TQ172.639文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）08-0023-03DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.08.006-24-2023.No.82.2.2矿粉磨重启后所需热量分析在矿粉磨长时间停机后重启至稳定运行过程中，在缺少循环风热量的情况下，热风炉是唯一的热源。当然，随着磨机喂料量的不断增加，可利用的循环风量、风温及其显热也在不断增加。综合考虑认为，矿粉磨所需热量应为热风炉供热量与循环风显热之和，现场测试后得到进入磨机的所有热风显热为：单位时间进磨风（南）显热：QR1=24 514 795.48 kJ/h；单位时间进磨风（北）显热：QR2=27 257 979.40 kJ/h；进入磨机的所有热风显热：QR=QR1+QR2=51 772 774.88 kJ/h；QdkQR，说明利用篦冷机余热可以满足矿粉磨启动至稳定运行状况下的热量需求。2.3磨机运行所需风量分析矿粉磨入磨热风不仅要完成物料烘干工作，还应完成物料的选粉和输送任务，为此，需要分析物料选粉和输送的风量需求。（1）热风炉运行状况下，矿粉磨入磨用风为：进磨风管道（南）：工况风量为160 284.97 m3/h，标况风量为70 935.55 m3/h，风温为263。进磨风管道（北）：工况风量为159 530.89 m3/h，标况风量为63 125.41 m3/h，风温为327。进入矿粉磨标况风量为134 060.96 m3/h，平均温度为295。（2）余热发电系统抽取篦冷机热风情况下，矿粉磨入磨用风为：AQC锅炉进风管：工况风量为411 666.84 m3/h，标况风量为127 610.65 m3/h，风温为493。对比可知，从余热发电系统抽取的热风，风温可以满足要求，只是风量略显不足，在运行过程中，可利用磨机收尘器出口的低温循环风作为补充，既能调整风温，又能满足风量要求。2.4所需余热发电热风与循环风比例分析结合现场测试结果，分析抽取余热发电热风进入矿粉磨的风温和风量情况。因入AQC锅炉风温（493）较高，应引入一定比例的循环风来调节入磨风温，使入磨风温控制在280290。根据收尘器出口气体温度为94 计算，得出抽取余热发电热风比例约为51%，其余为循环风，则可以满足入磨热风温度要求。验证过程如下：抽取的余热风量为127 610.650.51=65 081.43（Nm3/h），循 环 风 量 为 134 060.96-65 081.43=68 979.53（Nm3/h），加 权 计 算 入 磨 热 风 温 度 为（65 081.43493+68 979.5394）（65 081.43+68 979.53）=287.70（）。2.5热工标定结果经过对矿粉磨系统及余热发电系统进行热工标定，结合测试数据及结果分析可知：（1）按现场测试气体温度计算，从AQC锅炉进口抽取51%的空气可满足入磨风热量需求，入磨风温达到287290（气体输送过程中温降忽略不计）。（2）从AQC锅炉进口抽取51%的空气作为入磨风，风量明显不足，需要和循环风配合使用，在调节入磨风温的同时，增加物料选粉和输送任务所需风量。（3）采用干燥的篦冷机高温空气作为入磨风，烘干快，效果好。而采用热风炉时，因风量低，需加入大量的循环风，循环风中水分含量较高，不利于矿粉磨内物料烘干。3技改过程从窑头AQC锅炉出口接一根2 700 mm、长度21 m的热风管道至矿粉磨进口，在热风管道上设置2 700 mm蝶阀一个，用以调节矿粉磨进口风温，设置两个2 700 mm金属膨胀节，热风管道内部涂抹厚度5 mm的耐磨陶瓷涂料，矿粉磨拆除沸腾炉及原煤输送系统，其他设备正常保留使用。4效益分析4.1降低原煤成本矿粉磨沸腾炉运行时，煤耗为17.62 kg/t矿粉，全年生产矿粉45万t，按照原煤价格1 400元/t计算，每年矿粉磨原煤费用为17.62451 400/1 000=1 110（万元）。4.2降低余热发电量矿粉磨使用窑头热风后，余热发电量降低了20 kWh/t熟料，因行业错峰，2022年全年生产熟料90万t，受矿粉磨影响的熟料产量为78.66万t（考虑矿粉磨停机时间），按照电价0.5元/kWh计算，因余热发电量降低而损失的费用2078.660.5=786.6（万元）。4.3降低沸腾炉用电成本原沸腾炉风机及喂煤系统每小时用电245 kWh，吨矿粉风机及喂煤系统电耗为2.45 kWh/t，2022年全年生产45万t矿粉，用电110.25万kWh，按照电价0.5元/kWh计算，可节约电费成本55万元。矿 粉 磨 技 改 后 每 年 成 本 可 降 低：1 110+55-2023.No.8-25-赵武魁：矿粉磨利用篦冷机余热为热源的热工分析及技改措施786.6=378.4（万元）。5生产中遇到的问题及解决措施5.1选粉机轴承温度高原矿粉磨使用沸腾炉时，进口温度控制280，出口温度为9095，接入篦冷机热风后，因热风量较热风炉大，控制相同进口温度，出口温度达103，造成选粉机轴承温度高。解决措施：通过调整热风阀及循环风阀，把进口温度降低至235，控制出口温度为9095。5.2矿粉磨振动大窑系统正常时，矿粉磨运行稳定，当窑系统波动时，入矿粉磨温度就会波动，引起磨机振动。解决措施：当AQC锅炉进口温度有降低趋势时，及时关小循环风阀，矿粉磨同时减产，保持磨机出口温度的相对恒定，当AQC锅炉进口温度降低至280 以下时，矿粉磨止料抬辊或停机。当AQC锅炉进口温度有升高趋势时，通过调整循环风阀和冷风阀，降低磨机进口温度。6结束语我公司通过对矿粉磨热源的技术改造，不仅降低了生产成本，而且节约了煤炭资源，保护了环境，经济效益和社会效益显著。参考文献：1高尚升.矿渣磨烘干热源的技改J.水泥，2021（2）：38-39.2刘永明.高温空气作为粉磨系统热源的热工测试与分析J.建材技术与应用，2022（5）：49-51.（编辑乔彬）檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿广告 DS&HFX 系列高效选粉机 专家团队拥有 30 多年的选粉机研究和应用经验，并不断地拓展 DS 高效选粉机专有技术的性能和应用范围：创新设计的 HFX 型第四代高效低阻选粉机，工艺性能更优越。能满足辊压机终粉磨、联合粉磨、半终粉磨以及立磨等系统的配套应用；新开发的 DSM 型系列高效选粉机，能满足比表面积 700m2/kg 的超细粉煤灰及超细钢渣微粉的生产，均在国内外广泛应用。O-Sepa 改进型选粉机（国家发明专利 ZL2009 1 0144966.1）具有大幅度提高磨机产量、改善产品细度及颗粒分布和提高水泥强度的特点；选粉效率高(80%以上)，产品细度调节范围广(300600m2/kg)，水泥成品温度低等特点，适用于各种粉磨工艺的球磨机闭路生产和技术改造。对半终粉磨系统（二分离选粉机）的改造 对辊压机系统的现有二分离高效选粉机进行改造，降低现有选粉机的运行阻力 5001000Pa，提高磨机系统的台时产量，降低系统能耗，可以实现球磨机系统进行开路和闭路生产的切换操作；大幅度降低闭路磨出磨水泥温度和水泥需水量（与开路磨相比，增加的水泥需水量0.6 百分点）。专家现场把脉，现场指导达标调试。煤磨高效动态选粉机 适合于增产升级改造 优化创新的烘干型低阻高效动态选粉机（管路烘干型动态选粉机），适合于无烟煤煅烧系统的超细煤粉制备及其工艺改造，具有提高烘干能力、改善煤粉细度和提升系统产量的效果。备件供给和设备维护 跟踪新老用户的选粉机升级改造服务和长期合作 为所有用户建立产品档案，长期坚持对用户回访，为用户提供原厂优质备件和长期合作机制。为水泥企业的各型 O-Sepa 选粉机设备，提供低阻高效导向叶片、低阻高效转子等关键部件及进行升级改造。您不妨打个电话，剩下的工作由我们来做。合肥水泥研究设计院粉体工程公司 中建材（合肥）粉体科技装备有限公司 地址：中国建材(合肥)技术中心科二北楼（安徽省合肥市包河区黄河路与辽宁路交口东南角）传真电话：[phone] E-mail: 联系电话：[phone]