水泥行业节能技术1(1)

1江西安朗节能服务有限公司水泥生产节能技术汇编二零一一年八月2前言江西安朗节能服务有限公司是由深圳市安朗节能服务有限公司在江西成立的全资附属公司，首期注册资金5000万元。安朗节能公司是由资深投资专家及节能专家发起成立的节能服务公司，公司拥有合同能源管理资深专家、丰富实战经验的节能领域管理人员及技术专家、投融资专家等管理团队。江西安朗节能服务有限公司将与江西的政府机关、企事业单位及节能服务的同行一道，共同促进江西的节能减排事业的快速发展。本技术汇编中，汇集了国内水泥生产线的主要节能技术，仅供各位同仁参考。3目录第一章水泥工艺生产线组成及主要节能点1.1水泥工艺生产线组成1.2水泥工艺生产过程及主要节能点第二章风机节能技术2.1风机节能空间2.2风机系统的作用2.3风机系统的现状2.4风机系统高压变频的节能优势2.5节能业绩案例第三章新型水泥干法窑纯低温余热发电技术3.1国家推广新型水泥干法窑纯低温余热发电技术3.2水泥干法窑纯低温余热发电技术概况3.3节能案例第四章空压机节能技术4.1空压机的节能空间4.2空压机的节能改造案例第五章水泥行业其它节能技术5.1高效粉磨设备及技术5.2使用助磨剂技术5.3水泥窑富氧燃烧技术4第一章水泥工艺生产流程及主要节能点1.1水泥工艺生产线的组成生产水泥的一系列设备组成的生产线，主要由破碎及均化，生料制备均化，预热分解，水泥熟料的烧成，水泥粉磨包装等组成。1.2水泥工艺生产过程及主要节能点（如图1）A、B、C、D、E为工艺线主要节能点A、原料磨排风机B、高温风机C、煤磨排风机D、篦冷风机E、水泥磨排风机ABCDE5第二章风机节能技术2.1风机节能空间大风机节能：在水泥生产设备各系统中，物料的储藏，运输，计量系统设备较多，功率较小，大多为低压设备:物料的破碎，研磨系统设备较多，功率较大，多为高压设备，但工艺要求粗放工，基本不需要调节。一般采用功率因素补偿提高装置即可，但风机系统设备较多，功率较大，多为高压设备，生产工艺要求较高，调节空间较大。以下对风机系统几个节能点（见上图A、B、C、D、E)作重点介绍。2.2风机系统的作用1）热量回收高温熟料的冷却过程实现热量回收例如：篦冷风机可回收大约30%的热量（如图示节能点D)2)余热利用将回收的热量用于发电，生料的预热，煤粉和空气的预热例如：高温风机（如图示节能点B)3)增氧助燃煅烧过程中的增氧助燃例如：窑头窑尾风机（如图示节能点B、D)4)粉尘回收将空气中的粉尘回收再利用例如：煤粉、原料、熟料、水泥的除尘风机（如图示节能点A、C、E）5）物料筛选将颗粒不同的原料分别输送到上，下及工序例如：原料磨，煤磨，水泥磨风机（如图示节能点A、C、E）2.3风机系统现状1）设计存在余量考虑到系统安全及设备效率变化，风机系统的设计选型是按照满负荷设计，留有较大余量。2）生产调节需要在水泥行业生产过程中，由于原料，气候和产量的变化，实际工况出入较大，需要调整风量，风压。3）传统调节方法风机一般采用入口挡开度控制，也有通过液力耦合器或者水阻装置调整电机转速，实现风量风压调节。2.4风机系统高压变频的节能优势6由于传统调节方法大量力能消耗在档板，阀门阻力，液力耦合器机械损耗和水电阻内部发热上，虽然也有不同的节能效果，相对来说是一种经济效益差，能耗大，设备损坏频繁，维修难度大，运行费用高的落后方法。通过变频调速降低风机转速，使风机处于高效运行状态，接近最理想效率曲线，节能效果最佳。传统调节存在的问题1）采用档板调节时，大量的能量损耗在档板的截流过程中，介质对档板阀门和管道中冲击较大，设备损坏严重。2）档板执行机构一般为大力矩的电动执行器，故障较多，不能适应长期频繁调节。3）档板动作迟缓，手动时人员不易操作，调节线性度差，闭环自动控制较难，动态性能不理想，操作不当会造成风机震动。4）异步电动机直接启动时一般达到电机额定电流的6-8倍，对电网冲击较大，引起电机发热，强大的冲击转矩影响电机和风机的机械寿命。5）液力耦合器调速体积大，噪声大，调整范围窄，效率低，油系统维护复杂。采用变频调速的优点1）变频调速节约了原来在档板截流的能量损耗、液力耦合器机械损耗以及水电阻内部发热的能量损耗。2）电机实现软启动，对电网和机械负载冲击大大减小，延长了电机和风机寿命。3）风机低于额定转速运行，降低了介质对风机扇叶和档板的磨损，降低了轴承密封的损坏，减少了维护工作量，电机动行时时振动和噪声明显降低。4）采用变频调速，方便自动调节，进行闭环控制，利用调节器输出的4-20mA信号。通过变频器调节电机转速，线性度好，动态响应快，风量调节平稳，使设备在更经济的状态下安全运行。采用高压变频节能效益显著目前，水泥行业竞争非常激烈，生产规模是其中之一，关键还是制造成本的竞争。在生产运营的各项成本中，电动机的电耗占成本的30%。以日产5000吨的干法水泥生产线为例，风机装机容量约为13000KW（包括工艺流程图所示的A、B、C、D、E节能点风机）约占总装机功率的35%，耗电量约占全厂用电量的30%——40%。通常一年半到两年即可回收变频器的设备投资。最近，国家已将节能降耗作为硬性指标强制执行，这为我国水泥行业采用新技术，新工艺的升级换代提供了大量的商机。值得一提的是，现在国内新设计的干法水泥生产线，重要系统的风机，水泵，篦冷机，选粉机等均采用了变频调速。变频调速节能已成为水泥行业节能的首选。2.5节能业绩案例一、工程概况苏州东吴水泥有限公司是由江苏东方国际集团有限公司、东方高速公路（香港）有限公司等股东共同出资兴建、以生产水泥熟料、水泥为经营范围的现代化企业。公司现拥有日产2500吨熟料新型干法水泥生产线一条，年产水泥规模112万吨，总资产3亿元人民币。公司现有日产2500吨熟料新型干法水泥生产线一条，所有的风机都是调节风门开度来满足生产工艺要求，根据我公司技术人员对现场数据考察决定对以下风机进行高压变频改造，设备参数7如下：名称电机参数风机参数水泥磨排风机型号YRKK450-4型号R6-2X29额定功率450（kW）轴功率382（kW）额定电压10（kV）流量140000（m3/h）额定电流31.38（A）全压7800（Pa）功率因数0.879转速1450(r/min)转速1480(r/min)运行电流28（A）风门开度60%兰州电机制造重庆通用工业有限公司制造窑头排风机型号YRKK500-8型号Y4-73-3NO23D额定功率250（kW）轴功率205（kW）额定电压10（kV）流量330000（m3/h）额定电流19.31（A）全压1800（Pa）功率因数0.814转速750(r/min)转速737(r/min)运行电流14风门开度40%兰州电机制造重庆通用工业有限公司制造煤磨通风机型号YRKK450-4型号M6-291NO18.5D额定功率315（kW）轴功率274（kW）额定电压10（kV）流量58850（m3/h）额定电流23.3（A）全压10045（Pa）功率因数0.85转速1450(r/min)转速1479(r/min)运行电流19风门开度50%兰州电机制造重庆通用工业有限公司制造高温风机型号YRKK710-6型号额定功率1400（kW）轴功率1178（kW）额定电压10（kV）流量7500（m3/min）额定电流97（A）全压7500（Pa）功率因数0.874转速960(r/min)转速992(r/min)运行电流87（A）风门开度80%兰州电机制造重庆通用工业有限公司制造二．变频改造方案改造工程采用了深圳市科陆变频器有限公司（隶属于上市公司深圳市科陆电子科技股份有限公司）的自主研发的功率单元串联主电路结构的CL2700系列高压变频器，根据现场情况采用一拖一自动工频旁路的方案。8采用“一拖一”自动旁路方案一次接线原理图如下：如图，在正常情况下，高压电从高压开关直接到真空接触器KM1、刀闸QS1进入高压电变频器，变频器经过调节电源频率后通过手动刀闸QS2、真空接触器KM2直接输出到电机，当变频调速系统故障时，变频器可以通过KM3自动切换至工频运行。高压电源经KM1、QS1到高压变频装置，变频装置输出经QS2、KM2送至电动机；高压电源还可经KM3切换至工频侧直接起动电动机。一旦变频装置出现故障，即可马上断开输入侧开关KM1及KM2，将变频装置隔离，切换KM3至工频侧，在工频电源下起动电机运行。真空接触器KM2、KM3与KM1之间电气互锁，确保工频电路与变频电路不会同时导通。自动旁路方式的旁路柜内配置隔离刀闸QS1、QS2。在正常情况下刀闸闭合，变频器检修时断开，具有明显物理断点，保障检修人员的人身安全。三.节能统计表序号负载名称节电功率（KW）节电率（%）年节电（度）年节电费（万元）1煤磨排风机74.883165594836.0821#水泥磨排风机83.2419.7372421639.8332#水泥磨排风机98.1622.5859881.647.294窑头排风机89.633378515843.185高温风机113.998.799172154.54四．总结高压变频对引风机改造后，具有下述优点：1、节能效果明显，显著提高了设备运行的经济性。2、电机启动时，转速从零匀速提升，启动电流很小，电机内部磁通变化平稳，延长了电机和风机的寿命。3、电机启动时，对电源冲击很小，有利于厂用电源的安全供电。4、能进行无级调速，调速范围宽，且调速精度高，且响应时间短。CL2700高压变频调速系统一拖一自动工频旁路系统图如图，在正常情况下，高压电从高压开关直接到真空接触器KM1、刀闸QS1进入高压电变频器，变频器经过调节电源频率后通过手动刀闸QS2、真空接触器KM2直接输出到电机，当变频调速系统故障时，变频器可以通过KM3自动切换至工频运行。9第三章新型水泥干法窑纯低温余热发电技术3.1国家推广新型水泥干法窑纯低温余热发电技术新型水泥干法窑纯低温余热发电一项将水泥窑的窑头空缺尾打电话的中低温度废气转化为电能的节能技术，该技术可有效提高水泥生产中的能源利用率，降低能耗，减轻环境热污染，从而实现水泥工业节能减排。国家工信部【2011】25号文件计划用4年时间（2010年---2013年）对日产量2000吨以上的新型干法水泥窑推广纯低温余热发电改造项目，使日产量2000吨以上的新型干法水泥生产线余热发电配套率达90%以上，形成427万吨标煤的节能能力。3.2水泥窑纯低温余热发电技术概况我国水泥窑纯低温余热发电技术经过多年的研发和生产实践，已自主开发出拥有自主知识产权的“单压、闪蒸、双压、复合”四大低温余热发电热力系统。可适用不同窑型，多种废气热源的回收利用，已实现了为业主量身定做，在不增加窑系统热耗的前提下，充分利用余热，合理配套建设单位发电装置。目前国产化知识产权的纯低温余热发电技术和装备已达到国际先进水平，除在国内水泥企业广泛应用外，已走向世界，并已得到国际认可。3.3节能案例（热工检测分析）琉璃河水泥厂2500t/d新型干法窑余热发电项目热工检测分析摘要：对琉璃河水泥厂2500t/d新型干法水泥生产线余热发电前后进行了两次热工检测。从实际测定和理论上客观的分析了余热发电建设对水泥生产的影响，这为新型干法水泥生产线如何在保证熟料烧成系统稳定运行的情况下，充分利用烧成系统产生的废气余热来进行余热发电提供了很好的借鉴和技术依据。关键词：新型干法热工检测余热发电前言水泥工业是传统的高能耗行业，就目前国内最先进的生产线工艺，仍有大量的350℃以下的废气被直接排出，其浪费的热量达到了系统总热量的30%左右【1】。随着能源资源的日益紧张，煤电价格的不断上涨，水泥成本不断增加。因此充分利用水泥烧成系统的废气余热，进行低温余热发电对水泥工业的发展具有重要意义。随着低温余热发电技术的日益成熟及其技术经济的可行性，已经有越来越多的水泥生产线建设了或正在建余热发电项目。本文主要通过琉璃河水泥厂2500t/d新型干法窑余热发电项目前后的两次热工检测，对余热锅炉及烧成系统之间相互间的影响进行了探讨，为充分利用烧成系统产生的废气余热