技术 | 辊磨智能控制系统在水泥原料辊磨上的应用

一、前言

某公司4500t/d熟料水泥生产线配套9MW余热发电站，其汽轮发电机组真空系统中的抽气器为射水抽气器，主要由37kW射水泵、10.5kg/h抽气器及12m3射水箱组成。

射水抽气器的作用主要有两点：一是在机组启、停过程中，抽出凝汽器内的空气，建立启动真空；二是在机组运行中，连续不断地抽出漏入凝汽器内的空气等不凝结气体，维持凝汽器内的真空。运行时，抽气器抽出的气、汽、水混合物所放出的热量将射水箱的水加热，为了不影响射水抽气器的运行，射水箱的水温必须控制在38℃以下，这就需要不断补充工业水降温，多余的水从射水箱的溢流口排出。每天消耗水量平均为270～300t，每月消耗水量为8100～9000t，每年消耗水量约100000t。

二、油环真空装置的结构组成及原理

油环真空装置主要由前置换热器、油环真空泵、气液分离器、工作液冷却换热器、油水分离器及连接管道、阀门等部件组成。

工作原理：凝汽器内的不凝结气体和水蒸气等混合气体经抽气管道进入前置换热器，绝大部分的水蒸气被冷却成凝结水后回到凝汽器热水井，不凝结的气体及水蒸气被吸入油环真空泵后在气液分离器内分离；分离出来的不凝结气体从排气口排到大气中，其余经油水分离器后进人工作液冷却换热器；经冷却换热后的工作液进入油环真空泵入口循环使用。

三、经济效益

油环真空装置运行中能做到零补充水，电机运行功率减少约26kw，节电节水的效果显著(见表1)。

表1 油环真空装置运行情况

四、油环真空装置的操作与维护

4.1 油环真空装置正常操作步骤

(1)确认原有射水系统管道高真空切断阀关闭。

(2)确认油环真空装置排水阀关闭。

(3)分离器所有排水阀关闭，工作液冷却换热器冷却水进口阀开启，出口阀关闭。

(4)真空泵进油阀开启，出口手动球阀打开，真空泵放油阀关闭。

(5)前置冷却器进口手动阀开启，冷却水进出口阀开启。

(6)确认油位在正常油位。

(7)电站系统具备冲转启机条件。

(8)打开前置冷却器进回水阀、进气阀及冷凝回水阀；中控关闭凝汽器抽气母管的主阀。

(9)打开真空系统工作液冷却换热器的进回水阀门。

(10)打开油环真空装置本体电源控制开关，确认控制面板的就地＼远程控制开关处于远程位；确认真空泵进油阀打开；排水阀关闭，中控启机。

(11)合适时机投入汽封，待真空度达到工作真空度后开启排水阀，检查系统运行情况。待真空泵出口油温达到54℃时，微调工作液冷却换热器冷却水出口阀，控制真空泵出口油温在50～60℃间稳定运行。

4.2 油环真空装置切换至原射水抽气器操作步骤

(1)启动原有射水抽气器。

(2)打开主管道高真空切断阀。

(3)待汽机真空度稳定后停真空泵。

4.3 原有射水抽气器切换至GS高效真空系统操作步骤

(1)启动真空泵。

(2)待真空泵出口电动阀完全开启，并且真空度稳定后，关闭高真空切断阀。

(3)停原有射水抽气器。

4.4 油环真空装置的日常维护

(1)由于夏冬季的真空度和排气温度的变化，需及时调整板式换热器循环水出口阀门，确保出口油温在最佳工作温度(52～54℃)。

(2)定期巡检，检查工作液冷却换热器是否有堵塞情况，通过检查冷却循环水进回水管道温度或者真空泵出口油温进行判断。

(3)若板式换热器进出口冷却循环水阀门全开后，温度依然较高，则关闭前后阀门，清理Y型过滤器。

(4)及时观察设备底部油水分离01引言

水泥行业能源消耗占全国工业能源消耗的5％以上，是能源消耗的“大户”。为了实现国家节能减排总体目标，在《水泥工业“十三五”节能减排达标工作计划和实施方案》中，建材联合会提出了以下要求：“‘十三五’期间，全部在产生产线的能耗达到《水泥单位产品能源消耗限额》标准限定值要求。”

原料辊磨是水泥生产的主要耗电设备之一，原料辊磨系统也是一个多变量强耦合的系统。辊磨研磨过程是一个纯粹的物理(机械)过程，磨机压差、出口温度、电流、振动等关键过程参数存在一个最佳运行区间。原料辊磨只有在最佳运行区间内运行，单位电耗和设备损耗才能最小化，磨机运行效能才能最大化。但是，目前国内原料辊磨均是以人工操作为主，操作员往往不能长时间将其保持在最佳运行区间，磨机单位电耗与国际先进水平相比仍存在较大差距。

某公司拥有一条5000t/d新型干法水泥熟料生产线。为了提高原料辊磨的生产效能，在水泥生产线引入ICE原料辊磨智能控制系统，实现了对原料辊磨的闭环优化控制，大幅降低了原料辊磨运行单位电耗。

02原料辊磨智能控制系统

2.1 ICE智能控制平台软件

ICE智能控制平台软件(Intelligent Control En-vironment)是以多变量模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)算法为核心的智能控制软件包，包含ICE-RT(在线运行)、ICE-COM(数据通信)、ICE-DA(数据采集)、ICE-MDL(过程建模)、ICE-CFG(组态配置)、ICE-SML(离线仿真)六大组件，软件总体架构如图1所示。

图1 ICE系统架构图

2.2 原料辊磨工艺流程

原料辊磨集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送于一体，具有粉磨效率高、烘干能力大、产品细度易于调节、噪音小、电耗低、工艺流程简单、磨耗小、运行费用省等显著优点，非常适合于大型化的水泥生产线的粉磨工艺。目前国内制造和使用的辊磨的主要技术、经济指标已达到国际先进水平。

原料辊磨的粉磨是由一套碾磨装置(即磨辊和磨盘)来完成的，物料在磨辊和磨盘之间被碾磨成粉状。碾磨装置的运动由磨盘回转并相应带动磨辊传动，碾磨压力除了磨辊自重外，主要靠液压装置对磨盘物料加压。碾磨后的物料经配套的选粉机分选，粗粉回到磨盘再次粉磨，其余成品经收尘和输送系统送入成品储库。

2.3 原料辊磨智能控制系统主要功能

ICE辊磨智能控制系统控制回路图见图2。

图2 ICE辊磨智能控制系统控制回路图

运用原料辊磨智能控制系统可提升磨机料位的稳定性，使磨机料位运行在最佳运行区间，最大化磨机产量，提升出磨生料的质量(细度)的稳定性。原料辊磨智能控制系统的主要功能如下：

(1)调节磨机喂料量，保持磨机料层稳定，将磨机电流、循环斗式提升机电流、磨机振动以及磨机压差控制在设定范围内。

(2)调节磨机的喷水和研磨压力，保证磨机振动的稳定。

(3)调整选粉机转速和排风机转速，保证磨机出磨生料质量(细度)最优化。

(4)调整磨机的冷热风阀和循环风阀，保证磨机出口温度稳定，保持入磨负压在一定范围内波动。

(5)调整调配站喂料量，稳定计量仓仓重。

03辊磨智能控制系统应用效果

为了考察辊磨智能控制系统在该公司的应用效果，进行了72h的对比实验，实验前后原材料和磨况基本一致。去掉停磨期间的数据，考察结果见表1，运行对比见图3，图4。

表1 考察结果记录表

图3 智能控制系统

图4 智能控制系统使用后磨机运行情况

从表1的数据可以看出，在使用原料粉磨智能控制系统之后，磨机出口温度和磨机压差的稳定性明显提升，磨机喂料量上升了10.2t/h，主机电流上升了4.9A。

为了更直观地反映辊磨单位电耗改善情况，我们对历史同期单位电耗(吨生料电耗)数据进行了对比(2018.6.15-6.30与2019.6.15-6-30)，对比情况见表2。从表2的数据可见，使用原料粉磨智能控制系统后，虽然磨机主电机电流上升，但吨生料电耗较2018年同期下降了0.27kwh。

表2 原料辊磨单位电耗历史同期对比表

四、结语

ICE辊磨智能控制系统在该公司取得了良好的应用效果，大幅提升了辊磨装置运行的稳定性和磨机产量，降低了单位电耗，为业内其他企业解决类似问题提供了参考。

作者：曹军波，饶锐，任森

来源：《安徽广德南方水泥有限公司》

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