技术丨某公司高温风机的高效节能改造

引言

风机广泛应用于水泥生产线的各个系统中，其装机容量约占全厂生产线总装机容量的30％，同时风机在选型设计时装机容量通常都会留有一定的富余量。因此，在水泥生产过程中，风机的运转效率不仅影响水泥正常生产过程，而且还会对产品单位电耗产生显著影响。公司为确定目前风机是否有较大的节能改造空间，前期通过对A公司与B公司高温风机入口处进行取样点检测，其性能测验结果显示风机在试验工况点运行效率较低，有较大的节能空间。通过对风机改造前后经济效益对比分析，决定对两家公司高温风机进行节能改造。

A公司1#线4800t/d水泥生产线高温风机于2009年投入运行，该风机设计型号为：W6-2×39NO.33F，匹配电机型号为：YRKK800-6；B公司1#线4800t/d水泥生产线高温风机于2009年投入运行，该风机设计型号为：3050DIBB50，匹配电机型号为：YkK710-6。两公司高温风机改造前的设计参数如表1所示。

表1 改造前风机设计参数

两公司高温风机均运行了8年左右，需对高温风机的运行参数做实际测量，以得出目前运行时的准确参数。由于高温风机工况较为固定，因此选择了风机满足生产负荷工况进行试验。测试主要依据国家标准GB/T10178-2006((5E业通风机现场性能试验》的规定进行。在试验工况下，对风机运行的风量、风压、功率，进出口静压，介质温度，电动机功耗等参数进行测量。其中风机流量的测量采用速度场法和标准皮托管进行测量，具体方法是在风机入口处的直段烟道上，沿风道圆周方向装设8个流量测孔，每个测孔测量3个点，共测24个点。测量完成后，通过计算得出现实际工况下高温风机的运行参数如表2所示。

表2 风机改造前试验结果

其中，大气压力采用精密大气压计在测试现场测量当地大气压力；电动机输入功率采用试验时间内用户表盘显示的电机电压、电流、功率因数计算电机的有功功率。

由表2可知两家公司的风机运行效率均未达到70％，当阳公司甚至只有60％左右，风机运行效率偏低，功耗浪费严重，有一定的节能改造空间。

3.1 风机改造的选型方案

通常情况下，如果试验工况为风机最大工况或长期正常运行工况，为了使改造后的风机最大限度的节能，同时兼顾到测量时可能存在的误差，可将试验参数考虑一定的富裕量作为设计点进行该项目的风机选型。在满足风机性能参数的前提下，风机改造范围尽量少，并尽可能利用现有的土建基础、现有风道。基于以上选型原则，如表3所示，确定了风机以下的选型方案。

表3 LSN2745.00.90DBL6T风机选型参数设计

其中，风机入口密度是假定的进口标态密度，风机效率和轴功率是基于标况下入口介质含尘量为1009/m3计算值。

3.2 风机改造的具体实施方案

本项目风机改造工期约为10天，主要是更换风机转子、壳体及部分附属构件。在原风机基础上进行局部改动后进行安装，为减少不必要费用的支出，保留原有电机继续使用和原有机壳的保温方式，同时原有基础总体不动，只根据实际需求进行小部分改动。风机改造主要表现在以下几个方面：

(1)风机本体：更换风机转子、入口风门、机壳、进气箱、联轴器、轴承支座、联轴器护罩等。

(2)风机进出口风道：风机进、出口风道利用原有风道，由于改造后的风机进、出口尺寸与原有风机不同，改造后的风机进、出口需新配过渡段，将新风机进、出口与原有管道连接起来。

(3)联轴器：为挠性联轴器(非膜片式)，可以适应由于偏心产生的轻微振动，同时对冲击和振动有较好的阻尼作用。

(4)机壳支撑方式：中心支撑。

(5)变频风机调节方式：入口风门+变频器。

3.3 改造后风机的高效性与稳定性设计

3.3.1风机的高效性设计

(1)风机设计采用量体裁衣式的设计方法，保证风机和每个系统的最佳匹配；

(2)风机采用了具有高效特性的平板型叶片；

(3)叶片防磨形式采用进口复合耐磨衬板方式，相比较国内厂家常用的堆焊方式表面更平滑，气动损失小；

(4)入口集流器的特殊设计使得风机内部气动损失很小；

(5)调节风门叶片采用流线型翼型结构等细节设计，保证了风机的高效特性。

3.3.2风机的稳定性设计

(1)转子动平衡等级为G2.5级(国内厂家常为G6.3)，将不平衡量降低到最低水平；

(2)叶轮衬板材料采用进口高硬度复合耐磨衬板，保证了风机的高可靠性。

4.1 风机运行可靠性与稳定性明显提高

改造后的风机转子动平衡等级更高，联轴器采用的是对冲击和振动有较好阻尼作用的挠性联轴器，入口环与导流锥利用合理的间隙设计来减少气流对叶轮的扰流，且叶轮衬板材料采用了进口高硬度复合耐磨衬板，这些设计确保了设备的高可靠性和稳定性。在改造前后实际运行过程中，尽量取相似条件下，对两公司风机轴承座振动情况进行监测，其振动情况如表4所示。

表4 风机改造前后(正常投料运行时)振动检测数据mm/s

由表4可知，风机改造后轴承座振动减小，运行更稳定。这将减少轴承等零部件的磨损，从而减少设备故障率，节约维修成本。同时，由于风机的高可靠性与稳定性设计，免去了利用循环冷却水对风机轴承润滑油冷却降温的环节，省去了此处循环冷却水及其配套所产生的生产成本。

4.2 风机运行成本明显降低

以两公司高温风机测试结果为例进行理论分析，如表5所示，经计算，A公司高温风机改造后每年可节省电费约130万元，B公司高温风机改造后每年可节省电费约182万元。在改造前后实际运行过程中，尽量取相似条件下，对相关参数进行统计分析。

如表6所示，经计算，A公司高温风机改造后每年可节省电费超过141万元，B公司高温风机改造后每年可节省电费超过143万元，由于每台风机改造成本约为200万元，据此推算，预计1.5年左右就能通过节省的电费收回改造成本。同时，从工艺方面考虑，高温风机电流的降低，对预热器及回转窑所需风量风压调整范围变大，极大的增加了操作的灵活性，更好地满足了煅烧需求的条件。

从备件利用方面考虑，改造时替换下的风机转子，可以作为备件供其它同类生产线同型号风机使用，当同类转子维修更换时，被当作备件的转子就能立即投入使用，不仅节约了维修时的备件成本，而且还能减少检修周期，便于尽快恢复生产。

高温风机改造后投入使用，经过改造前后各项运行数据统计，高温风机运行平稳，电耗显著降低，至今未出现明显故障。

作者：刘继斌，朱精瑞，颜新传

来源：《中国葛洲坝集团水泥有限公司》

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