技术 | 水泥厂部分新工艺新设备采购节能思考

引言

随着当今世界经济发展的趋势，节能减排已经成为全世界经济发展的战略方针。我国目前还处于高速发展阶段，在追求速度的同时，高消耗的矛盾也日趋尖锐。自国家“十一五”发展战略提出节能减排后，中国的水泥设计单位、水泥成套设备供应商都在积极配合发展新工艺、新技术、新装备。基于此，笔者从水泥厂工艺设备采购角度出发，对采购过程中碰到的一些新工艺、新设备进行分析总结。

一、永磁电机

近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。与传统的电励磁同步电机相比，永磁电机具有损耗少、效率高、节电效果明显的优点。据统计，永磁电机已经在煤矿业、风力发电、水力发电、医疗器械、石油开采等行业得到了广泛应用，但是在水泥行业应用较少。近几年国内各水泥厂也陆续开始引进永磁电机进行节能改造，起到了良好的效果。

国内某水泥厂一台窑尾排风机原电机型号为YRKK710-6，1600kW，原电机有功功率为1676.6kWh，更换永磁电机后有功功率为1425.5kWh，经计算节能率达到15％。按年运转8000h算，年节约用电(1676.6-1425.5)×8000×1=2008800kWh。按每度电0.6元计，仅一台电机每年可以节约成本120.528万元，节能效果显著。根据永磁电机特点，在设备负载率低的情况下节能效果显著，而工艺风机由于设计时一般都扩大系数考虑，真正运转工况稳定时，负载率都比较低，因此对于该类设备节能效果非常显著。而如果设备本身就是在满载情况下运行，虽然也有节能效果，但是仅仅是靠电机本身节能(根据设备厂家介绍约为6％)，其效果并不显著。根据水泥厂各类设备负载情况及各永磁电机厂家节能改造经验分析，水泥厂选粉机、管磨机、工艺风机、破碎机、斗式提升机、皮带机、罗茨风机类设备可以使用永磁电机，节能效果比较理想。

二、节能型空压机

空压机为水泥厂的必备产品，相对整个水泥厂来说节能影响不大，但是节能型和非节能型空压机节能效果能达到30％左右，节能率还是比较高的。节能型空压机虽然采购成本较高，但是其采购成本可以在设备运转1～2年内收回，从长远利益角度，业主使用节能型空压机还是很有必要的。某企业对原有的普通工频空压机改造为永磁变频双极空压机计算，节电率达到31.39％，见表1。由于每个企业节能空压机节能效率可能会有差异，以及每个厂原来使用的空压机厂家不同，数据可能会有偏差。根据现在中国市场主要做节能型空压机企业了解，节能空压机比普通空压机节能效率可以达到25％～35％。

表1 某企业普通空压机和节能空压机节能率对比表

三、节能型风机

在鼓风机设计制造过程中，为了计算方便，以往风机厂家常把流体简化成“二元流体”进行力学分析计算。近几年，随着三元流理论的发展，利用“三元流”理论改造鼓风机已成为一种新的发展方向。这为鼓风机等相关机械扩大效能，减少投资，开辟了一条新的途径。近期国内很多水泥厂风机也都在进行节能改造，根据改造效果分析，成果显著，见表2。

表2 某工厂风机节能改造数据

从表1中可见，风机节能改造前后对比节能率可达15.8％。通过对多个厂家改造节能效果分析，虽然节能效果差异较大，但总体效果明显，对未来新线设备采购有指导意义。如果未来水泥厂设备采购，直接考虑三元流风机，势必会大幅度降低电耗。

四、材料类采购

水泥厂的高效低耗运转与科学保温和隔热分不开。传统的保温材料一般为硅酸钙板或者陶瓷纤维毯，这两种保温材料导热系数较大，虽能够满足水泥厂的使用，但是热损耗较大。现在新型纳米材料是采用纳米技术，添加了独特的反红外辐射材料，采取特殊工艺生产的纳米级微孔隔热材料，相比较于传统隔热材料，纳米隔热材料的气孔在20nm左右，相同温度下，隔热性能比普通隔热材料性能好3～4倍。

现在水泥厂主要在旋风筒、烟室、回转窑预热带、三次风管、管磨机滑履等位置使用这种新型隔热材料。根据水泥厂改造数据，C5旋风筒将原硅酸钙板厚度为112mm，现在将其中25mm厚度更改为新型纳米隔热材料，外壳温度下降21℃，热损失减少了43％。回转窑预热带一般没有隔热材料，根据某水泥厂对回转窑预热带砖凹槽内增加15mm纳米隔热材料，筒体外表面温度从320℃减少至250℃，根据计算节能率达到50％左右，在2～3个月内即可收回新材料投入成本。水泥厂使用这种新型材料，节能降耗明显。使用新材料后甚至可以优化水泥工艺设计，在未来的总包过程中值得进一步研究探讨。

五、结语

工艺设备采购，为工程EPC总承包项目的关键性环节。设备、材料的更新换代，为节能降耗、优化工艺、节省投资方面起着至关重要的作用。随着水泥机械的发展，随着更多新技术、新材料、新思维的引领下，设备采购势必也要大胆尝试，推陈出新，为建设方建造出更先进、更节能的工厂。

更多文章关注公众号：中国水泥备件网