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氣力輸送風(fēng)機選型如何確定風(fēng)量和壓力？羅茨鼓風(fēng)機廠家已經(jīng)總結(jié)整理好了，視頻講解：
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羅茨風(fēng)機的風(fēng)量和升壓是最重要的兩個技術(shù)參數(shù), 風(fēng)量和升壓的乘積決定了所配電動機的功率?？諝獾捏w積隨溫度的升高而增大，隨壓力的增大而減小。當(dāng)空氣經(jīng)過羅茨風(fēng)機的擠壓和摩擦后，不僅壓力會增大，而且溫度也會有所增高，此時的容積流量也會發(fā)生變化。
羅茨風(fēng)機的升壓是指具有一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的空氣被羅茨風(fēng)機由進口吸入經(jīng)過擠壓后所升高的壓強，也就是羅茨風(fēng)機出口與進口空氣所具有的壓強之差，單位用kPa表示。這里必須明確兩個問題：一是羅茨風(fēng)機的壓強是由輸送系統(tǒng)的阻力所決定，二是羅茨風(fēng)機壓強的作用是用來克服輸送系統(tǒng)阻力的。對于煤粉輸送系統(tǒng)而言,其阻力主要有羅茨風(fēng)機出口消音器各種計量設(shè)備、輸送管路和燃燒器噴燃管等。
羅茨風(fēng)機風(fēng)量和壓強選擇過大，勢必導(dǎo)致羅茨風(fēng)機型號加大,基建投資浪費，電能消耗增加；選擇過小，則會影響正常生產(chǎn)。
羅茨風(fēng)機風(fēng)量的正確選擇—次風(fēng)量的確定為煤粉燃燒器供風(fēng)的兩臺或三臺羅茨風(fēng)機的總風(fēng)量應(yīng)與所需要的一次風(fēng)量基本相同。
煤風(fēng)風(fēng)量一般約為一次風(fēng)量的1/3左右，其取值在設(shè)計時各有不同，有的稍大些，個別有達到一次風(fēng)量的45%?50%的；也有稍小些，個別有選為一次風(fēng)量的20%?25%的。煤風(fēng)風(fēng)量選擇過大，管路規(guī)格隨之增大, 輸送時因風(fēng)中含有煤粉，管路需要增厚，以延長其使用壽命，使基建費用增加。因此筆者認為，煤風(fēng)風(fēng)量按占—次風(fēng)量的1/3設(shè)計比較適宜，即可按式確定：
Lco=1/3 Li, m3/min
式中：
Lco煤風(fēng)風(fēng)量，m3/min
窯頭四風(fēng)道煤粉燃燒器煤風(fēng)和凈風(fēng)輸送系統(tǒng)簡圖
1 一窯頭燃燒器煤風(fēng)羅茨風(fēng)機出口消音器;
2 —煤粉計量秤；
3—煤粉輸送管路;
4 一窯頭煤粉燃燒器噴燃管;
5—凈風(fēng)輸送管路;
6—窯頭燃燒器羅茨風(fēng)機出口消音器
在明確了羅茨風(fēng)機升壓的作用和與輸送系統(tǒng)阻力的關(guān)系后,即可選擇羅茨風(fēng)機的升壓。
2.1煤風(fēng)羅茨風(fēng)機升壓的正確選擇
如果煤磨在窯頭，各管路直徑的選定與風(fēng)量相匹配，那么，不論多大的生產(chǎn)線，其輸送系統(tǒng)的阻力都不會超過49kPa;如果煤磨在窯尾，即便煤粉從窯尾輸送到窯頭需要的管路較長，其輸送系統(tǒng)的阻力增大，但也不會超過58.8kPa。也就是說，如果煤磨在窯頭，煤風(fēng)羅茨風(fēng)機的升壓或壓強選為49kPa是比較正確的，不宜選高；如果煤磨在窯尾，煤風(fēng)羅茨風(fēng)機的壓強選為58.8kPa是合理的。
2.2凈風(fēng)羅茨風(fēng)機升壓的正確選擇
凈風(fēng)羅茨風(fēng)機的輸送系統(tǒng)中沒有計量設(shè)備，空氣中也沒有顆粒介質(zhì)的煤粉。另外，合理的設(shè)計將其置于燃燒器附近，管路較短。因此，凈風(fēng)輸送系統(tǒng)的阻力比煤風(fēng)輸送系統(tǒng)的總阻力要小得多。在凈風(fēng)輸送系統(tǒng)中，如果電動機不采用變頻調(diào)速，或者雖然安裝了變頻調(diào)速，但在使用操作時不減速，則羅茨風(fēng)機出口消音器和管路的阻力是基本不變的。只有煤粉燃燒器噴燃管因設(shè)計方案不同，其阻力會有大小之分,任何型式的煤粉燃燒器在操作時阻力都會發(fā)生變化。但無論如何，凈風(fēng)羅茨風(fēng)機輸送系統(tǒng)的阻力都不會超過34.3kPa。對于外風(fēng)噴出速度<200m/s的煤粉燃燒器，其阻力要小些，因此，凈風(fēng)羅茨風(fēng)機的升壓選為29.4kPa是合理的。對于外風(fēng)噴出速度>250m/s的煤粉燃燒器，其阻力會大些。因此，凈風(fēng)羅茨風(fēng)機的升壓選為34.3kPa是合理的。在風(fēng)量一定的情況下，羅茨風(fēng)機的升壓選擇越高，所配用的電動機功率越大。在運轉(zhuǎn)時實際運行電流/與 額定電流的比值越小，表明升壓選擇越不合理。當(dāng)升壓選擇過小，所配用的電動機功率減小,在運轉(zhuǎn)時會發(fā)生超電流現(xiàn)象。如果電動機有過流保護就會頻繁跳閘,如果沒有保護，發(fā)現(xiàn)不及時則會燒毀電動機。
我國絕大多數(shù)水泥生產(chǎn)線，為回轉(zhuǎn)窯煤粉燃燒器配風(fēng)的羅茨風(fēng)機的選擇都不合理，有的風(fēng)量大，有的升壓高，大多數(shù)二者兼而有之，造成電能的大量浪費?，F(xiàn)在全國已有1600多條新型干法水泥生產(chǎn)線,4000仏d 熟料以上能力的約占80%?，F(xiàn)平均按4000t/d熟料、運轉(zhuǎn)率85%,羅茨風(fēng)機選擇不合理使電動機功率增大80kW計，每條4000t/d生產(chǎn)線每年將浪費kWh的電能，全國每年將浪費9.53億kWh的電能。如果電價按0.6元/kWh計,則每年損失約5.72億元。但現(xiàn)在許多企業(yè)對因此而造成的損失卻沒有引起足夠的重視。
—次風(fēng)量(包括煤風(fēng))過大，不僅僅浪費電能，更重要的是嚴重影響了整個燒成系統(tǒng)的主要七大技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)(熟料產(chǎn)量、質(zhì)量、熱耗、煤耗、電耗、火磚壽命、運轉(zhuǎn)率和有害氣體NOx排放等)。
—次風(fēng)煤風(fēng)風(fēng)量過大的主要原因與設(shè)計者和計量設(shè)備供貨廠家有直接關(guān)系。按設(shè)計規(guī)程規(guī)定,其噴煤的富余量應(yīng)控制在30%以內(nèi)，然而較多設(shè)計者都未按設(shè)計規(guī)程規(guī)定進行最大噴煤量的設(shè)計。而計量設(shè)備供貨廠家為了免責(zé)，往往按最大的噴煤量和自己設(shè)備的料氣比給設(shè)計者提供所需風(fēng)量。設(shè)計者在選擇羅茨風(fēng)機時又考慮”寧大勿小”原則，這就使用戶最終采購的煤風(fēng)羅茨風(fēng)機風(fēng)量尤為大。
—次風(fēng)機升壓選型過大，主要是由于對煤風(fēng)和凈風(fēng)兩臺羅茨風(fēng)機的輸送系統(tǒng)阻力計算不準(zhǔn)確所致。如果風(fēng)量選擇合理,輸送管路規(guī)格應(yīng)與羅茨風(fēng)機風(fēng)量相匹配，管內(nèi)風(fēng)速不宜過大。由于系統(tǒng)局部阻力和管路的摩擦阻力均與風(fēng)速的平方成正比，所以煤風(fēng)風(fēng)速在20°C 時應(yīng)控制在21?22m/s,如此，煤粉則不會在管內(nèi)沉積。凈風(fēng)的合理風(fēng)速應(yīng)控制在15?20m/s以內(nèi)。
由此可見，升壓和風(fēng)量的合理選擇是多么重要。
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原標(biāo)題：技術(shù) | 水泥廠窯頭煤粉燃燒器系統(tǒng)節(jié)能改造
水泥廠窯頭煤粉燃燒器系統(tǒng)是新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵工藝裝備，其運行情況直接影響到整個燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定性，同時直接影響水泥企業(yè)主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)和能源消耗指標(biāo)，關(guān)系到水泥生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的發(fā)揮。2020年年底，我公司對2號窯原有窯頭燃燒器系統(tǒng)進行了節(jié)能改造，采用TSD公司生產(chǎn)制造的新型節(jié)能型燃燒器，同時對窯頭一次凈風(fēng)機和煤風(fēng)風(fēng)機進行了優(yōu)化設(shè)計選型，以達到節(jié)能、提產(chǎn)、增效的目的。
1 燒成系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)及原窯頭燃燒器系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)
2號窯燒成系統(tǒng)采用HCF五級預(yù)熱器系統(tǒng)、Φ4.3 m×64 m回轉(zhuǎn)窯及第四代步進式冷卻機，熟料產(chǎn)量（最大值）4 200 t/d，設(shè)計單位熟料熱耗3 182 kJ/kg，無煙煤低位發(fā)熱量23 826 kJ/kg。窯頭燃燒器原采用ZZB公司的ZB-T40型四風(fēng)道煤粉燃燒器，燃燒器能力為200GJ/h（最大為300GJ/h），燃燒器燒煤量為8 600 kg/h（最大為13 000 kg/h）。窯頭燃燒器系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)見表1，羅茨風(fēng)機設(shè)計選型參數(shù)見表2。
表1 窯頭燃燒器設(shè)計參數(shù)
表2 羅茨風(fēng)機設(shè)計參數(shù)
由表1可知，窯頭一次凈風(fēng)（軸流+旋流）設(shè)計比例為入窯空氣量的7.5%，煤風(fēng)設(shè)計比例為入窯空氣量的4.5%，一次空氣總量設(shè)計比例為12%。按上述比例，窯頭一次凈風(fēng)量為5 168 Nm3/h，窯頭煤風(fēng)量為3 101 Nm3/h。按工況溫度20 ℃（羅茨風(fēng)機進口空氣溫度）計算，工況設(shè)計值分別為92.4 m3/min和55.5 m3/min。
由表2可知，兩臺一次凈風(fēng)羅茨風(fēng)機銘牌流量合計為150.2 m3/min，煤風(fēng)羅茨風(fēng)機銘牌流量為69.8 m3/min，三臺風(fēng)機總裝機功率為345 kW。羅茨風(fēng)機銘牌流量比設(shè)計選型值大，過多的一次空氣帶入會導(dǎo)致系統(tǒng)能耗指標(biāo)的上升。
2 改造方案及節(jié)能效果評估
2.1 改造方案
2020年2月對窯頭燃燒器系統(tǒng)進行節(jié)能改造，改造的目標(biāo)：（1）在保持原有燒成系統(tǒng)產(chǎn)量不降低或有所提高的前提下，降低燒成系統(tǒng)的煤耗及電耗；（2）燒成帶窯皮的平整性有改善提高；（3）保持或提高熟料質(zhì)量。本次改造采用NT-9型窯頭燃燒器系統(tǒng)，該燃燒器是結(jié)合高速差原理及計算機數(shù)值模擬技術(shù)優(yōu)化設(shè)計出的產(chǎn)品。其特點是內(nèi)外風(fēng)分別由兩臺羅茨風(fēng)機單獨供風(fēng)，一次風(fēng)總量設(shè)計比例約為8%，羅茨風(fēng)機設(shè)計選型參數(shù)見表3。燃燒器端部結(jié)構(gòu)見圖1，由外向里依次是軸流風(fēng)、煤風(fēng)、旋流風(fēng)和中心風(fēng)風(fēng)道。由于采用了超低一次風(fēng)量、強熱回流、煤粉高濃縮輸送及風(fēng)煤強化混合等技術(shù)，與原燃燒器相比，具有高溫二次風(fēng)被卷入速度更快，煤風(fēng)混合預(yù)熱時間更短，火焰根部溫度更集中的特點，使煤粉在燃燒器出口燃燒速度更快，其火焰形狀更合理，高溫區(qū)更集中，操作更靈活。
表3 新窯頭燃燒器系統(tǒng)羅茨風(fēng)機設(shè)計選型參數(shù)
圖1 新型節(jié)能型窯頭燃燒器頭部圖片
由表3可知，兩臺一次凈風(fēng)（軸流+旋流）設(shè)計比例為入窯空氣量的6%，煤風(fēng)設(shè)計比例為入窯空氣量的2.7%，一次空氣總量設(shè)計比例為8.7%。一次凈風(fēng)羅茨風(fēng)機銘牌流量合計為69.7 m3/min，煤風(fēng)羅茨風(fēng)機銘牌流量為30.5 m3/min，三臺風(fēng)機總裝機功率為165 kW。
2.2 節(jié)能效果評估
2.2.1 理論節(jié)煤量計算
通過使用新型節(jié)能型燃燒器可降低一次空氣總量，按照羅茨風(fēng)機額定能力的80%計算，每天可減少入窯一次空氣標(biāo)況風(fēng)量為（按1個大氣壓，環(huán)境溫度20 ℃計算）：
V=[（原軸流風(fēng)機額定風(fēng)量+原旋流風(fēng)機額定風(fēng)量）×80%+原煤風(fēng)風(fēng)機額定風(fēng)量－（新軸流風(fēng)機額定風(fēng)量+新旋流風(fēng)機額定風(fēng)量） ×80%－新煤風(fēng)風(fēng)機額定風(fēng)量]×60×24×273÷293
=[（58.9+91.3）×80%+69.8－（30.5+39.2）
×80%－30.5]×60×24×273÷293
=139 135（Nm3/d）
將1Nm3空氣從t1=50 ℃（羅茨風(fēng)機出口平均溫度）加熱達到t2=1 050 ℃（二次風(fēng)溫）所需熱值為：
Q吸熱=C2×t2－C1×t1=1.415×1 050－1.298×50=1 420.9（kJ/Nm3）
C2、C1分別為空氣在1 050 ℃和50 ℃時平均比熱容，由GB/T 26281—2010 《水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡、熱效率、綜合能耗計算方法》查知。
每天理論可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤為：
T=V×Q吸熱÷（7 000×4.18×103）=139 135×1 420.9÷（7 000×4.18×103）=6.76（t/d）
窯日產(chǎn)量按生產(chǎn)統(tǒng)計值4 056 t/d計，則每噸熟料理論可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤1.67 kg/t。
2.2.2 理論節(jié)電量計算（不考慮產(chǎn)量增加節(jié)電因素）
所有風(fēng)機負荷均按80%計算，每天理論可節(jié)省電量為：
Q=[（原軸流額定功率+原旋流額定功率+原煤風(fēng)額定功率）×80%－（新軸流額定功率+新旋流額定功率+新煤風(fēng)額定功率） ×80%]×24
=[（160+75+110）×80%－（75+45+45） ×80%]×24
=3 456 （kWh/d）
每噸熟料理論可節(jié)約電量0.85 kWh/t。
3 改造效果
?。?）2020~2020年出磨生料和出磨煤粉對比數(shù)據(jù)分別見表4和表5。
表4 出磨生料數(shù)據(jù)
表5 出磨煤粉數(shù)據(jù)
由表4、表5數(shù)據(jù)可知，從2020年至2020年，出磨生料化學(xué)成分、生料三率值、生料細度等基本保持穩(wěn)定，生料化學(xué)成分中MgO成分有所增加，對生料易燒性改善有所幫助。出磨煤粉2020年燒的是純無煙煤，2020年6月逐步開始無煙煤和煙煤搭配混燒，比例為1∶1。因此，煤粉細度有所放粗，揮發(fā)分從原來的3.04%逐步提高到8.84%，煤炭熱值基本保持穩(wěn)定。
?。?）燒成系統(tǒng)熱工標(biāo)定主要數(shù)據(jù)及改造前后燃燒器系統(tǒng)羅茨風(fēng)機實際運行數(shù)據(jù)對比分別見表6和表7。
表6 燒成系統(tǒng)熱工標(biāo)定主要數(shù)據(jù)
注：按GB/T 26281—2010測試計算。
表7 改造前后窯頭羅茨風(fēng)機實際運行數(shù)據(jù)
從表7可見，一次風(fēng)比例改造后（實測計算值）為9.81%，比改造前降低13.04%；燃燒器系統(tǒng)羅茨風(fēng)機噸熟料電耗為0.61 kWh/t，比改造前實際降低0.88 kWh/t。
?。?） 2020~2020年回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)實際運行對比數(shù)據(jù)見表8。
表8 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)運行對比數(shù)據(jù)
由表8數(shù)據(jù)可知改造后的效果：
?。?）回轉(zhuǎn)窯平均臺時產(chǎn)量從最高163.37 t/h提高到168.93 t/h。
?。?） C1出口平均溫度從最高340~355 ℃降低到325~335 ℃，噸熟料平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗從最低109.27 kg/t降低到107.51 kg/t，噸熟料平均電耗從最低27.33 kWh/t降低到25.42 kWh/t，單位熟料電耗下降因回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量提高好于預(yù)期。
?。?）熟料3 d強度、f-CaO含量保持穩(wěn)定、28 d抗壓強度從最高57.50 MPa提高到58.70 MPa。
另外，燒成帶長厚窯皮問題和過渡帶容易結(jié)圈問題均有顯著改善，窯內(nèi)通風(fēng)狀態(tài)改善，為燒成系統(tǒng)提產(chǎn)降耗創(chuàng)造了有利條件。
作者單位：福建省泉州美嶺水泥有限公司
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洗煤用羅茨鼓風(fēng)機異響原因及解決方法
洗煤用羅茨鼓風(fēng)機風(fēng)量不足的解決辦法：
1.調(diào)整進口壓力值達到規(guī)定值；
2.清除羅茨風(fēng)機進出口的障礙物，保持暢通
3.更換葉輪或者調(diào)整羅茨風(fēng)機間隙；
4.拉緊皮帶增加張力；
5.修復(fù)或著更換管道首先，電機已超電流，而風(fēng)機調(diào)節(jié)門開度。
解決方法：
1.選型原因。選型不合適，風(fēng)機型號性能與實際需要不相符，效率較低都會導(dǎo)致風(fēng)力不足。
2.安裝原因。調(diào)節(jié)門裝反或者較大的配合間隙會降低風(fēng)機性能。
3.系統(tǒng)原因。系統(tǒng)管道布置不合理會對羅茨鼓風(fēng)機的性能產(chǎn)生直接影響。
4.運行原因。燃燒煤質(zhì)與設(shè)計煤質(zhì)之間有較大的差距。風(fēng)機調(diào)節(jié)門開度指示不正確也會導(dǎo)致風(fēng)力不足，對調(diào)節(jié)門開度進行調(diào)整就可解決這類問題。
5.設(shè)計原因。設(shè)計參數(shù)較小，實際運行大于設(shè)計參數(shù)，導(dǎo)致設(shè)備無法滿足負荷。
6.制造原因。制造水平以及使用磨損都會對葉片造成不同程度的磨損，導(dǎo)致風(fēng)力與效率的降低。羅茨鼓風(fēng)機的風(fēng)力不足，對于用戶來說會造成一定的損失，且長時間風(fēng)力不足對于設(shè)備本身也會產(chǎn)生不良的影響，因此提醒用戶對以上問題加以注意，有效改善避免這方面的故障帶來的損失。
洗煤用羅茨鼓風(fēng)機異響原因：
常見的原因是管道堵塞，風(fēng)機出口不通暢，壓力升高，電機過電壓過載，羅茨鼓風(fēng)機電流表上升。
如果羅茨鼓風(fēng)機潤滑不足，鼓風(fēng)機將在缺油狀態(tài)下繼續(xù)運轉(zhuǎn)，葉輪故障摩擦和齒輪磨損會相互增加，增加電機負荷，增加電機負荷，加速損失。
例如，如果止回閥的安裝被反轉(zhuǎn)并且閘閥沒有完全打開，則電流過載可能是個問題。這種操作會導(dǎo)致電機瞬間燃燒，必須在運行過程中按規(guī)定進行。不要隨便造成不必要的問題。
風(fēng)機本身存在質(zhì)量問題，并且在安裝羅茨鼓風(fēng)機時，許多部件會分開，導(dǎo)致額外的摩擦，某些部件可能損壞，或者電機負載可能增加，并且保險絲可能會熔斷。
洗煤用羅茨鼓風(fēng)機的通風(fēng)管道使用時間長了可能會堵塞，這時就需要清理，或者更換管道。風(fēng)機的皮帶松動導(dǎo)致皮帶打滑，所以噪聲很大，此時我們只要緊緊皮帶，這樣也會解決噪音大的問題。羅茨鼓風(fēng)機使用時間長了可能灰塵會很多，這樣也會導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機工作時聲音過大，此時可以進行風(fēng)機的清理，這樣可以減小風(fēng)機的噪聲。
洗煤用羅茨鼓風(fēng)機降溫方法：
1.一般羅茨風(fēng)機都有隔音設(shè)備。夏季，打開隔音罩門。隔音罩形成一個郵件的空間，以提高環(huán)境溫度，從而增加進氣溫度和出口溫度。許多帶有隔音罩的羅茨風(fēng)機夏季入口溫度高于45度。
2.洗煤用羅茨鼓風(fēng)機安裝在室內(nèi)?？梢园惭b有條件的空調(diào)。不用擔(dān)心空調(diào)和電費。由于電機溫度上升10度，因此預(yù)期壽命要短得多。因此，室內(nèi)空調(diào)可以延長設(shè)備的使用壽命并降低出口溫度。
3.降低入口和出口壓力有助于降低溫度。
4.減少管道彎曲，以盡量減少管道壓力損失和其他壓力損失。
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