1 前言
我公司5000t/d水泥熟料生产线有A、B两台相同配置的HRM3400B生料立磨（以下简称“立磨”），立磨主电机功率1800kW，磨盘直径ϕ4580mm、转速28.5r/min，磨盘衬板为碗状，4个磨辊为轮胎状，设计台时产量220t/h，循环风机电机功率2240kW，风压（全压）10000Pa，处理风量500000m3/h。HRM3400B立磨系统主机设备参数见表1。2018年，立磨实际台时产量约238t/h，窑尾排放废气氧含量达6.8%~7.0%，综合电耗约16kW·h/t，电耗相比同行业先进指标偏差较大。为降低立磨能耗，节约生产成本，公司对此两台立磨进行了节能降耗改造，取得了较好的改造效果。
2 立磨电耗偏高原因分析
2.1 立磨本体及旋风筒阻力大
HRM3400B生料立磨正常运行过程中，磨机本体压差约8000Pa，旋风筒压差约1500Pa，立磨本体、旋风筒压差偏高，导致循环风机及尾排风机拉风偏大，设备运行功率高，运行阻力偏大。
2.2 入磨物料综合水分大
水泥熟料生产所用原材料主要包括硅质原料（砂岩）、铝质原料（湿粉煤灰及页岩）、铁质原料（铜渣）等，原材料通过皮带输送至生料库内，通过计量秤配料。其中，湿粉煤灰水分约24%，铜渣水分约11%，砂岩、页岩水分约7%，入磨物料综合水分约3%，整体水分偏大。物料进入立磨磨头仓后，由磨头仓下部计量秤经入料溜子输送至锁风喂料转子秤，再经入磨溜子进入立磨粉磨。计量秤进入锁风喂料转子秤的入料溜子角度为90°，转子秤入磨溜子角度为50°。
物料进入入磨溜子后，由于物料综合水分大，溜子角度偏小，细粉料极易在溜子底部堆积，导致入磨溜子频繁堵塞而故障停机。连续雨天时，入磨溜子需每4h清理一次，严重影响立磨的稳定运行且能耗较高。
2.3 系统漏风量大
回转窑窑尾烟囱在线氧含量偏高，达6.8%~7.0%，说明高温风机至窑尾烟囱段漏风点多，漏风量偏大，尾排风机拉风加大，设备能耗偏高。利用手持式气体分析仪对高温风机至窑尾烟囱段进行全面标定可知，主要漏风点集中在立磨排渣溜子、立磨磨辊密封、尾排风机、循环风机及旋风筒壳体、法兰、检测孔等位置。
2.4 设备运行效率低
该水泥生产线已投入运行10年以上，部分设备运行时间长，故障率高，运行效率偏低。其中，立磨旋风筒下部铰刀及增湿塔下部电动翻板阀故障频繁且能耗偏高，每台立磨配备4台铰刀，耗电量达22kW/h。窑尾袋收尘器内部锈蚀严重，风室之间锈蚀穿孔，造成袋收尘器内部蹿风，收尘效率低，尾排风机能耗增加。
2.5 日常管控存在缺陷
生产线运行时，日常管控存在立磨操作员成本意识不足、发现问题不及时处理、开停机操作水平参差不齐等问题，均会造成设备空运转和能源浪费。另外，原材料堆场物料存储空间有限，导致原材料进厂后存储时间短，使用时物料水分偏高，不利于生产稳定运行。
3 节能降阻改造措施
3.1 优化旋风筒进风口结构，在入磨热风管处新增一根热风管，降低立磨系统运行阻力
(1)将A立磨现有4个旋风筒出风口垂直段全部缩短1m,将旋风筒进风口及上壳体整体加高1m,加高后的旋风筒内筒相应加长1m,旋风筒加高改造示意如图1所示。改造后，进入旋风筒风道的截面积增加，管道内部风速降低，旋风筒压差降低，循环风机及尾排风机运行功率降低。
(2)在现有立磨对向布置的入磨热风管90°位置增加一路热风进口，在入磨热风管分叉处，各引一路热风至增加的热风管入口。立磨新增热风管示意如图2所示。
改造后，入磨热风整体通风面积增加，热风分布均匀，立磨本体阻力明显降低。
采取加高旋风筒进风口及上壳体、加长内筒、优化热风管道等措施进行降阻改造后，磨机压差由7857Pa降至7674Pa,降低了183Pa;旋风筒进出口压差降低了398Pa,旋风筒阻力降低明显；循环风机电流降低了22.2A,耗电量降低70kWh,立磨分布电耗降低约0.29kW·h/t。立磨系统改造前后主要参数对比见表2。
3.2 增大入磨溜子角度，解决结壁堵料问题
2020年，两台立磨曾多次因入磨溜子结壁堵料而故障停机。公司在入磨溜子处增加了空气炮，在入磨溜子底部增加了热风风箱并调整了原材料配比，但均未有效解决堵料问题。2021年，公司利用淡季检修时机，再次对入磨溜子进行了改造，将入磨溜子上部转子秤向入磨溜子方向移动500mm,使转子秤上部进料溜子角度由90°改为65°,同时保持转子秤入磨溜子下部与磨机相连接位置不变，尽可能提高入磨溜子上部，增加入磨溜子角度，将转子秤入磨溜子角度由50°改为62°。改造后，转子秤入磨溜子走料正常，未出现过结壁堵塞情况，有效解决了入磨溜子堵料问题，系统台时产量及电耗稳定。转子秤安装示意见图3。
3.3 全面排查治理系统漏风现象，降低在线窑尾排放废气氧含量
2021年，采取定期排查治理系统漏风、在线更换上壳体不锈钢材料、在排渣皮带机尾部增加缓冲箱、改造磨辊密封等措施，全面治理系统漏风现象。改造后，同比2020年，在线窑尾排放废气氧含量降至4.8%~5.2%,回转窑台时产量提高13.56th,在高温风机拉风同比增大的情况下，尾排风机拉风仍为降低状态，尾排风机电耗降低19.88kW/h。
3.3.1 在排渣皮带机尾部增设缓冲箱
在排渣皮带机尾部增设含计量传感器的缓冲箱，立磨排渣经排渣溜子进入缓冲箱称重；根据称重数据，调整排渣皮带传动电机变频器频率及皮带运行速度；通过PID程序控制，保证缓冲仓内物料量始终保持在设定范围内。改造后，实现了以料锁风，消除了排渣溜子漏风现象的良好效果。排渣缓冲箱照片见图4,排渣皮带锁料示意见图5。
3.3.2 磨辊采用内部迷宫式新型密封罩
拆除原磨辊密封罩上的密封套和立磨筒体上的活动套，更换为内部迷宫式新型密封罩，一端与磨辊密封罩焊接固定，另一端用法兰片与磨辊本体焊接，罩内形成环形密封气室。改造后，磨辊日常运行漏风量明显降低。磨辊密封改造前后对比见图6。
3.3.3 改造旋风筒下部压力铰刀
生料立磨旋风筒下部原为4个压力铰刀，维修量大，且存在堵料故障停机风险。改造时，将立磨旋风筒下部压力铰刀及分格轮、增湿塔下部电动翻板阀、尾排风机下部分格轮全部拆除，更换为9个无动力翻板阀。旋风筒下部压力铰刀改造后照片见图7。
改造后，旋风筒锁风效果及运行良好，立磨系统每小时可节约用电47kW,其中，A、B磨各节电22kW,增湿塔电动阀门节电3kW,两磨电耗均降低0.09kW·h/t。立磨系统按每年运行6000h、电价0.55元/kW-h计算，每年可节约电费约12.42万元。另外，在改造所使用的9个无动力翻板阀中，仅1个为外购，其余8个为自行制作，可以节约采购费用约16万元。
3.3.4 在线更换窑尾收尘器壳体材质
窑尾收尘器壳体锈蚀严重，上壳体锈蚀穿孔较多，漏风量大。根据窑尾收尘器结构，在停窑检修期间，将32个气缸室全部更换为不锈钢材质，另外，对盖板框架及隔板实施在线维修，也更换为不锈钢材质，维修前需关闭进风口阀门，每次维修1个气缸室。改造后，解决了窑尾收尘器壳体漏风及防腐问题，有效提升了窑尾收尘器运行效率，降低了尾排风机运行能耗。
3.4 加强管控，优化操作
定期组织操作员培训，提升操作员操作水平及成本意识；定期核查设备运行曲线，加强日常监督管控，减少设备空运转情况；制定操作员日常检查制度，分片区检查立磨系统漏风漏气情况，根据检查结果，制定解决方案。
4 改造效果
2018~2022年磨机台时产量和电耗变化情况见表3。
通过采取瓶颈部位改造、系统操作优化、漏风治理、耗能设备改造等节能降阻措施，有效降低了生料立磨电耗，降低了生产成本，取得了较好改造效果。两台HRM3400B生料立磨2022年电耗比2018年分别降低了2.63kW·h/t、1.93kW·h/t,每台立磨年产量按150万吨计算，电价按0.55元/度计算，2台立磨每年可节约电量376.21万元。
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