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    一、 我國水泥行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

    近幾年，在國家宏觀政策的大力支持下，隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展，北京奧運會、上海世博會等項目的拉動、加上新農(nóng)村建設(shè)和城市化的持續(xù)進行，大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)得以全面展開。水泥行業(yè)本身是個周期性行業(yè)，周期大概在5年左右。隨著2005年跌入谷底，新一輪周期再次開始，至少到2010年將以每年1億噸產(chǎn)能高速增長。

    水泥企業(yè)是高耗能、高污染企業(yè)，在當?shù)囟际悄芎暮臀廴敬髴?，?jié)能、環(huán)保重點監(jiān)測單位，其中所需煤耗約占全國的15%。受市場需求的拉動，淘汰落后產(chǎn)能政策的調(diào)控，企業(yè)自身市場競爭的需要和水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備的進步，新型干法水泥的生產(chǎn)方式得到大力推廣應(yīng)用。

    以往干法中空窯、濕法窯和立窯水泥生產(chǎn)每噸能耗約為新型干法水泥生產(chǎn)方法的1倍，粉塵排放量是新型干法的100倍。水泥行業(yè)采用新型干法在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、單位能耗、除塵降噪等各項指標均大幅提高，節(jié)約了大量的水資源，煤耗和電耗均大幅降低。但與國外先進國家相比，我國水泥行業(yè)無論在生產(chǎn)工藝、單位能耗等方面還有一定的差距，這也為變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于我國水泥行業(yè)創(chuàng)造了商機。
 
    二、   水泥生產(chǎn)工藝

    1、水泥的定義：

    凡細磨物料，加適量水后，成塑性漿狀，即能在空氣中硬化，又能在水中硬化的水硬性膠凝材料，并能把沙石等材料牢固地膠結(jié)在一起的叫水泥。

    一般來講，水泥行業(yè)生產(chǎn)的是硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥是一種細致的、通常為灰色的粉末，它由鈣 （石灰石 ）、 硅酸鹽、鋁酸鹽 （ 黏土 ） 以及鐵酸鹽組成。
 
    2、生產(chǎn)過程劃分：

    1）礦山開采物料經(jīng)過破碎機得到原料；

    2）各種物料經(jīng)過研磨、配合、均化成為生料；

    3）生料和煤粉經(jīng)過烘干、預(yù)熱后送到回轉(zhuǎn)窯在1450 ℃下煅燒成為熟料；

    4）熟料經(jīng)過冷卻送到球磨機研磨成為水泥成品；

    通俗的講就是“兩磨一燒”，生料制備、熟料煅燒、水泥粉磨。
 
    3、水泥生產(chǎn)工藝流程圖（摘自中國建材網(wǎng)）


    三、水泥行業(yè)風機系統(tǒng)運行簡介

    在水泥生產(chǎn)設(shè)備各系統(tǒng)中，物料的儲藏、運輸和計量系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較小，大多為低壓設(shè)備；物料的破碎、研磨系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較大，多為高壓設(shè)備，但生產(chǎn)工藝要求粗放基本不需要調(diào)節(jié)，一般采用功率因數(shù)補償和提高裝置即可；風機系統(tǒng)設(shè)備較多、功率較大、多為高壓設(shè)備，生產(chǎn)工藝要求較高，調(diào)節(jié)空間比較大，適合采用高壓變頻實施節(jié)能改造。以下對風機系統(tǒng)作重點介紹：
 
    1、風機系統(tǒng)的作用：

    1）熱量回收：

    高溫熟料的冷卻過程實現(xiàn)熱量回收，例如：篦冷風機回收大約30%熱量。

    2）余熱利用：

    將回收的熱量用于發(fā)電，生料的預(yù)熱，煤粉和空氣的預(yù)熱。例如：高溫風機

    3）增氧助燃：

    煅燒過程的增氧助燃，例如：窯頭、窯尾風機

    4）粉塵回收：

    將空氣中的粉塵回收再利用，例如：煤粉、原料、熟料、水泥的除塵風機。

    5）物料篩選：

    將顆粒度不同原料分別輸送到上、下級工序，例如：原料磨、煤磨、水泥磨風機。
 
    2、風機系統(tǒng)的控制

    1）設(shè)計存在余量

    生產(chǎn)設(shè)備各系統(tǒng)之間需要密切配合，考慮到系統(tǒng)安全及設(shè)備效率變化，風機系統(tǒng)的設(shè)計選型是按照滿負荷狀態(tài)，并留有較大余量。

    2）生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)

    在水泥行業(yè)生產(chǎn)過程中，由于原料、氣候和產(chǎn)量的變化，實際工況出入較大，需要調(diào)整風量、風壓。

    3）傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法

    風機一般采用入口擋板開度控制，也有通過液力耦合器或者水電阻裝置調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)風量、風壓的調(diào)節(jié)。
 
    四、 水泥行業(yè)風機系統(tǒng)高壓變頻節(jié)能的優(yōu)勢

    傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法大量電能消耗在檔板、閥門阻力，液力耦合器機械損耗和水電阻內(nèi)部發(fā)熱上，雖然也有不同程度的節(jié)電效果，相對來講是一種經(jīng)濟效益差、能耗大、設(shè)備損壞頻繁、維修難度大、運行費用高的落后辦法。

    通過變頻調(diào)速降低風機轉(zhuǎn)速，使風機處于高效運行狀態(tài)，接近最理想效率曲線，節(jié)能效果最佳。
 
    1、傳統(tǒng)調(diào)節(jié)存在的問題

    1）采用擋板調(diào)節(jié)時，大量的能量損耗在擋板的截流過程中。

    2）采用擋板調(diào)節(jié)時，介質(zhì)對擋板閥門和管道沖擊較大，設(shè)備損壞嚴重。

    3）擋板執(zhí)行機構(gòu)一般為大力矩的電動執(zhí)行器，故障較多，不能適應(yīng)長期頻繁調(diào)節(jié)。 

    4）擋板動作遲緩，手動時人員不易操作，調(diào)節(jié)線性度差，閉環(huán)自動控制較難，動態(tài)性能不理想，操作不當會造成風機震動。

    5）異步電動機直接起動時電流一般達到電機額定電流的6-8倍，對電網(wǎng)沖擊較大，引起電機發(fā)熱，強大的沖擊轉(zhuǎn)矩影響電機和風機的機械壽命。

    6）繞線式電機采用水電阻起動或調(diào)速，設(shè)備復雜，可靠性低。

    7）液力耦合器調(diào)速，體積大、噪聲大、調(diào)速范圍窄、效率低、油系統(tǒng)維護復雜。
 
    2、采用變頻調(diào)速的優(yōu)點

    1） 變頻調(diào)速節(jié)約了原來在擋板截流的能量損耗或液力耦合器機械損耗和水電阻內(nèi)部發(fā)熱的能量損耗。 
　
    2） 實現(xiàn)軟起動，對電網(wǎng)和機械負載的沖擊大大減小，延長了電機和風機的壽命。

    3） 風機低于額定轉(zhuǎn)速運行，降低了介質(zhì)對風機扇葉和擋板的磨損，降低了軸承、密封的損壞，減少了維護工作量，電機運行時振動和噪聲明顯降低。

    4） 采用變頻調(diào)速，方便自動調(diào)節(jié)，進行閉環(huán)控制，利用調(diào)節(jié)器輸出的4-20mA信號，通過變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，線性度較好，動態(tài)響應(yīng)快，風量調(diào)節(jié)平穩(wěn)，使設(shè)備在更經(jīng)濟的狀態(tài)下安全穩(wěn)定運行。
 
    五、 風機系統(tǒng)采用高壓變頻節(jié)能效益明顯

    目前，水泥行業(yè)的競爭非常激烈，企業(yè)在不斷發(fā)展壯大中，生產(chǎn)規(guī)模是其中之一，關(guān)鍵還是制造成本的競爭。在生產(chǎn)運營各項成本中，電動機電耗約占成本的30％。以日產(chǎn)5000噸新型干法水泥生產(chǎn)線為例，風機裝機容量約為13000kW，約占總裝機功率的35%，耗電量約占廠用電量30%～40%。根據(jù)具體情況，風機采用變頻調(diào)速節(jié)電率在20%-40%之間，通常1年半到2年左右即可收回變頻器的設(shè)備投資。

    相關(guān)行業(yè)資料顯示，中國前12大水泥企業(yè)的產(chǎn)量只占國內(nèi)生產(chǎn)總量的25%，而國際上少數(shù)幾家水泥公司就提供了除中國市場外全球水泥需求量的60%。為了提高我國水泥行業(yè)的競爭力，國家重點扶持中國建材、海螺水泥、冀東水泥、山水水泥、中聯(lián)水泥、華新水泥、天瑞水泥、祁連山水泥、金隅水泥等集團公司對行業(yè)進行整合，并將節(jié)能降耗作為硬性指標強制執(zhí)行，這為我國水泥行業(yè)采用新技術(shù)、新工藝升級換代提供了大量的商機。值得一提的是現(xiàn)在國內(nèi)新設(shè)計的干法水泥生產(chǎn)線，重要系統(tǒng)的風機、水泵、篦冷機、選粉機等均采用了變頻調(diào)速。