一、 我國水泥行業(yè)發(fā)展現狀

    近幾年，在國家宏觀(guān)政策的大力支持下，隨著(zhù)國民經(jīng)濟高速發(fā)展，北京奧運會(huì )、上海世博會(huì )等項目的拉動(dòng)、加上新農村建設和城市化的持續進(jìn)行，大規?；A設施建設得以全面展開(kāi)。水泥行業(yè)本身是個(gè)周期性行業(yè)，周期大概在5年左右。隨著(zhù)2005年跌入谷底，新一輪周期再次開(kāi)始，至少到2010年將以每年1億噸產(chǎn)能高速增長(cháng)。

    水泥企業(yè)是高耗能、高污染企業(yè)，在當地都是能耗和污染大戶(hù)，節能、環(huán)保重點(diǎn)監測單位，其中所需煤耗約占全國的15%。受市場(chǎng)需求的拉動(dòng)，淘汰落后產(chǎn)能政策的調控，企業(yè)自身市場(chǎng)競爭的需要和水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備的進(jìn)步，新型干法水泥的生產(chǎn)方式得到大力推廣應用。

    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，節約了大量的水資源，煤耗和電耗均大幅降低。但與國外先進(jìn)國家相比，我國水泥行業(yè)無(wú)論在生產(chǎn)工藝、單位能耗等方面還有一定的差距，這也為變頻節能技術(shù)應用于我國水泥行業(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在一起的叫水泥。

    一般來(lái)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(guò)程劃分：

    1）礦山開(kāi)采物料經(jīng)過(guò)破碎機得到原料；

    2）各種物料經(jīng)過(guò)研磨、配合、均化成為生料；

    3）生料和煤粉經(jīng)過(guò)烘干、預熱后送到回轉窯在1450 ℃下煅燒成為熟料；

    4）熟料經(jīng)過(guò)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(fēng)機系統運行簡(jiǎn)介

    在水泥生產(chǎn)設備各系統中，物料的儲藏、運輸和計量系統設備較多、功率較小，大多為低壓設備；物料的破碎、研磨系統設備較多、功率較大，多為高壓設備，但生產(chǎn)工藝要求粗放基本不需要調節，一般采用功率因數補償和提高裝置即可；風(fēng)機系統設備較多、功率較大、多為高壓設備，生產(chǎn)工藝要求較高，調節空間比較大，適合采用高壓變頻實(shí)施節能改造。以下對風(fēng)機系統作重點(diǎn)介紹：
 
    1、風(fēng)機系統的作用：

    1）熱量回收：

    高溫熟料的冷卻過(guò)程實(shí)現熱量回收，例如：篦冷風(fēng)機回收大約30%熱量。

    2）余熱利用：

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

    3）增氧助燃：

    煅燒過(guò)程的增氧助燃，例如：窯頭、窯尾風(fēng)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(fēng)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(fēng)機。
 
    2、風(fēng)機系統的控制

    1）設計存在余量

    生產(chǎn)設備各系統之間需要密切配合，考慮到系統安全及設備效率變化，風(fēng)機系統的設計選型是按照滿(mǎn)負荷狀態(tài)，并留有較大余量。

    2）生產(chǎn)需要調節

    在水泥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，由于原料、氣候和產(chǎn)量的變化，實(shí)際工況出入較大，需要調整風(fēng)量、風(fēng)壓。

    3）傳統調節方法

    風(fēng)機一般采用入口擋板開(kāi)度控制，也有通過(guò)液力耦合器或者水電阻裝置調整電機轉速，實(shí)現風(fēng)量、風(fēng)壓的調節。
 
    四、 水泥行業(yè)風(fēng)機系統高壓變頻節能的優(yōu)勢

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

    通過(guò)變頻調速降低風(fēng)機轉速，使風(fēng)機處于高效運行狀態(tài)，接近最理想效率曲線(xiàn)，節能效果最佳。
 
    1、傳統調節存在的問(wèn)題

    1）采用擋板調節時(shí)，大量的能量損耗在擋板的截流過(guò)程中。

    2）采用擋板調節時(shí)，介質(zhì)對擋板閥門(mén)和管道沖擊較大，設備損壞嚴重。

    3）擋板執行機構一般為大力矩的電動(dòng)執行器，故障較多，不能適應長(cháng)期頻繁調節。 

    4）擋板動(dòng)作遲緩，手動(dòng)時(shí)人員不易操作，調節線(xiàn)性度差，閉環(huán)自動(dòng)控制較難，動(dòng)態(tài)性能不理想，操作不當會(huì )造成風(fēng)機震動(dòng)。

    5）異步電動(dòng)機直接起動(dòng)時(shí)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，強大的沖擊轉矩影響電機和風(fēng)機的機械壽命。

    6）繞線(xiàn)式電機采用水電阻起動(dòng)或調速，設備復雜，可靠性低。

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

    1） 變頻調速節約了原來(lái)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部發(fā)熱的能量損耗。 
　
    2） 實(shí)現軟起動(dòng)，對電網(wǎng)和機械負載的沖擊大大減小，延長(cháng)了電機和風(fēng)機的壽命。

    3） 風(fēng)機低于額定轉速運行，降低了介質(zhì)對風(fēng)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(shí)振動(dòng)和噪聲明顯降低。

    4） 采用變頻調速，方便自動(dòng)調節，進(jìn)行閉環(huán)控制，利用調節器輸出的4-20mA信號，通過(guò)變頻器調節電機轉速，線(xiàn)性度較好，動(dòng)態(tài)響應快，風(fēng)量調節平穩，使設備在更經(jīng)濟的狀態(tài)下安全穩定運行。
 
    五、 風(fēng)機系統采用高壓變頻節能效益明顯

    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)規模是其中之一，關(guān)鍵還是制造成本的競爭。在生產(chǎn)運營(yíng)各項成本中，電動(dòng)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(xiàn)為例，風(fēng)機裝機容量約為13000kW，約占總裝機功率的35%，耗電量約占廠(chǎng)用電量30%～40%。根據具體情況，風(fēng)機采用變頻調速節電率在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)量只占國內生產(chǎn)總量的25%，而國際上少數幾家水泥公司就提供了除中國市場(chǎng)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(diǎn)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(jìn)行整合，并將節能降耗作為硬性指標強制執行，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。值得一提的是現在國內新設計的干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，重要系統的風(fēng)機、水泵、篦冷機、選粉機等均采用了變頻調速。