水泥廠應急電源的設置范圍及應用分析
水泥行業(yè)由多個相互關聯(lián)的獨立系統(tǒng)組成,運行中一旦出現(xiàn)突然供電間斷的情況,輕則可能會造成設備不能及時重新啟動,重則可能會造成重大的設備與人員的事故及經濟損失等。因此,水泥廠在設計之初,考慮應急電源的設置及其所涵蓋的范圍,是一項非常重要的設計與技術工作。同時,通過設計的原理分析,對于在運行企業(yè)的生產人員,也有一定的指導性意義,可以使其更好地了解可能出現(xiàn)的安全問題,做好防范措施。
水泥廠應急電源的涵蓋范圍,主要由工藝專業(yè)確定,少部分由電氣專業(yè)、公用專業(yè)完成。其中,各子項的應急電源范圍,由負責該子項的設計者進行落實后,交由專業(yè)負責人匯總,并集中向電氣專業(yè)進行提資。本文針對水泥行業(yè)的各個設計系統(tǒng),分別介紹其應急電源的設置,并進行有針對性的應用與分析。對于在運行企業(yè),對生產影響較大的應急電源,在設計階段都應該會給予了較為充分的考慮。只是一些小的、不易引起較大風險的部位,容易出現(xiàn)紕漏。對于在運行企業(yè),因為不太可能再增加應急電源的控制點,本文也介紹了一些簡便易行的方案,對其進行一些臨時性的控制或處理。
1 原料準備系統(tǒng)
指自破碎機至原料配料站,包括配料站及配合料輸送系統(tǒng)。
1.1 減速機潤滑
在該系統(tǒng)的子項中,驅動系統(tǒng)的減速機,生產中,其潤滑油要使用低溫潤滑油,也就不再需要設置加熱器。同時,因為該部分子項在生產中有著較大的獨立性,因此,即便有部分需要設置加熱器的設備,也不需要連接應急電源。主電源接通后,再進行加熱也不會影響本系統(tǒng),以及相關聯(lián)系統(tǒng)的啟動、運行。
1.2 水電阻的水箱
在寒冷地帶,需要設有應急電源(此項要求屬于電氣專業(yè)的范疇,以下同),防止結凍。如果在運行企業(yè)未對其設置有應急電源,在處于寒冷時段發(fā)生斷電時,可以對其進行一些保溫措施,防止結凍亦可。
2 生料粉磨與生料儲存系統(tǒng)
2.1 閥門
斷電時,ID風機依然需要排放出少量的高溫廢氣(包括應急電源啟動之后),為使來自ID風機的高溫氣體不至進入粉磨系統(tǒng),就必須保證:突然發(fā)生停電時,設置于磨機進、出風口的管道上的閥門可以關閉。因此,需要為其設置應急電源。兩個閥門分別位于磨機進出風管之上,以便將粉磨系統(tǒng)(不僅僅是磨機本體)完全隔斷在一個獨立的范圍內(相對于ID風機與窯尾除塵器)。
生產中,如果這兩個閥門中的一個或兩個臨時出現(xiàn)問題,或者未設置有應急電源。在系統(tǒng)斷電處理過程中,需要注意觀察磨機的進出風口處測點的壓力值,一旦出現(xiàn)正壓(哪怕是微正壓),就表示管道內有多余的廢氣未被及時排出,需要及時進行處理。如,嚴禁檢修人員進入磨內、加大窯尾風機的排風量等。
如果采用打開點火煙囪的方式進行排風,這兩個閥門也可以不設置應急電源。
當然,如果閥門設計為“斷電自關”形式的,就不需要連接應急電源了。但“斷電自關”形式的閥門非常昂貴,一般都在幾十萬元左右(包括斷電自開形式的閥門),所以大多不予使用。
2.2 減速機油站、高壓泵(液壓站)
2.2.1 立磨與輥壓機系統(tǒng)
斷電時不需要啟動稀油站與液壓站,不需要設置應急電源。
2.2.2 管磨機系統(tǒng)
需要為減速機稀油站和稀油站高壓泵設置應急電源。
斷電時,需要立即啟動減速機稀油站與稀油站高壓泵,否則將會對磨機、減速機及磨機的軸瓦等產生一定的破壞性作用。因此,這一項的應急電源是必須具備的。
2.3 生料入庫系統(tǒng)和生料庫本體
不需要設置應急電源。
3 燒成系統(tǒng)
3.1 窯喂料系統(tǒng)
1)部分業(yè)主要求為窯喂料提升機設置應急電源,以便在停電時,將留存于提升機內的物料返回到生料儲庫內,以防止提升機在重新啟動時,因為內部有存料、重載而難以啟動。但實際上,因為應急電源啟動一般需要8min左右的時間,所以,這時再給窯喂料提升機設計應急電源,已經沒有任何意義。我們只需要保證該提升機可以滿足重載啟動即可滿足設計與生產需求。因此,窯喂料提升機是不需要設置應急電源的。
2)潤滑泵
預熱器頂部喂料閘閥,突然停電時,要求立即將物料打回均化庫,所以,設計上都是采用運行快速的氣動閥,可以實現(xiàn)斷電自關,也就不需要考慮應急電源。
3.2 預熱器及窯尾廢氣處理系統(tǒng)
3.2.1 高溫ID風機
1) 風機輔傳
燒成系統(tǒng)遭遇突然停機時,依然需要將燒成系統(tǒng)內的部分高溫氣體排出。所以,需要為ID風機的輔傳設置應急電源,以保持風機可以低速旋轉運行。
在運行企業(yè)中的ID風機的輔傳未設置有應急電源的,可以啟動預熱器頂部的點火煙囪(如果有)。斷電時,將點火煙囪打開,保證廢氣可以排出亦可。
2)潤滑泵
如果風機是強制潤滑,潤滑泵也應配置應急電源,以保證輔傳運行時,依然可以起到潤滑作用。對于在運行企業(yè)未對潤滑泵設置應急電源時,考慮到此時風機轉速較低,可以單獨對其另設一種非強制性的潤滑手段,如人工注油等。
3)水電阻的水箱
在寒冷地帶,需要設有應急電源,同1.2節(jié)。
3.2.2 預熱器下行管道上的冷風閥
預熱器下行管道上的冷風閥,有時需要啟動,以降低廢氣溫度,需要設置應急電源。但是,如果使用點火煙囪來排風降溫,該閥門可以不設置應急電源。
3.2.3 分解爐燃燒器風機
突然停機時,分解爐內容易出現(xiàn)短暫的正壓,“回火”會燒毀連接燃料、助燃氣體的管道,因此必須要啟動該風機。正常停機時,該風機也需要運行一段時間后再停機,也是為了保護軟連接管道。因此,必須為其設置應急電源。
3.2.4 氣體分析儀
部分國外業(yè)主要求氣體分析儀在斷電急停時,仍然能夠維持氣體分析儀的正常工作。所以,需要配置應急電源。有些氣體分析儀內置了UPS作為應急電源,則不再需要配置。國內一般都不做此項要求(沒有必要性),因此可以不對氣體分析儀設置應急電源,尤其是已經在運行的企業(yè)。
3.2.5 高溫管道上的冷風閥
1)處于ID風機和窯尾除塵器之間的管道上的閥門,可防止熱風未經降溫直接進入除塵器。在生產企業(yè),使用點火煙囪,或者在ID風機進口風管上的閥門已經設計有應急電源的情況,可以不考慮再為該閥門設置應急電源。但點火煙囪、ID風機進風口管道上的冷風閥,以及ID風機與窯尾除塵器之間管道上的冷風閥,此三者必須有一個可以通過應急電源來工作。
2)來自窯頭接力風機(如果有)進入除塵器的管道上的閥門,可防止熱風未經降溫直接進入窯頭除塵器。考慮到緊急停電時,回轉窯慢轉,進入到冷卻機的熟料量大幅降低,冷卻機也僅有一室風機運行,熱風量及其溫度可以得到有效控制,因此此處的應急電源配置并不做強制性要求。但該閥門沒有設置應急電源時,在突然停電情況下,需要密切注意除塵器進口風溫,保證其在要求的限度下工作。
3.3 窯中
3.3.1 窯輔傳與抱閘機構
輔傳需要應急電源,以保證回轉窯可以在停電后,依然可以保持緩慢轉動,防止因其處于高溫狀態(tài)而發(fā)生彎曲、變形。抱閘是為了停機時設備的穩(wěn)固,所以也是需要應急電源的。這兩項都是必須設置有應急電源的。
3.3.2 主減速機稀油站
國內的設計一般是不需要應急電源的(因為不是高速轉動,而且設計有油池),但部分國外業(yè)主依然要求其必須設置有應急電源。對于在運行企業(yè),如果沒有設置有應急電源,需要與設備供應商進行協(xié)商、確定,以確保其運行的安全性。
3.3.3 液壓擋輪油泵
回轉窯在慢轉或停窯期間,為了防止其產生竄動,需要液壓擋輪處于工作狀態(tài)。這里必須設置有應急電源。
3.3.4 窯尾密封油泵與大齒圈油泵
突然停電后,回轉窯依然需要通過應急電源進行慢轉,所以窯尾密封油泵、大齒圈油泵也需要能夠繼續(xù)工作。這里必須設置有應急電源。
3.4 窯頭燃燒器風機
同3.2.3分解爐燃燒器風機。突然停窯時,窯內很容易出現(xiàn)短暫的正壓,容易造成燃燒器回火。所以,事故風機需要啟動運行,就需要設置應急電源。
3.5 篦冷機系統(tǒng)
3.5.1 篦冷機一室風機及其脈噴閥與執(zhí)行機構
此時窯內依然有大量的高溫熟料,隨著回轉窯的繼續(xù)慢轉,進入篦冷機的熟料需要繼續(xù)冷卻。但因為回轉窯是慢轉,進入到冷卻機的熟料量大幅降低,所以此時僅僅需要一室風機及其關聯(lián)系統(tǒng)(脈噴閥與執(zhí)行機構)啟動運行即可。
3.5.2 熱交換器灰斗上的冷風閥(有時設置在管道上)
為防止出自篦冷機的熱風溫度過高,需要通入冷風對窯頭廢氣進行降溫。熱交換器與窯頭接力風機同時存在時,可以只為熱交換器灰斗上的閥門設置應急電源。如果在運行企業(yè)沒有對它們設置應急電源,緊急停電時,需要密切注意熱交換出口管道上的測點溫度,通過調整冷卻機一室風機的冷風供風量,有效降低該點的溫度值,以保證下游設備在安全的環(huán)境下運行。
3.6 工藝風機
3.6.1 油站(如果有)與水電阻
寒冷地帶,需要考慮應急電源(加熱器);在運行企業(yè),可以進行簡便的保溫處理。
3.6.2 油站油泵電動機(如果有)
國內的設計一般是不需要應急電源的(因為不是高速轉動,而且設計有油池),但部分國外業(yè)主依然要求其必須設置有應急電源。
4 水泥制成及發(fā)運系統(tǒng)
水泥原料準備系統(tǒng)應急電源設置情況同原料準備系統(tǒng);
水泥粉磨系統(tǒng)應急電源設置情況同生料粉磨系統(tǒng);
包裝發(fā)運則不需要考慮應急電源。
5 煤粉制備系統(tǒng)
5.1 立磨與管磨系統(tǒng)
應急電源設置情況同生料粉磨系統(tǒng)。
5.2 熱風管道上的冷風閥門
停機時如果煤磨系統(tǒng)需要快速降溫,必須能夠打開這些閥門,向磨內通入冷風。對于在運行企業(yè),如果沒有為其設置有應急電源,可以在靠近磨機進風口的管道上開設檢查門,需要對磨機進行降溫時,人工打開該觀察門即可。但是,在系統(tǒng)正常運行時,必須保證該檢修門處于密封關閉狀態(tài),防止漏風。
6 其他設施
所有與水有關的其他事項(包括磨內噴水、稀油站冷卻水、水箱等)或位于寒冷地帶的工廠,將由公用專業(yè)設計為伴熱帶形式,不需要設置應急電源。
熱風爐使用天然氣作為燃料時,其輸送管道使用的是電磁閥,與壓縮空氣連接,可以實現(xiàn)斷電自關,不需要設置應急電源;使用煤粉或重油作為燃料時,不需要考慮應急電源。
燃燒器的冷卻風機是否需要在斷電時啟動,需要由燃燒器廠家確定。
為消防及火災探測所用的消防水泵、傳感器,需要滿足其任何時段的使用要求,所以需要設置應急電源。
人員安全需要的應急照明、通訊等,依國內相關法規(guī),也應配置應急電源(不在本文討論)。
7 總結
應急電源的設置,如果范圍過多過廣,就會加大發(fā)電機的負荷,無端增加了資金的投入。而如果考慮不周,又會影響到設備與系統(tǒng)的安全。因此,必須根據生產實際,以及設備本身的特性,進行詳細的論證和設置。
不同的設備、不同的環(huán)境,雖然對應急電源的確定有一定的影響,但主體原則是不會發(fā)生根本性變化的。設計人員以及工廠的生產人員,可以通過上面所描述的范圍以及應用分析、處理方案等,確定出水泥行業(yè)的應急電源的范圍,進而確定該工廠所需要的發(fā)電機最高負荷,以及在運行企業(yè)采取的臨時性措施等。
編輯:祝嫣然
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