提高水泥粉磨能效的探索

石建紅

（廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司華欣分公司生產(chǎn)部，廣東 韶關(guān) 512122）

提高水泥粉磨能效的探索

石建紅

（廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司華欣分公司生產(chǎn)部，廣東 韶關(guān) 512122）

水泥粉磨系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。在保證水泥質(zhì)量的情況下，最大限度地降低粉磨系統(tǒng)的能耗對(duì)于節(jié)約能源及提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文介紹了目前水泥粉磨設(shè)備的選型情況，并提出選用立磨終粉磨系統(tǒng)將成為水泥粉磨的發(fā)展趨勢(shì)。

水泥粉磨；能效；立磨

水泥行業(yè)是典型的高能耗行業(yè)，其能源消耗在建材工業(yè)和整個(gè)工業(yè)部門中占有相當(dāng)比重。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，粉磨設(shè)備主要應(yīng)用于生料制備、煤粉制備和水泥粉末等環(huán)節(jié)。水泥粉磨電耗指水泥粉磨過(guò)程的電力消耗，為從水泥熟料、石膏和各混合材配料庫(kù)庫(kù)底開始到水泥入水泥庫(kù)整個(gè)水泥粉磨過(guò)程消耗的電量。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水泥廠每生產(chǎn) 1 t水泥需要粉磨30種以上各種物料，而粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)系統(tǒng)總電耗的65%～70%（生料粉磨系統(tǒng)電耗約占水泥綜合電耗的 24%，水泥粉磨系統(tǒng)電耗約占水泥綜合電耗的24%），粉磨成本占生產(chǎn)總成本的35%左右，粉磨系統(tǒng)維修量占全廠設(shè)備維修量的60%。因此，水泥粉磨工藝對(duì)水泥生產(chǎn)及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益影響極大。我國(guó)是水泥生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，大力降低單位水泥產(chǎn)品粉磨過(guò)程中的能耗，對(duì)我國(guó)節(jié)能減排意義重大。

1 水泥粉磨能效現(xiàn)狀

目前水泥工業(yè)粉磨設(shè)備的選型主要有三種：管磨機(jī)（開路或閉路）粉磨系統(tǒng)、輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)、立磨粉磨系統(tǒng)。

1.1 管磨機(jī)（開路或閉路）粉磨系統(tǒng)

管磨機(jī)的粉磨主要是由球（管）磨、選粉機(jī)、收塵器等組成的圈流系統(tǒng)。球磨機(jī)在水泥粉磨方面具有較高的選用率，主要原因是其研磨出的水泥顆粒形狀規(guī)則、質(zhì)量好，缺點(diǎn)是能耗高、占地大。其工作機(jī)理是依靠筒體旋轉(zhuǎn)過(guò)程，將能量傳遞給襯板，由襯板提升、拋落研磨體對(duì)磨內(nèi)物料進(jìn)行沖擊破碎、研磨而實(shí)現(xiàn)粉碎。這種作用通過(guò)研磨體表面?zhèn)鬟f給物體顆粒使其粉碎，單一物料顆粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨體之間以及研磨體與襯板之間的碰撞和磨損，粉磨效率很低。據(jù)Ansel的測(cè)定，球磨機(jī)粉碎物料的能耗利用率不足3%，因而水泥粉磨節(jié)能是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期以來(lái)亟待解決的問(wèn)題。

1.2 輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)

該系統(tǒng)典型的有由輥壓機(jī)、打散機(jī)、選粉機(jī)和收塵器等組成的終粉磨系統(tǒng)，以及由輥壓機(jī)、球磨機(jī)、選粉機(jī)和收塵器等組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。輥壓機(jī)的粉磨機(jī)理為料床粉碎，現(xiàn)階段已由過(guò)去的半終粉磨引申過(guò)渡到用于水泥制備的終粉磨。輥壓機(jī)的磨粉效率約為球磨機(jī)的1.6～1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。輥壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機(jī)消耗功率的大小，輥壓機(jī)每消耗1 kWh/ t，主機(jī)電耗可降低0.8～1 kWh/t。輥壓機(jī)系統(tǒng)的電耗雖低于管磨機(jī)粉磨系統(tǒng)，但采用輥壓機(jī)粉磨在混凝土制備過(guò)程中的工作性能不如管磨機(jī)粉磨的水泥好，所制得的水泥成品顆粒形貌呈多角形結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量增大。

1.3 立磨粉磨系統(tǒng)

立磨系統(tǒng)簡(jiǎn)單，布局緊湊，占地面積僅為球磨機(jī)系統(tǒng)的50 %，且可露天布置，直接降低了企業(yè)投資費(fèi)用。立磨系統(tǒng)的能耗和球磨系統(tǒng)相比節(jié)約30%～40%；整個(gè)系統(tǒng)震動(dòng)小、噪聲低，且設(shè)備整體密封，系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，無(wú)粉塵外溢，環(huán)境清潔，滿足國(guó)家環(huán)保要求。工作機(jī)制改變，磨損減少，機(jī)器壽命延長(zhǎng)。

立磨作為當(dāng)前水泥工業(yè)粉磨作業(yè)中的主導(dǎo)設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)率高、占地小、能耗低，且隨著選粉技術(shù)的完善和當(dāng)料圈、導(dǎo)風(fēng)環(huán)等的改進(jìn)，其對(duì)水泥顆粒組成及各項(xiàng)性能的調(diào)控手段和調(diào)控精度更為強(qiáng)化。

2 提高水泥粉磨能效的措施

2.1 采用先進(jìn)的研磨方式和技術(shù)

從當(dāng)前各類型粉磨系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)看，在粉磨系統(tǒng)推行節(jié)能降耗，其主要途徑包括：在生料粉磨系統(tǒng)中用立磨替代球磨機(jī)；在水泥粉磨系統(tǒng)中，特別是年產(chǎn)100萬(wàn)t水泥粉磨站，選用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代球磨機(jī)；在煤磨系統(tǒng)中，用立磨替代掃磨。

目前，國(guó)外在新裝備的水泥廠中，生料幾乎都是在立磨中粉磨的，當(dāng)然也有采用輥壓機(jī)的。與管磨相比，立磨有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橛休^好的應(yīng)力狀態(tài)，單位電耗比球磨（管磨）要小很多，帶外部物料循環(huán)系統(tǒng)的立磨電耗更省。從電力使用角度來(lái)看，管磨的電耗與物料通過(guò)量關(guān)系較小，決定因素主要為粉磨介質(zhì)填充率，而立磨的電耗卻與物料通過(guò)量成正比，由于電力與物料流量有關(guān)，立磨在操作時(shí)可以在很大物料流量范圍內(nèi)達(dá)到最大電耗。

綜合考慮各方面的因素，立磨是水泥生產(chǎn)過(guò)程中各種物料粉磨的發(fā)展趨勢(shì)。如果每年有20 %的球磨機(jī)由立磨或輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代，則可實(shí)現(xiàn)7.6億kWh的節(jié)電量，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤28萬(wàn)t，減排二氧化碳73萬(wàn)t。

2.2 選用高效選粉機(jī)

圈流粉磨的必要設(shè)備是選粉機(jī)。選粉機(jī)的功能是通過(guò)將出磨料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時(shí)選出，減少磨內(nèi)過(guò)粉磨量，從而提高磨機(jī)粉磨系統(tǒng)效率。標(biāo)準(zhǔn)的選粉機(jī)可能具有較低的分離效率，因?yàn)橐徊糠旨?xì)顆粒也同時(shí)被回收并再次研磨，造成磨機(jī)的額外耗電量。在高效選粉機(jī)中，物料分離更清晰，從而減少了過(guò)粉磨。當(dāng)然，一般來(lái)說(shuō)，選粉機(jī)的效率高，系統(tǒng)產(chǎn)量也高。

選粉機(jī)主要有離心式選粉機(jī)、旋風(fēng)式選粉機(jī)和高效渦流選粉機(jī)三種。高效渦流選粉作為第三代選粉機(jī)，其選粉效率一般在80%以上，與離心式或旋風(fēng)式的選粉機(jī)相比，它可提高磨機(jī)產(chǎn)量15%～40%，節(jié)電10%～20%，體積小、重量輕、布置靈活，產(chǎn)品可在300～600 m2/kg的比表面積內(nèi)任意調(diào)節(jié)，系統(tǒng)負(fù)壓操作，無(wú)粉塵污染。在閉路水泥粉磨系統(tǒng)中，選粉機(jī)的性能好壞、效率高低，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低電力消耗具有很大的影響。

2.3 改進(jìn)研磨介質(zhì)

改良的耐磨材料可以用作研磨介質(zhì)，尤其是在球磨機(jī)中。常見的耐磨材料有料墊、鑄石、合金鋼板、復(fù)合鋼板和陶瓷材料等。根據(jù)不同部位的磨損性質(zhì)和工作條件，針對(duì)性地選擇適宜的耐磨材料和防磨處理。通常根據(jù)物料的磨蝕性來(lái)選擇研磨介質(zhì)。實(shí)踐證明，增加研磨介質(zhì)的表面硬度以及磨機(jī)襯里的耐磨性，可以減少磨損，降低能源消耗。

2.4 使用水泥助磨劑

水泥助磨劑是一種表面活性較高的添加劑，其作用機(jī)理是吸附在水泥顆粒表面，降低物料顆粒表面自由能，防止細(xì)顆粒的再聚合，降低了粉磨阻力，提高了細(xì)粉顆粒的分散度，使顆粒易碎性得到提高。

加入適量助磨劑可提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的10%～25%，降低粉磨電耗25%左右。由不同有機(jī)物匹配和加工制作出來(lái)的優(yōu)質(zhì)助磨劑，不但具有助磨作用，而且還具有較好的水泥增強(qiáng)作用，3 d抗壓強(qiáng)度可提高3～5 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度可提高6～10 MPa。一方面，水泥助磨劑的使用能提高水泥磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，從而降低粉磨電耗；另一方面，因水泥助磨劑的增強(qiáng)作用，導(dǎo)致噸水泥熟料的使用量減少，從而減少了因生產(chǎn)熟料而造成的煤電消耗。

3 結(jié)束語(yǔ)

大幅度地降低能耗，是一項(xiàng)重要而長(zhǎng)期的任務(wù)，其關(guān)鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業(yè)電耗。當(dāng)今世界水泥粉磨技術(shù)已呈多元化趨勢(shì)，且粉磨設(shè)備也向大型化、低耗高效及自動(dòng)化方向發(fā)展。同時(shí)隨著國(guó)家節(jié)能減排工作力度的不斷加大，在粉磨工業(yè)中用粉磨能效較高的立磨系統(tǒng)部分或全部取代傳統(tǒng)球磨機(jī)已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。

Exploration on improving cement grinding energy efficiency

Shi Jianhong

The cement grinding system is one of important parts in cement production process.In the case that the quality of the cement, it has important practical significance for saving energy and improving company economic benefits to maximize reduction of grinding system.This paper introduces the present cement equipment selection, and points out that the vertical mill finishing system will be the development trend in the cement grinding.

cement grinding; energy efficiency; vertical mill

TQ172.63

A

1000－8136（2011）06－0042－02