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水泥廠粉磨系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及改進(jìn)方案
摘要：文章從當(dāng)前節(jié)能形式和任務(wù)入手，通過當(dāng)前水泥粉磨技術(shù)的開發(fā)研究，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，闡述了當(dāng)前水泥粉磨技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并探討了當(dāng)前水泥粉磨技術(shù)的改進(jìn)措施。閉路粉磨由于其節(jié)能及水泥細(xì)度控制的靈活性已成為必然趨勢(shì)。水泥熟料入磨前的預(yù)粉碎對(duì)于大幅度提高水泥磨機(jī)產(chǎn)量，降低粉磨電耗具有積極意義。關(guān)鍵詞：水泥粉磨技術(shù)；粉磨電耗；粉磨工藝；節(jié)能
一、當(dāng)前節(jié)能形勢(shì)與任務(wù)
2009中國水泥工業(yè)粉磨技術(shù)高峰論壇近日在南京舉行。這次會(huì)議的主題是實(shí)現(xiàn)我國水泥粉磨技術(shù)與工藝的“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、低成本和效益的最大化”。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國水泥廠每生產(chǎn)1噸水泥需要粉磨30種以上各種物料，而粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)總電耗的65%～70%，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，粉磨對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益影響極大。我國是水泥生產(chǎn)大國，也是水泥消費(fèi)大國，大力降低水泥粉磨過程中的過高能耗，對(duì)我國節(jié)能減排意義重大。據(jù)了解，“十一五”期間，從2006～2008年，我國國民生產(chǎn)總值單位能耗下降了10.08%，而2009～2010年節(jié)能減排任務(wù)仍然艱巨。原材料工業(yè)技術(shù)改造重點(diǎn)專項(xiàng)提出：支持中西部地區(qū)淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展新型干法水泥。同時(shí)，鼓勵(lì)水泥生產(chǎn)應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)，如處理和利用廢棄物、純低溫余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)改造等。
二、粉磨工藝技術(shù)及選擇
粉磨工序能耗主要體現(xiàn)在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環(huán)節(jié)，其電量消耗占水泥生產(chǎn)綜合電耗的72%（生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%，水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%）。2008年規(guī)模以上企業(yè)5100家，粉磨企業(yè)1500多家。國家重點(diǎn)支持粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗減排的技術(shù)改造，粉磨系統(tǒng)節(jié)能潛力很大。
（一）不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較
球磨機(jī)系統(tǒng)：影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝，圈流磨利于產(chǎn)品細(xì)度和溫度的調(diào)節(jié)和控制，粉磨效率比開流磨高10%～20%，成品越細(xì)優(yōu)勢(shì)越明顯。
輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。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1kWh/t,主機(jī)電耗（輥壓機(jī)+球磨機(jī)）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。輥壓機(jī)的功率消耗與投影壓力成線性關(guān)系，循環(huán)預(yù)粉磨輥壓機(jī)投影壓力為5500kN/m2～6500kN/m2，聯(lián)合粉磨投影壓力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。
輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時(shí)輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6～1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對(duì)產(chǎn)量和電耗均有較大影響。關(guān)鍵是終粉磨水泥性能，要通過調(diào)節(jié)粉磨壓力、擋料圈高度、風(fēng)速風(fēng)量，控制出口溫度，采用高性能選粉裝置等措施優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配，保證產(chǎn)品性能。對(duì)于生料磨如分別更替離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī)，可增產(chǎn)10%左右或5%左右，降耗1kWh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰，成品中過粗顆粒少，有利于燒成，可適當(dāng)放寬細(xì)度。但生料細(xì)度較水泥粗，粗選粉并不是高效籠式選粉機(jī)的長(zhǎng)處。因此其增產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)要低于水泥磨。
預(yù)破碎：“多破少磨”從粉碎機(jī)理上來說是合理的。一方面破碎的單耗遠(yuǎn)比球磨的單耗低，因此后者的無用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨機(jī)中的鋼球可大大變小，小鋼球?qū)p少對(duì)物料粉碎所造成的能量過剩的浪費(fèi)。一般來說，大球的比能耗高，小球的比能耗低。
（二）粉磨系統(tǒng)的選擇
從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以看出，各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢(shì)和不足，企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時(shí)，特別是對(duì)現(xiàn)有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價(jià)比選擇適合自己企業(yè)的方案。
三、水泥粉磨技術(shù)的改進(jìn)措施
�。ㄒ唬┱_選擇粉磨研磨體及其級(jí)配
物料在粉磨過程中，一方面需要沖擊作用，另一方面需要研磨作用。不同規(guī)格的研磨體配合使用，還可以減少相互之間的空隙率，使其與物料的接觸機(jī)會(huì)多，有利于提高能量利用率；在研磨體裝載量一定的情況下，小鋼球比大鋼球的總表面積大；要將大塊物料擊碎，就必須鋼球具有較大的能量，因此，鋼球（段）的尺寸應(yīng)該較大；需要將物料磨得細(xì)一些，就應(yīng)選擇小些的鋼球（段）。因此在粉磨作業(yè)時(shí)，要正確選擇研磨體且必須進(jìn)行合理的級(jí)配。
粉磨研磨體級(jí)配基本原則：（1）入磨物料的平均粒徑大，硬度高，或要求產(chǎn)品粗時(shí)，鋼球的平均徑應(yīng)大些，反之應(yīng)小些。磨機(jī)直徑小，鋼球平均球徑也應(yīng)小，一般生料磨比水泥磨的鋼球平均球徑大些；（2）開路磨機(jī)，前一倉用鋼球，后一倉用鋼段；（3）研磨體大小必須按一定比例配合使用，鋼球的規(guī)格通常用3～5級(jí)，鋼段一般用2～3級(jí)，若相鄰兩倉用鋼球時(shí)，則前一倉的最小規(guī)格應(yīng)作為后一倉的最大規(guī)格（交叉一級(jí)）；（4）各級(jí)鋼球的比例可按“兩頭小、中間大”的原則配合，用兩種鋼段時(shí)，各占一半即可。用三種鋼段時(shí)，可根據(jù)具體情況適當(dāng)配合；（5）在滿足物料細(xì)度要求前提下，平均球徑應(yīng)小些，借以增加接觸面積和單位時(shí)間的沖擊次數(shù)，提高粉磨效率。
�。ǘ┘訌�(qiáng)預(yù)粉碎技術(shù)的應(yīng)用與采取的配套措施
以降低入磨物料粒度為主要手段，使球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)的技術(shù)稱之為預(yù)粉碎技術(shù)。它把球磨機(jī)第一倉的粉碎工作，部分或全部由其他能量利用率高于球磨機(jī)的粉碎設(shè)備來完成，讓入磨物料粒度降低到5mm以下或更小，可使磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高30%以上、單產(chǎn)電耗降低15%～20%，產(chǎn)品顆粒組成更加合理。
配套措施：（1）選用振動(dòng)篩或回轉(zhuǎn)篩，對(duì)粉碎后的入磨物料采用檢查篩分閉路流程，合格物料入磨，粒度過大的物料重新預(yù)粉碎；（2）入磨粒度縮小后，第一倉研磨體平均球徑也要縮��；第一倉長(zhǎng)度要縮短，隔倉板前移；（3）磨內(nèi)風(fēng)速要提高，磨機(jī)通風(fēng)量加大；（4）閉路粉磨系統(tǒng)輔助設(shè)備的生產(chǎn)能力要加大，系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率要降低，選粉效率要提高。
�。ㄈ﹪�(yán)格控制入磨物料的水分
為了保證磨機(jī)正常操作、配料的準(zhǔn)確和提高磨機(jī)的產(chǎn)、質(zhì)量。當(dāng)物料含水量大時(shí)，容易產(chǎn)生糊磨現(xiàn)象，磨內(nèi)細(xì)粉粘附在研磨體和襯板上，使粉磨效率降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使隔倉板篦孔堵塞造成磨機(jī)通風(fēng)不良，物料難以通過，產(chǎn)量急劇下降，質(zhì)量也引起較大的波動(dòng)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，各種物料的水分可控制在下列范圍內(nèi)：石灰石<1%，粘土<2%，鐵粉<8%，混合材<2%，石膏<8%，熟料<0.5%，煤<4%，綜合水分控制在1.5%以內(nèi)。
�。ㄋ模┘訌�(qiáng)磨機(jī)通風(fēng)是提高磨機(jī)生產(chǎn)能力的主要途徑
其優(yōu)點(diǎn)有以下：（1）減少球磨機(jī)內(nèi)的過粉磨現(xiàn)象。使磨內(nèi)微細(xì)粉，及時(shí)地被氣流帶走，消除了細(xì)粉結(jié)團(tuán)、糊球、糊襯板現(xiàn)象以及對(duì)研磨體的緩沖作用；（2）磨內(nèi)的水蒸汽能及時(shí)的排除，使隔倉板篦縫不易堵塞，減少飽磨、糊磨現(xiàn)象；（3）能降低磨內(nèi)溫度，防止石膏脫水、出磨水泥假凝，有利于磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和保證水泥質(zhì)量；（4）有利于車間環(huán)保和清潔生產(chǎn)。
四、結(jié)語
為了適應(yīng)ISO 9000水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求，水泥粉磨系統(tǒng)的改進(jìn)和操作參數(shù)的優(yōu)化十分必要和迫切。閉路粉磨由于其節(jié)能及水泥細(xì)度控制的靈活性已成為必然趨勢(shì)。水泥熟料入磨前的預(yù)粉碎對(duì)于大幅度提高水泥磨機(jī)產(chǎn)量，降低粉磨電耗具有積極意義。
參考文獻(xiàn)
[1]陸修雨．Φ3ｍ×11ｍ水泥磨開流改圈流的探討[J]．山東建材，1995，（4）．
[2]曾學(xué)敏．水泥粉磨技術(shù)及能效對(duì)標(biāo)．在2009中國水泥工業(yè)粉磨技術(shù)高峰論壇上的報(bào)告，2009.
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