浅谈我国水泥粉磨技术的发展现状及其改进措施

摘要:文章从当前节能形式和任务入手,通过当前水泥粉磨技术的开发研究,结合生产实际,阐述了当前水泥粉磨技术的发展现状,并探讨了当前水泥粉磨技术的改进措施。闭路粉磨由于其节能及水泥细度控制的灵活性已成为必然趋势。水泥熟料入磨前的预粉碎对于大幅度提高水泥磨机产量,降低粉磨电耗具有积极意义。

关键词:水泥粉磨技术;粉磨电耗;粉磨工艺;节能

中图分类号:TQ172文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0078-02

一、当前节能形势与任务

2009中国水泥工业粉磨技术高峰论坛近日在南京举行。这次会议的主题是实现我国水泥粉磨技术与工艺的“优质、高产、低消耗、低成本和效益的最大化”。据有关资料统计,我国水泥厂每生产1吨水泥需要粉磨30种以上各种物料,而粉磨电耗约占水泥生产总电耗的65%～70%,粉磨成本占生产总成本的35%左右,粉磨系统维修量占全厂设备维修量的60%。因此,粉磨对水泥生产企业的效益影响极大。我国是水泥生产大国,也是水泥消费大国,大力降低水泥粉磨过程中的过高能耗,对我国节能减排意义重大。据了解,“十一五”期间,从2006～2008年,我国国民生产总值单位能耗下降了10.08%,而2009～2010年节能减排任务仍然艰巨。原材料工业技术改造重点专项提出:支持中西部地区淘汰落后产能、发展新型干法水泥。同时,鼓励水泥生产应用节能减排技术,如处理和利用废弃物、纯低温余热发电、粉磨系统改造等。

二、粉磨工艺技术及选择

粉磨工序能耗主要体现在生料制备、煤粉制备和水泥粉磨的环节,其电量消耗占水泥生产综合电耗的72%(生料粉磨电耗约占水泥综合电耗的24%,水泥粉磨电耗约占水泥综合电耗的38%)。2008年规模以上企业5100家,粉磨企业1500多家。国家重点支持粉磨系统节能降耗减排的技术改造,粉磨系统节能潜力很大。

(一)不同粉磨技术及设备能耗比较

球磨机系统:影响球磨机粉磨效率的因素较多,包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺,圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制,粉磨效率比开流磨高10%～20%,成品越细优势越明显。

辊压机预粉磨系统:辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统(包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等)已经成为水泥粉磨的主要方案,这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右,可以大幅度节电。辊压机系统节电水平取决于辊压机消耗功率的大小,辊压机每消耗1kWh/t,主机电耗(辊压机+球磨机)可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。辊压机的功率消耗与投影压力成线性关系,循环预粉磨辊压机投影压力为5500kN/m2～6500kN/m2,联合粉磨投影压力略低,控制在5000kN/m2～6000kN/m2。

辊磨终粉磨系统:粉磨水泥时辊磨的粉磨效率是球磨机的1.6～1.8倍,系统节电30%以上。熟料温度、入料粒度、磨损程度等对产量和电耗均有较大影响。关键是终粉磨水泥性能,要通过调节粉磨压力、挡料圈高度、风速风量,控制出口温度,采用高性能选粉装置等措施优化水泥颗粒级配,保证产品性能。对于生料磨如分别更替离心式或旋风式选粉机,可增产10%左右或5%左右,降耗1kWh/t左右。用于生料磨的好处主要是分离清晰,成品中过粗颗粒少,有利于烧成,可适当放宽细度。但生料细度较水泥粗,粗选粉并不是高效笼式选粉机的长处。因此其增产节能指标要低于水泥磨。

预破碎:“多破少磨”从粉碎机理上来说是合理的。一方面破碎的单耗远比球磨的单耗低,因此后者的无用功大,粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后,球磨机中的钢球可大大变小,小钢球将减少对物料粉碎所造成的能量过剩的浪费。一般来说,大球的比能耗高,小球的比能耗低。

(二)粉磨系统的选择

从以上粉磨系统的不同特点可以看出,各系统均有不同程度的优势和不足,企业选择粉磨系统时,特别是对现有磨机进行改造时,应根据自身的设备、原料、管理水平、资金状况等条件,按可选择方案的性价比选择适合自己企业的方案。

三、水泥粉磨技术的改进措施

(一)正确选择粉磨研磨体及其级配

物料在粉磨过程中,一方面需要冲击作用,另一方面需要研磨作用。不同规格的研磨体配合使用,还可以减少相互之间的空隙率,使其与物料的接触机会多,有利于提高能量利用率;在研磨体装载量一定的情况下,小钢球比大钢球的总表面积大;要将大块物料击碎,就必须钢球具有较大的能量,因此,钢球(段)的尺寸应该较大;需要将物料磨得细一些,就应选择小些的钢球(段)。因此在粉磨作业时,要正确选择研磨体且必须进行合理的级配。

粉磨研磨体级配基本原则:(1)入磨物料的平均粒径大,硬度高,或要求产品粗时,钢球的平均径应大些,反之应小些。磨机直径小,钢球平均球径也应小,一般生料磨比水泥磨的钢球平均球径大些;(2)开路磨机,前一仓用钢球,后一仓用钢段;(3)研磨体大小必须按一定比例配合使用,钢球的规格通常用3～5级,钢段一般用2～3级,若相邻两仓用钢球时,则前一仓的最小规格应作为后一仓的最大规格(交叉一级);(4)各级钢球的比例可按“两头小、中间大”的原则配合,用两种钢段时,各占一半即可。用三种钢段时,可根据具体情况适当配合;(5)在满足物料细度要求前提下,平均球径应小些,借以增加接触面积和单位时间的冲击次数,提高粉磨效率。

(二)加强预粉碎技术的应用与采取的配套措施

以降低入磨物料粒度为主要手段,使球磨机节能高产的技术称之为预粉碎技术。它把球磨机第一仓的粉碎工作,部分或全部由其他能量利用率高于球磨机的粉碎设备来完成,让入磨物料粒度降低到5mm以下或更小,可使磨机台时产量提高30%以上、单产电耗降低15%～20%,产品颗粒组成更加合理。

配套措施:(1)选用振动筛或回转筛,对粉碎后的入磨物料采用检查筛分闭路流程,合格物料入磨,粒度过大的物料重新预粉碎;(2)入磨粒度缩小后,第一仓研磨体平均球径也要缩小;第一仓长度要缩短,隔仓板前移;(3)磨内风速要提高,磨机通风量加大;(4)闭路粉磨系统辅助设备的生产能力要加大,系统循环负荷率要降低,选粉效率要提高。

(三)严格控制入磨物料的水分

为了保证磨机正常操作、配料的准确和提高磨机的产、质量。当物料含水量大时,容易产生糊磨现象,磨内细粉粘附在研磨体和衬板上,使粉磨效率降低,严重时会使隔仓板篦孔堵塞造成磨机通风不良,物料难以通过,产量急剧下降,质量也引起较大的波动。根据生产实践经验,各种物料的水分可控制在下列范围内:石灰石

(四)加强磨机通风是提高磨机生产能力的主要途径

其优点有以下:(1)减少球磨机内的过粉磨现象。使磨内微细粉,及时地被气流带走,消除了细粉结团、糊球、糊衬板现象以及对研磨体的缓冲作用;(2)磨内的水蒸汽能及时的排除,使隔仓板篦缝不易堵塞,减少饱磨、糊磨现象;(3)能降低磨内温度,防止石膏脱水、出磨水泥假凝,有利于磨机正常运转和保证水泥质量;(4)有利于车间环保和清洁生产。

四、结语

为了适应ISO 9000水泥新标准的要求,水泥粉磨系统的改进和操作参数的优化十分必要和迫切。闭路粉磨由于其节能及水泥细度控制的灵活性已成为必然趋势。水泥熟料入磨前的预粉碎对于大幅度提高水泥磨机产量,降低粉磨电耗具有积极意义。

参考文献

[1]陆修雨.Φ3m×11m水泥磨开流改圈流的探讨[J].山东建材,1995,(4).

[2]曾学敏.水泥粉磨技术及能效对标[R].在2009中国水泥工业粉磨技术高峰论坛上的报告,2009.

作者简介:程宏(1971-),男,上饶市公路管理局鄱阳分局工程师,研究方向:公路管理。