淺析水泥粉磨工藝的節(jié)能改造措施

  1 水泥粉磨站生產(chǎn)概述

  水泥的生產(chǎn)通?？梢苑譃樯现苽洹⑹炝响褵退嘀瞥扇齻€(gè)主要環(huán)節(jié)，而水泥粉磨站是從最后環(huán)節(jié)水泥制成階段獨(dú)立出來的一個(gè)成品制作單位。在水泥生產(chǎn)中，企業(yè)往往在礦區(qū)附近建立水泥熟料生產(chǎn)線，而在靠近水泥銷售的建筑市場周邊建立水泥粉磨站，從而減少運(yùn)輸中的成本。如果將熟料生產(chǎn)環(huán)節(jié)也建立在城市附近的話，根據(jù)每生產(chǎn)1噸熟料需要1.6噸的生料來計(jì)算，要增加60%的運(yùn)輸成本。而如果將水泥粉磨站和熟料生產(chǎn)線一同建在礦區(qū)的話，則需要從城里運(yùn)輸生產(chǎn)材料到礦區(qū)，磨成水泥之后再運(yùn)輸?shù)匠鞘?，同樣增加了運(yùn)輸成本。

  目前我國數(shù)量最多的中小型水泥廠普遍采用的是球磨機(jī)一級(jí)圈流工藝來進(jìn)行水泥粉磨，無論是球磨機(jī)還是選粉機(jī)，都存在著耗能高、產(chǎn)能低、產(chǎn)品質(zhì)量差的弊端。盡管一些水泥廠近年來都使用了新型的干法熟料工藝，但在粉磨的主機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)工藝方面仍存在一些問題，如：（1）磨機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，設(shè)置的單層隔倉板并沒能有效地篩分物料，水泥顆粒分布范圍也較寬，粉磨的工作效率低。（2）有的物料的粒度大，但是磨機(jī)的長徑比小，耐磨性不好，最終的直接后果就是需要耗費(fèi)大量的時(shí)間來研磨物料，工作效率低下。（3）選粉機(jī)工作效率低，不能篩選粒徑在3～32μm之間的微粉。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，水泥的運(yùn)用越來越廣泛，任何類型的建筑工程中都離不開水泥。而水泥的能耗又非常大，在能源緊缺的情況下，節(jié)約水泥的能耗，提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)中的浪費(fèi)現(xiàn)象，無疑將會(huì)是未來水泥生產(chǎn)的重點(diǎn)方向。

  2 水泥粉磨站節(jié)能降耗措施

  2.1 優(yōu)化磨機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)置具有選粉功能的高效強(qiáng)制篩分系統(tǒng)

  根據(jù)磨機(jī)存在的問題分析，我們發(fā)現(xiàn)，要想大幅度提高磨機(jī)的工作效率，最關(guān)鍵的就是要調(diào)整磨機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善其內(nèi)部構(gòu)造。而我國市場上的磨機(jī)多為Φ3.0以下磨機(jī)，這種磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重不合理現(xiàn)象，致使粉磨效率非常低。針對(duì)這一問題，我國許多科研設(shè)計(jì)單位或根據(jù)國外的先進(jìn)技術(shù)或自主研發(fā)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了不小的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面突破，改造后的磨機(jī)取得了顯著的成績。磨機(jī)的改造方向主要在于：首先，改善磨機(jī)內(nèi)的篩分裝置，設(shè)置高效強(qiáng)制篩分裝置，有效將大顆粒的物料攔截下來，使合格的物料順利進(jìn)入后倉，而較大顆粒繼續(xù)留在前倉進(jìn)行進(jìn)一步破碎或研磨；應(yīng)用“小篦縫，大流量”的原理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一倉破碎的功能，將大小顆粒的物料隔離開來，有效提高粉磨的效率。其次，在鍛倉中安裝活化襯板，這樣就可以加強(qiáng)各鍛層的運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)一定程度上可以提高磨機(jī)的工作效率。而且磨尾出料裝置具有料鍛分離功能，因此，它能有效將水泥制品與小鋼鍛區(qū)分開來，使水泥成品順利出磨，而將小鋼鍛隔離開來，使其不會(huì)隨意漏出磨機(jī)，這樣就大大節(jié)約了能源，也達(dá)到了提高工作效率的作用。最后，調(diào)整倉長，設(shè)置合適的球鍛。根據(jù)物料的特性、粒度和工藝特點(diǎn)，將磨機(jī)的倉長調(diào)整到合適的長度，并配備與之相適應(yīng)的球鍛。在倉尾設(shè)置大表面積的小規(guī)格研磨體，這樣就可以使進(jìn)入鍛倉的細(xì)物料與小鋼鍛一起進(jìn)行強(qiáng)化研磨。小鋼鍛比普通的鋼鍛單位表面積大，因此可以大幅度提高工作效率，粉磨的效果大大提高了。小型研磨體對(duì)水泥顆粒級(jí)配及球形化十分有利，這兩種措施是目前磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要改革方向。能達(dá)到如下效果：（1）產(chǎn)量提高30%～60%，電耗下降25%～40%，噸水泥電耗下降8～12kWh。（2）它能有效提高水泥的強(qiáng)度，一般而言，水泥強(qiáng)度可以提高5MPa以上，比表面積增加500~1000cm?/g，這樣就可以不斷提高我國水泥的質(zhì)量，可以使我國生產(chǎn)的水泥逐漸與國際水泥標(biāo)準(zhǔn)接軌，從而促進(jìn)我國水泥企業(yè)的健康發(fā)展。（3）改良后的磨機(jī)工作效率大大提高了，能耗降低了，有利于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。

  2.2 降低入磨熟料的粒度，采用“多碎少磨”工藝，改造可降低粉磨電耗系統(tǒng)

  水泥磨前配置相應(yīng)的預(yù)磨設(shè)備，采用圈流破碎的方式有效減小物料的粒度，使進(jìn)入磨機(jī)的物料粒度＜10mm，這樣粒度的物料在磨機(jī)中進(jìn)行粉磨時(shí)，可以提高粉磨的效率，還可以使生產(chǎn)出來的水泥產(chǎn)品粒度集中在3～32μm之間，從而有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量。目前最經(jīng)濟(jì)的是在磨前增加輥壓機(jī)，輥壓機(jī)的結(jié)構(gòu)合理，其工作原理非常先進(jìn)。當(dāng)物料進(jìn)入破碎機(jī)之后，采用合理的運(yùn)動(dòng)軌跡使這些物料在破碎腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)多功能復(fù)合粉碎，這種方法消耗的金屬能量和電量都比較少。而且，輥壓機(jī)的可靠性高，它不會(huì)隨意出現(xiàn)機(jī)械故障；它能結(jié)合破碎研磨的作用，破碎比大、效率高、功耗低。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，破碎機(jī)在電能資源上的利用率為30%，而球墨機(jī)的利用率則僅為5%。為了有效降低功耗、降低成本、提高效率，采用“多碎少磨”的工藝改造是非常有必要的，它是提高磨機(jī)工作效率的一個(gè)重要措施。

  2.3 改善水泥特性，多摻加混合材料

  通常水泥成品在出廠之前都需要摻加混合材料，這不僅能有效改善水泥的性能，還能使水泥適合于不同類型的工程建設(shè)中。而且，摻加混合材料還可以節(jié)約水泥熟料，節(jié)約熟料就相當(dāng)于節(jié)約生產(chǎn)環(huán)節(jié)中排放出的二氧化碳、二氧化硫等污染物，同時(shí)節(jié)約電、煤等能耗，起到節(jié)能減排的效果。除此之外，摻加的混合材料還可以是工業(yè)廢渣，比如說：粉煤灰、鋼渣等，這些工業(yè)廢品經(jīng)過一定的高溫處理后，其氧化鈣已經(jīng)變成了鋁酸鹽或硅酸鹽，運(yùn)用到水泥生產(chǎn)中可以有效改善水泥的性能，降低物料的粒度，降低水泥的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

  2.4 合理使用助磨劑

  水泥的粉磨是水泥成品生產(chǎn)過程中的主要能耗環(huán)節(jié)，可以采用合適的助磨劑，這樣可以有效改善水泥的粒度分布，并且可以減少粉磨時(shí)間，減少小于3μm以下顆粒的數(shù)量，提高磨機(jī)的產(chǎn)量，從而節(jié)約電耗。助磨劑是一種新型科技產(chǎn)品，它能增強(qiáng)性能，降低成本。其作用主要是通過助磨功能實(shí)現(xiàn)的，通過助磨功能可以使水泥顆粒區(qū)分開來，可以使水泥和鋼球區(qū)分來開，這樣就可以增強(qiáng)水泥的流動(dòng)性，從而提高磨機(jī)的工作效率，提高磨機(jī)單位時(shí)間的產(chǎn)量，提高比表面積，有效提高水泥的強(qiáng)度。添加劑中的化學(xué)物質(zhì)、水泥和混合材料進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)之后可以有效增強(qiáng)水泥的水化產(chǎn)物，提高水泥的反應(yīng)活性，達(dá)到增強(qiáng)功能。當(dāng)水泥需要細(xì)磨時(shí)，添加助磨劑的效果就更為明顯。例如在某企業(yè)中有兩臺(tái)Φ3.2×13m的球磨機(jī)，產(chǎn)量為45～50t/臺(tái)。為提高產(chǎn)量，該企業(yè)采用了助磨劑，并對(duì)磨機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，采用微型研磨體提高了磨機(jī)的研磨能力；采用了直徑為8～12mm的小鋼鍛，該小鋼鍛的總表面積是普通鋼鍛的2.5倍。技術(shù)改進(jìn)之后，主要是小鍛的運(yùn)用提高了產(chǎn)量，水泥產(chǎn)品的比表面積增加了，改善了水泥微粉顆粒組成。最終每臺(tái)的產(chǎn)量提升到了50～55t，產(chǎn)量提高了10%，且細(xì)度小于2.6%。

  2.5 提高電氣設(shè)備的功率因素和效率，降低電耗

  一是采用了變頻節(jié)能設(shè)備。隨著我國在變頻節(jié)能設(shè)備上的發(fā)展，變頻節(jié)能設(shè)備越來越先進(jìn)，許多高壓、低壓和大容量的變頻節(jié)能設(shè)備被研發(fā)出來，它實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng)，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可節(jié)電25%左右。二是采用了究底補(bǔ)償裝置，既有自動(dòng)調(diào)節(jié)的靜電電容器，又有自動(dòng)調(diào)節(jié)的進(jìn)相機(jī)組。三是利用低壓電機(jī)全相控技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是在拖動(dòng)負(fù)荷輕載和重載時(shí)自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)輸出功率，使電機(jī)在最佳時(shí)節(jié)電的目的，可節(jié)電15%左右。四是采用綠色照明系統(tǒng)。通過這些技術(shù)措施，大大改善了水泥企業(yè)功率因數(shù)，減少了無功功率需求，減少了有功功率的損失。

  2.6 合理安排生產(chǎn)順序

  水泥的生產(chǎn)設(shè)備通常都是大功率電機(jī)，啟動(dòng)及運(yùn)行時(shí)負(fù)荷較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)供電線路電壓波動(dòng)較大，而影響供電質(zhì)量，影響水泥生產(chǎn)的情況。因此，水泥生產(chǎn)中必須嚴(yán)格執(zhí)行合理的設(shè)備開機(jī)順序。一般來說，先是粉磨，緊接著就是包裝，最后就是供料系統(tǒng)。這三個(gè)環(huán)節(jié)的開機(jī)間隔必須在5min以上，這樣就可以有效保障電壓的穩(wěn)定，提高電能資源的利用率。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)科學(xué)管理，加強(qiáng)磨機(jī)工的培訓(xùn)，學(xué)會(huì)聽磨音，根據(jù)磨音調(diào)整喂料量，使其喂料量與研磨體匹配，保持喂料量的相對(duì)穩(wěn)定，并加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，使磨機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

  3 結(jié)語

  綜上所述，水泥粉磨工藝的節(jié)能改造措施除了要從工藝上進(jìn)行改革之外，還應(yīng)加強(qiáng)管理方面的一系列措施。傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)企業(yè)中，廠家往往只注重產(chǎn)量和能耗之間的關(guān)系，而忽略了工藝對(duì)于生產(chǎn)質(zhì)量的影響。因此，在今后的粉磨站生產(chǎn)過程中，要綜合考慮質(zhì)量、產(chǎn)量和能耗，實(shí)現(xiàn)三者之間的平衡。傳統(tǒng)的磨機(jī)能源利用率低，做了大量的無用功，相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)當(dāng)是改造粉磨工藝的基本任務(wù)，而這一切都需要建立在一定的質(zhì)量指標(biāo)控制基礎(chǔ)之上。實(shí)現(xiàn)合理的水泥物料的顆粒配比，應(yīng)滿足最佳性能的級(jí)配要求，摻加適當(dāng)量的工業(yè)廢渣。力爭水泥顆粒的球形化是粉磨工藝質(zhì)量控制的主要目標(biāo)，正確協(xié)調(diào)好質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗三者之間的關(guān)系，是水泥粉磨節(jié)能、降耗的基本途徑。

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