王學敏:水泥生產中新型粉磨技術研發(fā)與應用

中國水泥網信息中心 · 2011-04-07 00:00 留言

合肥水泥研究設計院教授級高工王學敏

  一、水泥廠各種原料的物性各不相同

  我國水泥原料分布廣泛,種類繁多,且賦存年代、形態(tài)差異很大,物料易磨性、磨蝕性、水分含量、粘結性差異都很大。

  鈣質原料主要是大理石、石灰石,水泥灰?guī)r等等;石灰石易磨性5.1kW/t至18.9kWh/t之間;大理石易磨性在5.6 kWh/t至11.5kWh/t之間。

  硅鋁質原料主要有粘土、頁巖、油頁巖、凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等等;砂巖易磨性在4.2 kWh/t至29.5kWh/t之間。

  鐵質原料有鐵礦石、鐵粉、鋼渣等等。

  熟料:粒度5mm至60mm之間,基本不含水分,易磨性為13kWh/t至23kWh/t之間;

  礦渣:粒度5mm以下,水分含量較高15%左右,易磨性為18kWh/t至33kWh/t之間;

  粉煤灰:分干排灰,濕排灰;原灰,1級灰,2級灰,3級灰,易磨性、粒度、水分差異很大。

  石膏:分天然石膏,化學石膏等等。

  二、水泥廠各種物料的粉磨要求各不相同

  水泥生料:顆粒均齊,控制最大粒徑。與窯能力平衡,運轉同步。

  煤    粉:根據其性能控制最大粒徑。

  粉 煤 灰:最大限度地獲得表面光滑的玻璃微珠。

  高爐礦渣:為發(fā)揮其活性以及作為細顆粒填充料,追求其細度,在條件允許的情況下,比表面積盡可能高。

  水    泥:合理的顆粒組成,最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密堆積密度。面向水泥用戶和混凝土用戶,市場。

  三、新型粉磨技術的原理及其主要特點

  球磨機:以數量巨大的研磨體粉碎物料,小能量多次沖擊,產品形狀趨于球形;

  立式磨:料層粉碎(約30~50MPa),但擠壓后的物料呈松散狀,物料靠離心力甩出,粉磨與選粉同時進行;

  輥壓機:高壓料層粉碎(約80~150MPa),被充分擠壓后的物料一般呈餅狀,物料靠重力排除,為當前粉碎效率最高的設備;

  選粉機:以某一切割粒徑對物料進行分級,選出細粉,間接提高磨機效率。

  各粉磨設備的特點:

  ——球磨機破碎、研磨物料具有很強的隨機性,因此,成品的顆粒分布較寬;

  ——立磨、輥壓機(包括筒輥磨)采用料層粉碎原理,在擠壓物料時具有選擇性粉碎的特點,硬的或缺陷少的物料顆粒最后被粉碎,甚至未能破壞而直接排除,因此,同樣顆粒半成品的細顆粒更難研磨;

  ——球磨機、立磨或輥壓機(包括筒輥磨) ,隨著物料循環(huán)量加大,其成品顆粒分布都朝著均齊的方向發(fā)展。

  四、新型粉磨技術應用的主要工藝

  1、球磨機:單獨的開流磨;與選粉機組成閉流粉磨。較為傳統(tǒng)工藝。

  2、立式磨:與選粉機配套使用,即立磨終粉磨系統(tǒng);置于球磨機前作預粉磨的CKP系統(tǒng)。生料、煤粉大多適合采用立磨終粉磨制備。

  3、輥壓機:與選粉機配套使用,輥壓機終粉磨系統(tǒng);與球磨機、選粉機等構成預粉磨、聯合粉磨、半終粉磨系統(tǒng)。水泥制成優(yōu)選輥壓機與球磨機組成的聯合粉磨系統(tǒng)。[Page]

  五、合肥院近期粉磨技術研發(fā)與應用

  1.“十一五”國家科技支撐計劃 “綠色制造關鍵技術與裝備”項目鑒定驗收

  1.1 生料大型立式磨

  本課題實施點--寶雞市眾喜金陵河水泥有限公司5000t/d熟料生產線上2010年4月檢測結果:

 ?、?系統(tǒng)產量:450t/h,0.08mm篩余為9.6%,

 ?、?系統(tǒng)電耗為13.81kWh/t。

  技術成果:

  1.1.1 特殊的磨輥與磨盤形狀結合,將研磨區(qū)域分為粗磨區(qū)與細磨區(qū),減少過粉磨,粉磨效率高,電耗低。

  1.1.2 磨輥能翻出機外,檢修及更換易損件十分方便

  1.1.3 應用業(yè)績:

  該規(guī)格大型立式磨現銷售20臺套,投入運行11臺套。設備運行平穩(wěn)、可靠。系統(tǒng)產量均在450t/h以上,可以滿足5000t/d~7000t/d生產線的需要。

  1.2 HFCG160大型輥壓機及粉磨系統(tǒng)節(jié)能技術的研究開發(fā)

  2010年8月28日在安徽省合肥市由中國建材聯合會和安徽省科技廳共同組織。

  專家組成:中國建材聯合會、中國水泥協會、中材國際工程股份有限公司、武漢理工大學、亞洲水泥(中國)控股公司、中國聯合水泥集團、海螺水泥公司、上海建材集團、全國建材裝備標準化技術委員會、天津水泥工業(yè)設計研究院等單位的專家。

  1.2.1 驗收項目:在寶雞市眾喜金陵河水泥有限公司的5000t/d熟料生產線上。

  ——2009年10月20日投入運行。

  ——2010年4月完成測試

  ⑴ 系統(tǒng)產量為190t/h。

 ?、?0.08mm篩余為0.8%。

  ⑶ 水泥成品比表面積為372m2/kg。

 ?、?粉磨系統(tǒng)電耗為27.62kWh/t。

[Page]

  1.2.2本課題已取得的成果:

 ?、?自主開發(fā)的,具有自主知識產權的大型輥壓機,通過了中國建筑材料聯合會的鑒定和國家科技部(國家“863”)的驗收。其主要技術經濟指標達到國際先進水平。

  ⑵ 研發(fā)新設備5項。

 ?、?發(fā)表學術著作、論文共計11篇。

 ?、?申請國家發(fā)明專利8項,獲得授權7項。

  1.2.3成果應用:

  采用大型工程分析商用計算軟件,確定磨輥輥套的最大應力。

  三亞華盛天涯水泥公司應用結果:

  磨輥輥面耐磨層使用壽命已達到1.5年(超過12000h),

  實現了輥壓機磨輥輥面的現場半自動修復。

  大型輥壓機鑲套技術不僅為本課題使用,還成功為武漢亞東、江西亞東和四川亞東更換德國KHD的φ1700×1800輥壓機磨輥輥套四只,其中兩套已成功投入運行。

  截至2010年底每年已有累計1.5億噸水泥是采用本課題研究的成果生產,年節(jié)電12億度。

  包括冀東、亞東、海螺、紅獅、臺泥、南方、中聯、天瑞、華潤等大型水泥公司均采用了本課題的技術和產品,現已經投運260套。[Page]

  1.2.4 獲得中國名牌和行業(yè)名牌各1項。

  1.2.5合肥院輥壓機應用業(yè)績。

2006年以來累計銷售,合計1000多套

  2. 國產最大規(guī)格輥壓機HFCG180-160應用簡介

  湖南益陽東方水泥有限公司5000t/d熟料生產線上,配套φ3.8*13.0m閉路磨。

  2010年5月投產,2010年9月測試,測試標定結果:超額完成合同指標:

  配比--熟料78%:脫硫石膏6%:石灰石6.5:爐渣9.5%

  水泥品種——PO42.5;

  系統(tǒng)標定產量——199.75t/h;

  標定比表面積——357 m2/kg ;

  0.08mm篩余——0.86%;

  系統(tǒng)標定電耗——29.41kWh/t;

  折算后(比表面積折合為340 m2/kg);

  PO42.5  產量——208.5t/h。

  電耗——28.071kWh/t。

  四川峨勝水泥有限公司5000t/d熟料生產線上,配套φ4.2*13.0m閉路磨。2010年4月投產兩套,完成合同指標。2010年11月又新建了兩套相同的水泥粉磨系統(tǒng)及裝備。

  浙江新都水泥有限公司,粉磨站一套粉磨系統(tǒng)春節(jié)前投產,配套φ4.2*13.0m開路磨,選擇運行平穩(wěn),各項指標較高。

  廣東羅浮山水泥集團即將有兩套投產。

  至今HFC180-160輥壓機銷售二十多套。[Page]

  3. 比較具有示范性的水泥粉磨系統(tǒng)情況簡介

  3.1亞東水泥以追求高可靠性、高穩(wěn)定性、高合理性、高效率以及高度的人性化著稱:黃岡亞東采用德國萊歇公司的生料磨、煤磨,德國KHD公司的預分解和短窯燒成系統(tǒng),丹麥FLS公司的冷卻機和合肥院水泥輥壓機粉磨系統(tǒng)。這是整個生產線中唯一國產化的主機及其系統(tǒng)。在此之前,該公司采用德國KHD公司輥壓機已有超過20年的歷史。 亞東高度贊揚了合肥院的技術及產品,稱“達到歐盟標準,達到歐洲水平”。

  目前黃岡亞東1#﹠2#、湖北亞東4#、江西亞東5#、揚州亞東1#都完成了標定驗收。系統(tǒng)產能、電耗等全面達到并優(yōu)于設計合同規(guī)定值,各項技術經濟指標達到德國KHD輥壓機水泥粉磨系統(tǒng)的水平,并具有系統(tǒng)操作簡單,穩(wěn)定性高,維護工作量小,工人操作管理容易等優(yōu)點。此外,我院高效選粉機、大型水泥磨收塵器也都得到亞東水泥的較高評價 。四川亞東本月初也已經投產。

  3.2 三亞華盛天涯、??谌A盛澄邁公司廠內清潔美麗,廠外環(huán)境友好,毗鄰大學和高爾夫球場,且運行指標高,效益好。目前有5套系統(tǒng)運行,兩套正在建設。

  3.3合肥東華建材有限公司:系統(tǒng)簡單,輥壓機+打散分級機+開流磨+磨內噴水,整個系統(tǒng)電機不到十臺。占地少,土建工程量少,投資省,維護少,檢修量少,運行費用低,電耗低。

  運行指標先進:生產PO42.5水泥190t/h,水泥比表面積360m2/kg。生產純硅水泥,產量183t/h,比表面積350m2/kg。月均粉磨系統(tǒng)電耗27kwh/t,粉磨站綜合電耗32kwh/t。

  3.4海螺集團,管理水平高,運行平穩(wěn),指標穩(wěn)定且高。

  寧海強蛟海螺:PⅡ42.5產量200t/h,PO42.5產量210t/h,PC32.5產量240t/h。

  繼浙江寧海強蛟海螺投產后,陜西千陽海螺、江蘇淮安楚州海螺、山東濟寧海螺、安徽淮南海螺先后投產。

  4. 高爐礦渣立式磨鑒定驗收(崛榮)

  產量:50.1t/h

  入磨水分:10.63%

  成品水分:0.13%

  功指數:27.47kWh/t

  比表面積:420m2/kg

  粉磨系統(tǒng)電耗:41.74kWh/t

  生產線電耗:44.40kWh/t

  六、結束語

 ?、?生料粉磨技術的發(fā)展

  以提高熟料性能,降低熱耗、電耗、減小粉塵排放等為

  宗旨的技術研究開發(fā)。

 ?、?煤粉磨技術發(fā)展

  研發(fā)CO2低成本捕集提純技術,實現水泥窯CO2的再利用

 ?、?水泥粉磨技術發(fā)展將伴同混凝土技術共同發(fā)展

  在提高水泥作為混凝土原材料性能的同時,實現水泥節(jié)

  能降耗、降低成本。

 ?、?水泥工廠將融入人類社會的循環(huán)中

  工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾替代原燃材料


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