中國立窯水泥廠粉磨系統(tǒng)的技術(shù)改造任務(wù)
立窯水泥廠在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中做出了 歷史性貢獻(xiàn):一是滿足地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和廣大農(nóng)村市場對水泥的需求;二是營造了156萬個(gè)直接就業(yè)崗位;三是為許多地區(qū)和農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)騰飛完成了原始的資本積累。 即使在今天,在規(guī)??偭可弦彩钦紦?jù)絕對優(yōu)勢;在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)仍然是地方稅收和財(cái)政收入的主要來源。但是,隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的連續(xù)快速發(fā)展,尤其在我國加入 WTO 后,立窯水泥生存的空間在減小。國家產(chǎn)業(yè)政策和結(jié)構(gòu)的調(diào)整、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益高標(biāo)準(zhǔn)的要求、 跨國建材巨頭們加緊進(jìn)軍中國建材市場 、國內(nèi)大企業(yè)集團(tuán)的快速擴(kuò)張、市場的無序競爭,這一切不得不使所有的立窯企業(yè)面對一個(gè)現(xiàn)實(shí)——生存與發(fā)展的問題。
解決生存與發(fā)展問題至少要做兩件事:一是順應(yīng)潮流,把企業(yè)規(guī)模做大,上新型干法生產(chǎn)線或建水泥粉磨站,主動(dòng)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu);二是對有一定規(guī)模的企業(yè)加強(qiáng)管理,完善工藝,節(jié)能挖潛,增加效益,提高市場抗風(fēng)險(xiǎn)能力。前者解決發(fā)展問題,后者解決生存問題。
不論新線或老廠改造,都涉及到工廠粉磨系統(tǒng)的技術(shù)方案選擇。就我國立窯水泥廠粉磨系統(tǒng)技術(shù)改造方案的選擇,本人談以下幾點(diǎn),供參考。
一、立窯水泥廠粉磨系統(tǒng)的主要問題
• 磨機(jī)規(guī)格小:由于立窯單機(jī)規(guī)模?。ㄗ畲竽戤a(chǎn) 10 萬噸),因此絕大多數(shù)立窯廠的磨機(jī)規(guī)格都是 Φ 2.2 ~ 2.4m 的小磨機(jī)。隨著立窯臺(tái)數(shù)的增加,出現(xiàn)了磨機(jī)群。在這種情況下,企業(yè)磨機(jī)規(guī)格小而多、產(chǎn)能低、電耗高,環(huán)境污染嚴(yán)重,效益低下。
• 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后:由于磨機(jī)規(guī)格小,單機(jī)產(chǎn)量低。即使采用群窯大磨的廠,其磨機(jī)規(guī)格大都在 3m 。就立窯水泥整體而言,水泥質(zhì)量還是不夠穩(wěn)定。除了水泥熟料質(zhì)量因素外,也不乏粉磨原因而帶來的水泥質(zhì)量問題。隨著水泥新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,水泥比表面積的提高,磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低,粉磨系統(tǒng)電耗提高,增加了生產(chǎn)成本,降低了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。也還是規(guī)格小的問題,粉磨系統(tǒng)的人均生產(chǎn)能力最多達(dá)到干法大廠的 30% 。 日本小野田水泥公司在大連設(shè)立的合資企業(yè)華能-小野田水泥公司, 150萬噸/年水泥,員工500人。
• 環(huán)保不達(dá)標(biāo):由于磨機(jī)規(guī)格小而多,每臺(tái)磨機(jī)從進(jìn)料到出料的粉塵污染;單機(jī)的噪音污染;單機(jī)的潤滑和冷卻水排放污染都是不可避免的。單從粉塵治理就要上許多收塵設(shè)備。過多的收塵設(shè)備一是給企業(yè)帶來較大的投資,二是給企業(yè)的管理和維護(hù)帶來諸多不便。
有資料表明,目前我國大氣粉塵污染主要源自于水泥、火電和冶金三大行業(yè),其中水泥行業(yè)的排放量躍居首位。據(jù)專家保守估計(jì),我國水泥工業(yè)每年排放的粉塵總量超過 1200萬噸,約占水泥年產(chǎn)量的2.5%,而德國、美國、日本等先進(jìn)國家,其水泥工業(yè)粉塵排放量僅占產(chǎn)量的0.01%左右,兩者相差200多倍。
• 電氣自動(dòng)化水平底:從自動(dòng)控制和自動(dòng)化技術(shù)而言,立窯廠與回轉(zhuǎn)窯廠沒有多少區(qū)別,但在投資上,立窯廠上過多的自控和高檔次的自動(dòng)化顯然在經(jīng)濟(jì)上是不合算的。雖然在“七五”期間,國家積極推廣立窯技改 14 項(xiàng)新技術(shù),其中有一部分自動(dòng)化技術(shù),但檔次低,立窯的自動(dòng)控制技術(shù)至今還不成熟。在粉磨系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)方面,當(dāng)回轉(zhuǎn)窯廠在對立式磨和輥壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制的時(shí)候,我們的立窯廠主要還是圍繞球磨機(jī)的自動(dòng)配料和進(jìn)項(xiàng)機(jī)的使用。
• 生產(chǎn)工藝不完善,尤其是部分工廠還沒有烘干設(shè)備:用于生料粉磨的粘土和煤及水泥粉磨的濕礦渣等混合材,基本靠自然曬干,造成了入磨物料綜合水分偏高和波動(dòng)。水分偏大影響磨機(jī)的產(chǎn)量;水分波動(dòng) 對配料計(jì)量及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)有影響,從而影響生產(chǎn)控制和產(chǎn)品質(zhì)量。 隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的增大,粉磨與烘干的矛盾就越現(xiàn)突出。
6 、先進(jìn)立窯企業(yè)技術(shù)八項(xiàng)指標(biāo):中國水泥協(xié)會(huì)立窯研究會(huì)近期公布了“先進(jìn)立窯企業(yè)技術(shù)八項(xiàng)指標(biāo)”。⑴、企業(yè)規(guī)模為年產(chǎn)水泥 30 萬噸以上。⑵、工藝設(shè)備完善,生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制及計(jì)算機(jī)管理。⑶、產(chǎn)品質(zhì)量通過認(rèn)證:穩(wěn)定生產(chǎn) 32.5 、 42.5 等級(jí)水泥;出廠水泥 3d 、 28d 抗壓強(qiáng)度超標(biāo) 4 MP a 、 5MPa ;熟料 28d 強(qiáng)度 52 MPa 以上; f CaO 在 2.5% 以下。⑷、水泥均勻穩(wěn)定性不大于 1.1R ( R 為同品種不同強(qiáng)度等級(jí)水泥 28d 抗壓強(qiáng)度上月平均值)。⑸、環(huán)保達(dá)標(biāo),逐步實(shí)現(xiàn)環(huán)保體系認(rèn)證。⑹、能耗指標(biāo):可比熟料燒成熱耗: 900 × 4.18kJ/kg ??杀人嗑C合電耗: 80kWh/t 以下。⑺、全員實(shí)物勞動(dòng)生產(chǎn)率: 1000t/ 人· a 以上(不含礦山)。⑻、企業(yè)管理:建立嚴(yán)格的科學(xué)管理機(jī)制,追求技術(shù)進(jìn)步,堅(jiān)持文明生產(chǎn),并形成具有特色的企業(yè)文化,通過 ISO9001 質(zhì)量體系認(rèn)證。
二、技術(shù)改造的目標(biāo)和指標(biāo)
1 、擴(kuò)大規(guī)模:首先是擴(kuò)大新型干法生產(chǎn)線。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)該瞄準(zhǔn) 2000t/d 生產(chǎn)線;經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)可在 1000t/d 上起步??拷笾谐鞘泻徒煌òl(fā)達(dá)地區(qū)可與大企業(yè)集團(tuán)聯(lián)手改建水泥粉磨站,進(jìn)入大企業(yè)集團(tuán)就解決了企業(yè)的生存和發(fā)展問題。上述兩項(xiàng)條件不具備的立窯廠必須按照中國水泥協(xié)會(huì)立窯研究會(huì)公布的指標(biāo):至少盡快將規(guī)模發(fā)展到年產(chǎn) 30 萬噸。也就是說,粉磨系統(tǒng)的技術(shù)改造優(yōu)先考慮在單機(jī) 30 萬噸規(guī)模的基礎(chǔ)上。
2 、節(jié)能降耗:不論是立窯廠還是回轉(zhuǎn)窯廠,粉磨系統(tǒng)的節(jié)能降耗是永恒的主題。水泥生產(chǎn)中 70% 的電耗都用在了生料和水泥粉磨,任何粉磨新技術(shù)的研究和采用無不是圍繞節(jié)能降耗而展開的。噸生料粉磨系統(tǒng)電耗 17kWh ;噸水泥粉磨系統(tǒng)電耗 30 kWh ,應(yīng)是我們技術(shù)改造的指標(biāo)。
3.保達(dá)標(biāo):尤其在粉塵排放上要達(dá)到或低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。在磨機(jī)系統(tǒng)和烘干機(jī)系統(tǒng)達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)并不難,收塵機(jī)技術(shù)早已過關(guān),只是資金投入問題。
4 、提高自動(dòng)化水平:只要粉磨系統(tǒng)的規(guī)模上去了,提高自動(dòng)化水平也不難。關(guān)鍵是領(lǐng)導(dǎo)的意識(shí)、管理的水平、職工的素質(zhì)。生產(chǎn)全線的集散自動(dòng)控制是最終目標(biāo),至少生料和水泥粉磨系統(tǒng)的兩個(gè)車間各自獨(dú)立自動(dòng)控制生產(chǎn)是能做到的。
5 、解決烘干問題:創(chuàng)造條件上烘干機(jī),對已有烘干機(jī)的尤其是回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的,可以采用“快速沸騰式烘干機(jī)”技術(shù)進(jìn)行改造,使烘干機(jī)單機(jī)產(chǎn)量提高 80% 。暫時(shí)條件不具備的廠可采用“烘干兼粉磨技術(shù)”進(jìn)行技術(shù)改造。入磨前被烘干的物料水分至少應(yīng)控制在 2% 以下。
三、開流磨的技術(shù)改造
開流高細(xì)高產(chǎn)磨技術(shù)主要用于水泥粉磨、非金屬礦超細(xì)粉磨、無煙煤粉磨等。對原有的磨機(jī)改造時(shí),應(yīng)具備以下工況條件:
• 磨機(jī)直徑可以從 1.5m至3.8 m ,磨機(jī)長徑比至少 >2.5;• 入磨物料綜合水分 <2% ;• 入磨物料粒度、研磨體裝載量、磨機(jī)運(yùn)行等正常穩(wěn)定; • 磨機(jī)通風(fēng)狀況良好,收塵和計(jì)量設(shè)備完好。
(一)、改造的主要內(nèi)容
1 、襯板:段倉安裝活化襯板,有效地消除了“滯留帶”,激發(fā)和強(qiáng)化了研磨體的運(yùn)動(dòng)。
2 、隔倉板:尾倉更換帶內(nèi)篩分裝置的隔倉板,嚴(yán)格控制進(jìn)入尾倉的小顆粒,使前倉的鋼球和尾倉的小段各自最大限度地發(fā)揮破碎和研磨作用。
3 、研磨體:采用微型研磨體強(qiáng)化尾倉的研磨能力。 直徑 8~12 mm的小段,單位質(zhì)量的個(gè)數(shù)是普通鋼段的20倍,總表面積是普通鋼段的2.5倍。研磨效率與研磨體的表面積的0.5~0.7次方成正比。小段的應(yīng)用起到了提高產(chǎn)量、增加產(chǎn)品比表面積、改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。
4 、料段分離裝置:對于微型研磨體,有必要設(shè)計(jì)一個(gè)讓細(xì)粉順利出磨,同時(shí)微型研磨體不致跑出磨外的出料篦板裝置。
5 、合理的工藝參數(shù)設(shè)置:改造后的高細(xì)高產(chǎn)磨,其工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的水泥品種、熟料的易磨性、混合材的品種和摻入比例、磨機(jī)規(guī)格的大小,來設(shè)置磨機(jī)的倉位、研磨體的級(jí)配和細(xì)度的控制。
(二)、改造的指標(biāo)
• 增產(chǎn) 20 ~ 35% ; 節(jié)電 17~25%。 • 水泥比表面積可達(dá) 300~350m 2 /kg。 • 研磨體消耗降低 25%以上。
(三)、改造效果
表 1 磨機(jī)改造前/后主要技術(shù)指標(biāo)對比表
四、閉路磨的技術(shù)改造
選粉機(jī)的功能是通過將出磨物料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時(shí)選出,減少磨內(nèi)過粉磨量,從而達(dá)到提高磨機(jī)粉磨系統(tǒng)效率。但選粉機(jī)本身并不產(chǎn)生細(xì)粉,選粉機(jī)的改造應(yīng)與磨機(jī)改造結(jié)合起來進(jìn)行。當(dāng)然,一般說來,選粉機(jī)的效率高,系統(tǒng)產(chǎn)量也高。這里有一點(diǎn)需要說明,隨著磨機(jī)規(guī)格的增大, 采用閉路粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢。
以日本小野田的 O-Sepa選粉機(jī)為代表的渦流式選粉機(jī),是一種分級(jí)效率高達(dá)80%以上的高效選粉機(jī)。引進(jìn)該技術(shù)生產(chǎn)的國內(nèi)有兩家,他們是上海新建和山東建機(jī)。國產(chǎn)同類技術(shù)的最早是以合肥院的HES和DS高效選粉機(jī)為代表。近幾年,成都利君等公司也陸續(xù)推出類似的選粉機(jī)。國外主要有德國的Sepol型、SKS型、丹麥的Sepax型、美國的SD型、法國的TSV高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)。這些選粉機(jī)的分散、分級(jí)及收集機(jī)理非常明確,尤其分級(jí)機(jī)理與離心式和旋風(fēng)式相比有突破性的改變,選粉機(jī)的各環(huán)節(jié)均達(dá)到了相當(dāng)高的水平,因而整體的選粉效率很高,是一種極具優(yōu)勢的分級(jí)設(shè)備。
與離心式或旋風(fēng)式的選粉機(jī)相比,渦流高效選粉機(jī)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300~600m 2 /kg任意調(diào)節(jié);系統(tǒng)負(fù)壓操作,無粉塵污染。不足之處是一次性投資較大,但根據(jù)已改造后的諸多實(shí)例統(tǒng)計(jì),一般投資回收率在一年半之內(nèi)。
立窯廠的閉路磨改造或新建時(shí)應(yīng)直接采用這種第三代渦流高效選粉機(jī)。一種新的方式就是將高細(xì)高產(chǎn)磨和帶渦流選粉機(jī)的技術(shù)有機(jī)組合的研究正在試驗(yàn)中。其目的既提高磨機(jī)產(chǎn)量,又改善水泥質(zhì)量。
五、新建或改造生料磨系統(tǒng)的方案選擇
生料粉磨的環(huán)節(jié)是為窯的煅燒提供合格的原料,除了穩(wěn)定的化學(xué)成分之外,均齊的生料粉顆粒也為煅燒過程提供了良好的條件,從而影響到水泥熟料的質(zhì)量。生料生產(chǎn)的通??刂埔?nbsp;0.08mm 和 0.2mm 篩余為指標(biāo),當(dāng) 0.2mm 篩余小于 1.0% 或 1.5% 時(shí), 0.08mm 篩余可放寬到 10 ~ 16% 。所以,生料粉磨系統(tǒng)的改造必須圍繞著如何提高 0.08mm 和 0.2mm 為切割粒經(jīng)的粉磨效果。
閉路磨方案:采用渦流式高效選粉機(jī)作為閉路磨設(shè)計(jì)和改造的方案選擇已是不爭的共識(shí)。它選粉時(shí)的高效率,產(chǎn)品細(xì)度調(diào)節(jié)的自動(dòng)化,極少的維修量為用戶帶來諸多方便之處。尤其是產(chǎn)生的顆粒均齊的生料粉為生料磨方案的首選。
立式磨方案:立式磨是融粉磨和選粉為一體的先進(jìn)的粉磨設(shè)備。國外新建水泥廠幾乎 90% 都是采用立式磨技術(shù)。立式磨技術(shù)經(jīng) 20 年的不斷改進(jìn)和實(shí)踐,已開始大有逐漸取代球磨機(jī)的之勢。與球磨機(jī)系統(tǒng)相比,它的電耗節(jié)省 20 ~ 30% ;通風(fēng)和烘干能力強(qiáng);入磨粒度可達(dá) 60 ~ 80mm ,從投資上可減少一級(jí)破碎;噪音小,聲強(qiáng)在 80dB 以下;金屬磨耗小,磨輥和磨盤的使用壽命可達(dá) 8000 小時(shí)以上。國外最大規(guī)格的立式磨生料粉磨能力已達(dá) 400t/h ,系統(tǒng)裝機(jī)功率 6800Kwh 。因此,尤其對于新建生料磨系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮采用立式磨方案。
輥壓機(jī)方案:利用老磨機(jī)前加輥壓機(jī)系統(tǒng)的方案在國內(nèi)已有許多示例,生料粉磨系統(tǒng)的產(chǎn)量幾乎翻一番,系統(tǒng)電耗在 17kWh/t 以下。對于生料粉磨系統(tǒng)最佳的方案是擠壓半終粉磨系統(tǒng),并采用帶渦流的高效選粉機(jī)閉路流程。
兗州礦務(wù)局水泥廠 1#窯生料磨擠壓半終粉磨工藝流程圖
兗州礦務(wù)局水泥廠 1#窯生料磨技改,是利用一臺(tái)Φ2.2×6.5m老磨機(jī)上加DS750高效組合選粉機(jī),磨機(jī)前加輥壓機(jī)的半終粉磨工藝流程(圖1)。改造后標(biāo)定R 0。08 =6.5%,產(chǎn)量46t/h,系統(tǒng)電耗16.1kWh/t。山東水泥廠也在Φ2.4×10m中卸烘干磨上使用了同樣的技術(shù)方案,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)65t,電耗16.23kWh/t。
六、新建或改造水泥磨系統(tǒng)的方案選擇
水泥粉磨系統(tǒng)對最終產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)控制指標(biāo)是細(xì)度和比表面積,而在新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后,還要考慮到微粉的顆粒級(jí)配,既— 30 微米的含量。目前,立窯廠按新標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)時(shí)普遍出現(xiàn)水泥磨產(chǎn)量下降,這就要求我們改變以下傳統(tǒng)的工藝選型思路——大一個(gè)規(guī)格選磨機(jī)。而在方案的選擇上,各廠的規(guī)模、工況不同,方案的選擇也應(yīng)有所區(qū)別。
1 、開流磨系統(tǒng):由于立窯廠多數(shù)球磨機(jī)規(guī)格較小,對于Φ 3.2m 以下的磨機(jī)采用高細(xì)磨技術(shù)在國內(nèi)已相當(dāng)成熟。帶磨內(nèi)篩分裝置的高細(xì)磨國內(nèi)已有 300 多臺(tái)在運(yùn)行。開流高細(xì)磨方案的選擇尤其適合立窯廠的熟料粉磨,它的產(chǎn)品中微粉量高,在篩余細(xì)度 4% 以下,比表面積 340m 2 /kg 時(shí)有利于克服熟料早期強(qiáng)度不高。其次,開流磨流程簡單、投資小、便于管理。在增產(chǎn)節(jié)能方面,同規(guī)格磨機(jī)相比可增產(chǎn) 25% 以上,系統(tǒng)電耗降低至少 20% 以上。尤其對摻礦渣混合材量較高時(shí),高細(xì)磨的選用似乎比閉路磨更易于控制質(zhì)量。
2 、閉路磨系統(tǒng):在熟料溫度偏高,水泥品種經(jīng)常更換、已有磨機(jī)長徑比較小的水泥磨系統(tǒng),宜選用帶渦流式的高效選粉機(jī)。選粉機(jī)的外進(jìn)風(fēng)可將入選粉機(jī)的粗粉進(jìn)行冷卻,轉(zhuǎn)子的無級(jí)調(diào)速便于品種的更換。閉路磨系統(tǒng)操作的好壞,主要是系統(tǒng)工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)是否合理。
3 、輥壓機(jī) + 球磨機(jī)系統(tǒng):在一次性投資許可的情況下,上輥壓機(jī) + 球磨機(jī)系統(tǒng)可同時(shí)滿足以上兩種情況,并可大幅度提高系統(tǒng)產(chǎn)量,降低系統(tǒng)電耗。經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后的熟料料餅,通過打散分級(jí)機(jī)后產(chǎn)生的細(xì)粉均在 2mm 以下,而且微粉中已有 20~30% 的成品。帶輥壓機(jī)的水泥粉磨系統(tǒng)一般比原來系統(tǒng)至少可增產(chǎn) 50% 以上,系統(tǒng)電耗在 30kWh/t 。 選擇輥壓機(jī)后,磨機(jī)的規(guī)格可以降低。也可以用一臺(tái)輥壓機(jī)同時(shí)帶多臺(tái)球磨機(jī)。由于擠壓后的物料不同與破碎機(jī)破碎的物料,在球磨機(jī)的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)上要有所區(qū)別。
七、結(jié)束語
今天的立窯廠的粉磨系統(tǒng)技術(shù)改造,正處在市場競爭激烈,新標(biāo)準(zhǔn)貫徹執(zhí)行,“上大改小”的政策引導(dǎo),環(huán)保和綠色工業(yè)要求日益加強(qiáng)的背景之下,無論是為了生存或發(fā)展,立窯廠對粉磨系統(tǒng)的技術(shù)改造都顯得尤為迫切和重要。
由于粉磨生料和粉磨水泥的生產(chǎn)控制指標(biāo)有所不同,因此,在生料磨系統(tǒng)方案的選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮閉路磨;在水泥粉磨系統(tǒng)方案的選擇上要考慮如何盡可能獲得較多的微細(xì)粉。又由于各廠的工況不同,在方案選擇前應(yīng)摸清被粉磨的原料的性能,多方案比較,按合理、高效、經(jīng)濟(jì)的原則選擇不同的粉磨系統(tǒng)。
要轉(zhuǎn)變觀念,技術(shù)改造不是修修補(bǔ)補(bǔ)、填平補(bǔ)齊,要從技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗的目標(biāo)出發(fā),盡可能選擇最先進(jìn)的技術(shù)和裝備,一次改造到位。有最好的投資回報(bào)率是技術(shù)改造成功的標(biāo)志。技術(shù)改造除了取得經(jīng)濟(jì)效益之外,也可以促進(jìn)企業(yè)管理水平的提高,更體現(xiàn)了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的意識(shí)和水平。
編輯:
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com