鄭青：水泥粉磨工藝改造技術(shù)要點分享

合肥院粉磨所副所長鄭青在2009中國水泥工業(yè)粉磨技術(shù)高峰論壇上演講

　　我國能源形勢相當嚴峻，建材工業(yè)的現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展要求有較大差距。目前新型干法水泥生產(chǎn)線已經(jīng)成為水泥工業(yè)的發(fā)展主流，粉磨新技術(shù)應(yīng)用起到很重要的推動作用。隨著水泥新標準的實施，下游用戶對水泥質(zhì)量要求的提高，節(jié)能降耗減排工作力度的加大，粉磨的任務(wù)還是很重。正如曾學(xué)敏會長剛才談到的水泥生產(chǎn)原來講“兩磨一燒”，現(xiàn)在應(yīng)該講是“三磨一燒”，原來可能忽略了煤粉制備，這部分節(jié)能降耗也應(yīng)該提到日程上來。今天重點談水泥粉磨部分。

　　一、水泥粉磨新技術(shù)與裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　水泥粉磨的三大經(jīng)典技術(shù)：

　　1.輥壓機技術(shù)

　　輥壓機技術(shù)在我國研究應(yīng)用了二十多年，技術(shù)日趨成熟，基本解決了應(yīng)用的一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其是對工藝技術(shù)的深入研究和主機可靠性的提高，輥壓機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率，已經(jīng)可以達到球磨機的水平。輥壓機擠壓粉磨工藝主要有：預(yù)粉磨工藝、聯(lián)合粉磨工藝、半終粉磨工藝、終粉磨工藝。目前在我國水泥廠，技術(shù)改造過程中常采用的技術(shù)的是預(yù)粉磨工藝（早期）和聯(lián)合粉磨工藝。截止2008年底，國內(nèi)大型熟料輥壓機的開發(fā)情況：合肥院已開發(fā)出了輥徑1.6m、輥寬1.4m、裝機功率2240kW的輥壓機；天津院、中信重工、成都利君開發(fā)出了輥徑1.7m、輥寬1.1～1.2m、裝機功率達2000kW的輥壓機。合肥院在成功開發(fā)HFCG160-140輥壓機的基礎(chǔ)上，近期又開發(fā)出了輥徑1.8m、輥寬1.6m、裝機功率3200kW目前國內(nèi)最大規(guī)格的熟料輥壓機（HFCG180-160）。

　　2.高效選粉機技術(shù)

　　在閉路水泥粉磨系統(tǒng)中，高效選粉機性能的好壞直接影響水泥粉磨系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標。到目前為止，合肥院已自主研發(fā)出了DS-4500高效選粉機，處理風(fēng)量270000m3/h，產(chǎn)量達200~250t/h。對大型選粉機進行技術(shù)改造主要是在下面幾個方面：①撒料的改進；②進風(fēng)的改進；③轉(zhuǎn)子的改進；④導(dǎo)向葉片的改進；⑤三次風(fēng)的改進。選粉機整個分級過程可以分為三個階段或者說三個環(huán)節(jié)：分散、分級、收集。收集由于采用了新型高效收塵器，可以說已經(jīng)解決了，現(xiàn)在重點解決的是分散、分級，各個科研單位或公司追求的角度不同，具體做法也各具特色。

　　3.球磨機節(jié)能改造技術(shù)

　　大型球磨機主要是采用高細高產(chǎn)磨技術(shù)，技術(shù)核心是采用磨內(nèi)篩分裝置、小規(guī)格的研磨體，閉路磨也可以移植這種關(guān)鍵技術(shù)，我們在Ф3.8、Ф4.2磨機上已經(jīng)進行的推廣應(yīng)用。

　　二、水泥粉磨技術(shù)改造要點

　　1.開閉路粉磨工藝的選擇

　　隨著水泥生產(chǎn)線的規(guī)模越來越大，球磨機的規(guī)格也越來越大，但不同地區(qū)技術(shù)水平差距較大，所以采用技術(shù)也不能是唯一的。比如亞東水泥廠前后都采用立磨，他可能是想到以后二十年或者三十年，但一些中小型企業(yè)還要不要因地制宜了，是不是其他的技術(shù)就不能用了？經(jīng)常有人問，開路磨閉路磨怎么選擇，就目前粉磨站的規(guī)模，包括水泥生產(chǎn)線在線的規(guī)模，根據(jù)我的經(jīng)驗，大致可以這么劃分：磨機直徑≤Φ3.2m，既可采用開路，也可采用閉路工藝；磨機直徑≥Φ3.4m，宜采用閉路工藝。

　　關(guān)于水泥粉磨工藝開、閉路之爭，實際是顆粒分布和水泥強度之爭。早期尤其在立窯興盛時，小磨機+老式選粉機及采取控制篩余作為質(zhì)量控制手段，確實出現(xiàn)過閉路磨水泥早強偏低的問題。但隨著高效選粉機+球磨機節(jié)能技術(shù)的發(fā)展及采用比表面積作為質(zhì)量控制手段，水泥強度問題已不存在了，大型水泥磨粉磨工藝采取閉路居多，開閉路共存。閉路磨產(chǎn)品細度和產(chǎn)品溫度可控制，避免了石膏過渡脫水，且閉路磨適合生產(chǎn)多品種水泥，對物料水分的的適應(yīng)性強。

　　2.中長磨是否適合閉路

　　新標準實施之后，對水泥質(zhì)量要求提高，長徑比3~4甚至4以上的中長磨及長磨也適合閉路粉磨。物料在磨內(nèi)停留時間適當延長，有利于細粉量的增加、水泥質(zhì)量的提高。但磨內(nèi)的調(diào)整非常關(guān)鍵。

　　3.大型球磨機閉路系統(tǒng)改造

　　隨著水泥生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴大，球磨機也超著大型化發(fā)展，原來采用高效選粉機的一般閉路生產(chǎn)工藝（即將磨尾排風(fēng)引入選粉機一次風(fēng)口）在實際使用中出現(xiàn)了一些問題。在上世紀80年代末90年代初，我們說新型選粉機出來以后，工藝流程簡單了，磨機廢氣直接進選粉機了，不需要單獨通風(fēng)了，對磨機通風(fēng)還有好處。大型化以后出現(xiàn)的問題：大型水泥磨或者大型磨機相對于產(chǎn)量的提高，通風(fēng)減弱了，容易造成大型磨機出磨水泥的溫度偏高。剛才講工藝流程簡單了，對于小型磨機來說，通風(fēng)量不大，粉塵濃度不高；對于大型磨機來說，磨尾廢氣量還是比較大的，通風(fēng)又不好，更希望通風(fēng)多一些，多拉一些風(fēng)，就更容易多帶出一些粉塵，在選粉機風(fēng)道包括管道里面容易沉降，長期的沉降，阻力的增加，加劇選粉機葉片的磨損、殼體的磨損。磨機、選粉機、收塵器組成全負壓的系統(tǒng)，排風(fēng)機的全壓較大，收塵器承受的負壓大，漏風(fēng)較多，鎖風(fēng)不宜解決。 解決辦法是采取磨機通風(fēng)收塵系統(tǒng)與選粉系統(tǒng)分開的新工藝流程，同時增設(shè)磨尾高效靜態(tài)分離器。

　　磨尾收塵系統(tǒng)實行兩級收塵，大型磨機以生產(chǎn)高標號水泥為主的企業(yè)就非常顯示出它的優(yōu)勢了，為什么呢？因為磨機通風(fēng)不良要加強通風(fēng)，磨內(nèi)通風(fēng)單獨一套，互不干擾，相互獨立，經(jīng)過一級預(yù)收塵后進袋收塵，保證了收下的細粉不再進磨機和選粉機。我發(fā)現(xiàn)有不少廠盡管采用了分開收塵，但還是采用一臺收塵器，由于企業(yè)擔(dān)心收下來的細粉偏粗影響成品水泥質(zhì)量，把細粉又回到提升機進選粉機了，增加了選粉機的負荷，而這里面絕大多數(shù)都是成品，磨內(nèi)風(fēng)速加快可能會帶進一部分粗粉，磨尾增設(shè)高效靜態(tài)分離器，它以45μm粒徑控制，篩余可在8~10%，按照這個來處理，保證袋收塵收下來的粉塵不再進選粉機，提高了選粉效率。

　　關(guān)于大磨機內(nèi)部配置優(yōu)化，有兩點要引起注意：

　　一是填充率問題。在大磨機設(shè)計時，由于注意到磨機通風(fēng)要加強的問題，所以把進料裝置以及隔倉板、出磨篦板的中心圓設(shè)計的比較大，但忽視了研磨體的填充率問題。如填充率上不去，達不到要求的裝載量，系統(tǒng)產(chǎn)量肯定要受影響曾遇到投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)裝載量上不去的問題，作為水泥企業(yè)業(yè)主來講在采購時要特別關(guān)注這一點。從道理上講，研磨體適當多裝一點，對提高產(chǎn)量、降低能耗有好處。

　　二是襯板問題。大家從球磨機粉磨原理上知道：大球磨大料、小球磨小料，極端地講，把磨機分成無限等分，每一倉只用一種規(guī)格的球是最理想的，但不可能也不現(xiàn)實，分倉也是根據(jù)磨機特點讓球和料更好地適應(yīng)。大型磨機一般分兩倉，二倉一般用分級襯板，這種分級襯板設(shè)計是非常有講究的，選型也很講究，可能同一種襯板，在某一個企業(yè)很好，在另外一個企業(yè)可能會出現(xiàn)反分級，如果出現(xiàn)反分級，粉磨效率會急劇下降，效果甚至還不如普通的波紋襯板。一旦產(chǎn)生反分級，現(xiàn)場很難處理，對粉磨效率影響較大。分級襯板是一種很好的節(jié)能襯板，分級襯板的種類很多，有錐形分級襯板、組合分級襯板、溝槽分級襯板，有一段式的、兩段式的、三段式的。配置時，一定要適合物料情況，物料情況不一樣，可能配置的球也不一樣。[Page]

　　4.集成優(yōu)化球磨機粉磨系統(tǒng)

　　將閉路粉磨新技術(shù)和開路粉磨節(jié)能技術(shù)-磨內(nèi)篩分技術(shù)有機地結(jié)合起來，強化磨內(nèi)的粉磨效率，把磨內(nèi)篩分和磨外分級結(jié)合起來，進一步提高系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標。當然簡單地把磨機按開流磨技術(shù)來改造是不可能達到較好的效果，必須進行必要的改進和調(diào)整，使之適合閉路磨的特點和要求，否則會適得其反。

　　5.新型擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

　　在水泥粉磨系統(tǒng)中采用擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)已成為廣泛的共識以及首選方案。隨著輥壓機大型化開發(fā)成熟，新型水泥擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)越來越傾向于采用大輥壓機小磨機的更節(jié)能的模式，強化節(jié)能 設(shè)備輥壓機的能力，弱化高能耗球磨機的做功比例。通過輥壓機和球磨機裝機功率之比可以看到，我們希望磨機的功率變小，輥壓機的功率變大，變成倒掛，節(jié)能就更有優(yōu)勢。

　　6.分別粉磨技術(shù)

　　分別粉磨有很多優(yōu)點，可以提高粉磨效率、降低水泥成本、增加水泥混合材摻量、提高水泥產(chǎn)量等，比較適合立窯水泥廠多臺磨機改造粉磨站和比較小的旋窯水泥廠。另外，工業(yè)廢渣比較豐富的地區(qū)，以消納粉煤灰、爐渣、鋼渣、礦渣為主的綜合利用項目，也是比較適合。對大型水泥粉磨系統(tǒng)來說，分別粉磨確實應(yīng)用不多，因為更多的考慮到勞動生產(chǎn)效率。從某種意義上說，立磨更適合分別粉磨，一臺球磨機可以今天磨礦渣明天磨熟料可以嗎？我說可以，但你花不起這個本錢，因為磨不同物料的鋼球級配是不一樣的，不可能磨一天換一次鋼球或者清一次倉，那么立磨不一樣，一個磨盤、幾個磨輥不等，它基本不需要改變什么，只需在料層、研磨壓力的控制上做一些調(diào)整，或在分離器的轉(zhuǎn)速上也做調(diào)整，這種調(diào)整很容易做到。

　　7、磨內(nèi)噴水及助磨劑技術(shù)

　　磨內(nèi)噴水技術(shù)很早就有了，但早期噴頭易出現(xiàn)“馬蜂窩”，不出半個月就開始滴水，不是起正效應(yīng)而是反效應(yīng)了，所以這項技術(shù)中間停頓了幾年。近幾年大型水泥磨應(yīng)用越來越多，這項技術(shù)慢慢的又被提及了，我們這幾年進行了研究和攻關(guān)，解決了包括結(jié)團、控制等問題。磨內(nèi)噴水可以有效地降低粉磨溫度20℃~30℃，提高水泥質(zhì)量。直徑3.8、4.2的磨機，開路磨到夏天很難長期連續(xù)運行，在線的粉磨系統(tǒng)就更麻煩了，離線的粉磨站還好些，即使采用輥壓機，磨機做功少了，磨高標號水泥時磨內(nèi)溫度難以控制，出磨水泥溫度達到120℃以上甚至到130℃，這時就會導(dǎo)致水泥質(zhì)量出現(xiàn)問題。我們已在國內(nèi)外的一些項目，主要是大型開路礦渣磨以及大型水泥磨上進行了應(yīng)用，有了很大的突破。

　　國家新標準中規(guī)定水泥中助磨劑的加入量為0.5%對助磨劑的要求也越來越嚴格了。坦率地講，國內(nèi)助磨劑企業(yè)良莠不齊，作為水泥企業(yè)更要認清，一定要做適應(yīng)性試驗。陳紹龍教授講到，不應(yīng)該叫“助磨劑”應(yīng)該叫“助劑”，我覺得這個提法很好，助磨劑在水泥廠企業(yè)使用中一定要考慮適應(yīng)性問題，要考慮一些鹽類助磨劑對混凝土性能的影響。

　　三、展望

　　水泥粉磨技術(shù)的研究今后除注重節(jié)能之外，還要注意水泥質(zhì)量改善技術(shù)。除了采用新型粉磨工藝技術(shù)和裝備優(yōu)化水泥質(zhì)量外，水泥質(zhì)量的控制指標要更加重視。發(fā)達國家水泥企業(yè)已普遍重視對水泥粉磨粒度分布的控制。建議使用45μm篩余和比表面積兩個參數(shù)同時控制。水泥的粉磨不僅要控制產(chǎn)品的顆粒分布，更要注重顆粒形態(tài)的改善，才能達到真正實現(xiàn)高性能水泥的目標。

　　對水泥粉節(jié)能技術(shù)前景的展望：

　　1、立磨制備水泥，立磨磨水泥在國內(nèi)已有水泥設(shè)計院和大的水泥公司在做工業(yè)試驗，在國外已有應(yīng)用。在國內(nèi)還有一些工作要做，相信在不長的時間內(nèi)會有重大突破。

　　2、輥壓機終粉磨，當然這個工作也在做，現(xiàn)在制約我們的還是顆粒的分布和顆粒的形態(tài)，當然還有耐磨材料方面，如果這方面有重大突破的，前景是非常好的。

　　3、其他技術(shù)（如臥輥磨等），臥輥磨、筒輥磨也在研究，國內(nèi)也有兩臺FCB公司的在用，但開發(fā)應(yīng)用沒有想象的那么快，我認為還是有工作可做，高性能粉磨系統(tǒng)，最終我們考慮的是水泥質(zhì)量，水泥性能。

　　4、高性能選粉機，選粉機除了提高選粉效率之外，還要考慮對水泥性能是不是有好處，對顆粒分布的優(yōu)化有沒有特點，這是今后研究的重點。

　　5、水泥粉磨專家系統(tǒng)的開發(fā)。

　?、偎喾勰ハ到y(tǒng)中原材料的快速分析及水泥成品的快速分析；

　?、谒喾勰スに噮?shù)對水泥成品性能的函數(shù)關(guān)系確定；

　?、鬯喾勰ハ到y(tǒng)工藝參數(shù)的調(diào)整方法與實施方法；

　?、芨鶕?jù)原材料性能和最優(yōu)成本原理來調(diào)整粉磨系統(tǒng)參數(shù)。

　　水泥粉磨“無球化”時代的到來，應(yīng)該說是不遠，只要在座的同仁一起努力，應(yīng)該來說不遠的將來，我們將迎來“無球化”粉磨時代的到來，那時水泥粉磨能耗會大幅度的下降。