水泥粉磨節(jié)能降耗的技術(shù)措施

　　目前，我國水泥年生產(chǎn)總產(chǎn)量已經(jīng)突破16億t，約占世界水泥總產(chǎn)量的50，水泥工業(yè)是我國工業(yè)領(lǐng)域中的能耗大戶。在水泥生產(chǎn)過程中，粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)總電耗的65%-75%，粉磨成本占生產(chǎn)總成本的35%左右，粉磨系統(tǒng)維修量占全廠設(shè)備維修量的60%，因此，粉磨對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益影響極大。因此大力降低水泥粉磨過程中的過高能耗，對(duì)我國節(jié)能減排具有重要意義。該文從3個(gè)方面介紹水泥粉磨中節(jié)能降耗的重要的技術(shù)措施。

　　1 粉磨工藝技術(shù)及選擇

　　1.1不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較

　　1)球磨機(jī)系統(tǒng)：影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝，圈流磨利于產(chǎn)品細(xì)度和溫度的調(diào)節(jié)和控制，粉磨效率比開流磨高10%-20%，成品越細(xì)優(yōu)勢(shì)越明顯^[2] 。

　　2)輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)(包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等)已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。輥壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機(jī)消耗功率的大小，輥壓機(jī)每消耗1 kWh/t，主機(jī)電耗(輥壓機(jī)球磨機(jī))可降低0.8一1.0kWh/t。

　　1.2粉磨系統(tǒng)的選擇

　　從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以看出，各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢(shì)和不足，企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時(shí)，特別是對(duì)現(xiàn)有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價(jià)比選擇適合自己企業(yè)的方案。

　　2 水泥粉磨技術(shù)的改造措施

　　2.1開流磨的技術(shù)改造

　　2.1.1襯板

　　國外公司推出的襯板有逐漸統(tǒng)一的趨勢(shì)。一倉一般采用提升襯板即所謂的階梯襯板，二倉則采用分級(jí)襯板。但這種分級(jí)襯板不是國內(nèi)常見的錐形分級(jí)襯板或平襯板加錐形分級(jí)襯板，而是2種甚至3種襯板的組合或復(fù)合體。經(jīng)過優(yōu)化組合或復(fù)合，一種襯板可發(fā)揮不同形式襯板的優(yōu)勢(shì)，從而保證了最大限度地將能量輸人裝球區(qū)，并盡量消除磨內(nèi)死區(qū)。

　　2.1.2隔倉板

　　對(duì)于隔倉裝置的改進(jìn)，除了要關(guān)注于蓖板的耐磨、耐沖擊及防堵等方面外，加大中心件通風(fēng)面積對(duì)于加大整個(gè)隔倉裝置通風(fēng)面積的影響最大，也是最可行的方案。因?yàn)闊o論加大蓖板孔尺寸或增加開孔數(shù)量，都將對(duì)蓖板強(qiáng)度及其對(duì)料球的控制作用產(chǎn)生較大影響。此外，改造老式中心件的另一個(gè)目的在于通過它來實(shí)現(xiàn)對(duì)物料流速的控制，從而方便靈活地調(diào)節(jié)磨內(nèi)各倉中的料球比，控制物料磨內(nèi)停留時(shí)間。開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，尾倉更換帶內(nèi)篩分裝置的隔倉板，嚴(yán)格控制進(jìn)人尾倉的小顆粒，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。

　　2.1.3研磨體

　　研磨體尺寸基于粉磨能力和喂料粒度，比較通用的是“兩頭小，中間大”的級(jí)配方案。在目前開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，采用微型研磨體以強(qiáng)化尾倉的研磨能力。直徑8一IZ 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0.5一0.7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、適當(dāng)改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。

　　2.1.4料段分離裝置

　　對(duì)于微型研磨體，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)讓細(xì)粉順利出磨，但微型研磨體不致跑出磨外的出料蓖板裝置。

　　2.1.5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、混合材的品種和摻加比例、磨機(jī)規(guī)格等來設(shè)計(jì)磨機(jī)的倉位、研磨體的級(jí)配和確定細(xì)度的控制。

　　2.2圈流磨的技術(shù)改造

　　隨著磨機(jī)規(guī)格的增大和現(xiàn)有磨機(jī)對(duì)節(jié)能、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的迫切要求，采用圈流粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢(shì)^[3] 。

　　2.2.1選粉機(jī)

　　圈流粉磨的必要設(shè)備是選粉機(jī)。選粉機(jī)的功能是通過將出磨料中達(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)的選用和改造應(yīng)與磨機(jī)的改造結(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。

　　選粉機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是“分散”、“分級(jí)”和“收集”。“分散”是指進(jìn)人選粉機(jī)的物料要盡可能地拋撒開來，物料顆粒之間要形成一定的空間距離。因此，撒料盤的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、撒料空間大小、物料水分及物料流量都直接影響著布料的分散率；“分級(jí)”是指物料分散后，在選粉室停留的有限時(shí)間內(nèi)，要充分利用氣流各種形式的分選功能，把物料的粗、細(xì)顆粒盡可能地分開，并送至各自的出口。因此，氣體流量、氣流速度、氣流方式、氣固交匯點(diǎn)和流場分布以及選粉室數(shù)量、結(jié)構(gòu)等對(duì)分級(jí)效率影響很大；“收集”是捕捉粗粉和細(xì)粉的能力，這與收集方式和收集部件的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。

　　1979年日本小野田公司開發(fā)了O-Sepa選粉機(jī)，它不僅保留了旋風(fēng)選粉機(jī)外循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，而且采用籠型轉(zhuǎn)子平面螺旋氣流選粉原理，從而大幅度提高了選粉效率。以它為代表的籠式選粉機(jī)稱之為高

　　效渦流選粉機(jī)，也被稱為繼離心式選粉機(jī)、旋風(fēng)式選粉機(jī)之后的第三代選粉機(jī)。它的選粉效率一般在80%以上，與離心式或旋風(fēng)式的選粉機(jī)相比，渦流式高效選粉機(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300600澎/kg的比表面積內(nèi)任意調(diào)節(jié)，系統(tǒng)負(fù)壓操作，無粉塵污染。

　　由于O-Sepa選粉機(jī)不帶細(xì)粉收集裝置，需要配備與其處理風(fēng)量相匹配的大規(guī)格的袋收塵器或電除塵器用于收集成品，這無疑較大幅度地增加了系統(tǒng)投資，也使工藝布置復(fù)雜，操作控制困難，在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。上世紀(jì)90年代南京化工學(xué)院張少明教授等研究、開發(fā)的轉(zhuǎn)子式旋風(fēng)選粉機(jī)，簡稱為轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)。將籠型轉(zhuǎn)子選粉原理嫁接于旋風(fēng)選粉機(jī)而形成的一種實(shí)用于立窯水泥廠的中、小型高效選粉機(jī)。針對(duì)“分散”、“分級(jí)”和“收集”3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它在結(jié)構(gòu)上比旋風(fēng)式選粉機(jī)有了突破性的改進(jìn)。在相同產(chǎn)量的情況下，與高效渦流選粉機(jī)相比效率相當(dāng)，但可降低系統(tǒng)投資20%一30%；與旋風(fēng)式及高效離心式選粉機(jī)相比，不但可減少設(shè)備規(guī)格，而且可提高效率20%一40%。

　　2.2.2開流改圈流粉磨后的工藝調(diào)整

　　開流改為圈流粉磨后應(yīng)作必要的工藝調(diào)整，主要有：

　　1)鋼球級(jí)配。一倉鋼球平均球徑要適當(dāng)增大。

　　2)隔倉板的蓖孔孔隙尺寸應(yīng)適當(dāng)?shù)胤糯?，以增加物料在磨?nèi)的流動(dòng)速度。

　　3)加大磨頭中空軸的喂料絞刀，以增加喂料量。

　　4)細(xì)度控制，生料磨可適當(dāng)放寬，80 um孔篩余可控制在10%以下。水泥磨細(xì)度要提高，比原開流粉磨時(shí)要細(xì)296--3%左右，以確保水泥的強(qiáng)度。

　　3 科學(xué)應(yīng)用水泥助磨劑

　　水泥助磨劑是一種添加劑，適量地加人到被粉磨的物料中，能通過它對(duì)顆粒表面的物理化學(xué)作用，發(fā)揮力學(xué)效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗^[4] 。

　　3.1作用機(jī)理

　　助磨劑主要是降低粉磨阻力和阻止微粒聚集。助磨劑通過物理化學(xué)吸附于物料表面，顆粒間的摩擦力和粘附力減少，顆粒表面的電負(fù)荷得到中和，使其在磨內(nèi)的流動(dòng)性趨好，從而改善磨內(nèi)工作環(huán)境，這就是通常所說的“粉體流變”。粉磨過程是機(jī)械應(yīng)力間斷地作用于物料的過程，作用期間，被磨物料原有的裂縫被擴(kuò)展和延伸，并生成新的裂縫；間斷期間，不飽合鍵的吸引力則使裂縫重新愈合，當(dāng)2種作用力趨于平衡，粉磨細(xì)度的增進(jìn)速率變小甚至下降。按照這種“吸附降低硬度”理論，助磨劑又具有阻止聚合的分散解聚作用。

　　3.2使用效果

　　合理科學(xué)地使用水泥助磨劑提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量10%-20%；普通水泥加助磨劑，提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量15%左右；礦渣水泥加助磨劑，提高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量10%以上。同時(shí)助磨劑能提高水泥3d和28d抗壓強(qiáng)度3-5MPa，可多摻混合材6%-10%。

　　水泥助磨劑的節(jié)能作用很容易理解。一方面，水泥助磨劑的使用能提高水泥磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，從而直接降低了粉磨電耗；另一方面，因水泥助磨劑的增強(qiáng)作用，導(dǎo)致噸水泥熟料的使用量減少，從而減少了因生產(chǎn)熟料而造成的煤電消耗。兩者相加，即是使用助磨劑對(duì)水泥工業(yè)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)。大家知道，助磨劑對(duì)節(jié)能和減排的功效是相輔相成的，在實(shí)現(xiàn)上述節(jié)能功效的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了、減排的目的。

　　4 結(jié)語

　　水泥粉磨電耗占水泥生產(chǎn)過程總電耗相當(dāng)大的比重，是水泥生產(chǎn)節(jié)能減排中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。要求企業(yè)和科研人員重點(diǎn)研究開發(fā)和推廣新的粉磨系統(tǒng)及技術(shù)，通過提高粉磨效率和合理使用助磨劑是水泥粉磨過程實(shí)現(xiàn)能耗降低的有效途徑。

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