磨粉知識(shí)

1 生料制備工序技術(shù)方案
生料制備技術(shù)方案有多種，本文僅已投運(yùn)的5000t/d生產(chǎn)線經(jīng)常采用的生料制備技術(shù)方案進(jìn)行比較。
1.1 管磨工藝技術(shù)方案
管磨工藝技術(shù)方案一般常見于建設(shè)較早的生產(chǎn)線，具有對(duì)物料物理性質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品細(xì)度、顆粒級(jí)配易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。根據(jù)原料的易磨性、含水量以及生產(chǎn)規(guī)模的不同，主要有風(fēng)掃磨系統(tǒng)、尾卸提升循環(huán)系統(tǒng)和中卸提升循環(huán)系統(tǒng)。這種磨機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易管理和維護(hù)；缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大，尤其當(dāng)用于處理含水較少并易磨的物料時(shí)，用于風(fēng)掃和提升物料所需的氣體量大于烘干物料所需的熱風(fēng)量，則更不經(jīng)濟(jì)。由于管磨系統(tǒng)電耗大，一般生料單位主機(jī)電耗15～16kWh/t，系統(tǒng)電耗20～22kWh/t，為此逐步讓位于立磨系統(tǒng)或生料終粉磨系統(tǒng)。為了更清楚地了解這些生產(chǎn)工藝，現(xiàn)采集了有代表性的烘干中卸式生料粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)裝備及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（見表1）。1.2 立磨工藝技術(shù)方案
立磨主要特點(diǎn)是粉磨效率高，烘干能力強(qiáng)，產(chǎn)品的化學(xué)成分穩(wěn)定，顆粒級(jí)配均勻，有利于煅燒。工藝流程簡(jiǎn)單、建筑面積及占有空間小、操作環(huán)境清潔、磨損小、利用率高等。目前，國(guó)內(nèi)外立磨的生產(chǎn)廠家比較多。其中，國(guó)外比較有代表性的公司主要有萊歇、史密斯、菲凡、伯利休斯等。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái) 在國(guó)內(nèi)外5 000t/d生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)中多有采用。國(guó)內(nèi)立磨生產(chǎn)裝備生產(chǎn)技術(shù)也日臻成熟，并大量運(yùn)用。目前國(guó)產(chǎn)立磨已經(jīng)逐漸達(dá)到并超過(guò)國(guó)外立磨的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。
筆者主要從立磨的生產(chǎn)工藝布置形式談一些粗淺的看法。立磨的工藝布置形式主要有兩種：二風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，兩種系統(tǒng)的生產(chǎn)裝備和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。 通過(guò)上述對(duì)比和生產(chǎn)實(shí)踐，可以看出： 三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：
（1）操作方便，生料系統(tǒng)有一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自我封閉系統(tǒng)，可以獨(dú)立操作，并對(duì)窯的影響不大。
（2）方便大型袋式收塵器的使用，收塵器布袋的使用壽命長(zhǎng)。
（3）與二風(fēng)機(jī)系統(tǒng)相比，裝機(jī)功率高，占地面積大，生料工序電耗高。

與二風(fēng)機(jī)系統(tǒng)相比的特點(diǎn)：
（1）系統(tǒng)裝機(jī)功率低，占地面積小，生料工序電耗低。
（2）操作復(fù)雜，與窯系統(tǒng)共用一臺(tái)尾排風(fēng)機(jī)，磨機(jī)的操作會(huì)對(duì)窯系統(tǒng)造成一定的影響，且磨機(jī)出口處負(fù)壓較高，磨機(jī)出口閥門操作困難，且對(duì)磨機(jī)操作影響較大。
（3）由于磨機(jī)出口處負(fù)壓較高，要求共用的尾排風(fēng)機(jī)要有較高的全壓（D工廠企業(yè)的尾排風(fēng)機(jī)全壓為11kPa），對(duì)袋式收塵器的使用壽命影響較大。
兩類型系統(tǒng)存在的共性問(wèn)題：
（1）由于余熱利用，入磨風(fēng)溫普遍偏低。
（2）磨機(jī)的壓差普遍較高，基本都在5 500Pa左右，有的企業(yè)甚至在6 000Pa以上。
（3）噴口環(huán)通風(fēng)面積在4.9m2左右，這或者是系統(tǒng)風(fēng)量低，或者是噴口環(huán)處風(fēng)速過(guò)高。所以對(duì)立磨入口風(fēng)量的標(biāo)定是非常重要的，對(duì)確定噴口環(huán)通風(fēng)面積具有重要意義。
（4）加載壓力大都在110～130bar之間，對(duì)應(yīng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量均在420t/h左右。

1.3 輥壓機(jī)終粉磨工藝技術(shù)方案
輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的特點(diǎn)是粉磨效率高、電耗較立磨系統(tǒng)更低，金屬消耗低，有的達(dá)到0.5g/t生料，且體積小、占地面積小，易于安裝。進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)開發(fā)的大型輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)試驗(yàn)成功，并在國(guó)內(nèi)外大量推廣使用。某企業(yè)使用國(guó)產(chǎn)輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)裝備及有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表3。


從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，實(shí)際生產(chǎn)能力均超過(guò)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于立磨系統(tǒng)。且輥壓機(jī)系統(tǒng)已國(guó)有化，設(shè)備及備件購(gòu)置方便，成本低，維修方便。生料制備采用輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)出其技術(shù)魅力，并受到使用企業(yè)的廣泛贊譽(yù)。(表4)
1.4 三種粉磨工藝技術(shù)方案的比較
表4為5 000t/d生產(chǎn)線生料制備三種粉磨工藝技術(shù)可以看出輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的電耗較低，立磨次之，中卸磨的電耗理想；輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)中，輥壓機(jī)主體部分的電耗為7.96 kW/t；立磨系統(tǒng)中立磨主體部分的電耗為8.8 kW/t。兩者相差0.84 kW/t;輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)中，循環(huán)風(fēng)機(jī)的電耗為4.4kW/t；立磨系統(tǒng)中，循環(huán)風(fēng)機(jī)的電耗為7.4kW/t。兩者相差3.0kW/t。僅就粉磨電耗來(lái)看，終粉磨系統(tǒng)與立磨系統(tǒng)的差別并不是很大，但由于立磨要求噴口環(huán)處的風(fēng)速要高達(dá)45m/s～60m/s，導(dǎo)致磨內(nèi)阻力要比立磨系統(tǒng)V選內(nèi)的阻力高3 000～4 000Pa，從而要求循環(huán)風(fēng)機(jī)的功率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于終粉磨系統(tǒng)，這也是終粉磨系統(tǒng)比立磨系統(tǒng)省電的原因所在。我們得到的啟示是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，優(yōu)化系統(tǒng)布置、降低系統(tǒng)阻力、優(yōu)化選粉設(shè)備是進(jìn)一步降低電耗的方向。
2 水泥粉磨工序技術(shù)方案
2.1 開路管磨系統(tǒng)
該系統(tǒng)具有工藝流程簡(jiǎn)單、操作方便、占地面積小、投資省等優(yōu)點(diǎn)，水泥早期的生產(chǎn)中被廣泛采用，且至今在一些小的粉磨站和＜φ3m磨機(jī)中仍有廣泛的市場(chǎng)。隨著國(guó)家行業(yè)政策的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，＜φ3m磨機(jī)因其消耗高、產(chǎn)能低已逐漸被淘汰而結(jié)束其發(fā)展的歷史。
2.2 輥壓機(jī)+開路管磨系統(tǒng)

在＞φ3m以上開路系統(tǒng)磨機(jī)中，為了提高產(chǎn)能、降低消耗，根據(jù)磨機(jī)型號(hào)的不同而加設(shè)不同規(guī)格的輥壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行物料的預(yù)粉磨。不同型號(hào)磨機(jī)配置的輥壓機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備配置表和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表5。 對(duì)于不同配置的輥壓機(jī)+開路管磨系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)比可以得到如下結(jié)論：
（1）φ4.2m×13m水泥磨約為φ3.2m×13m水泥磨的總裝機(jī)功率的2倍多一些，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量也約為2倍。
（2）φ4.2m×13m水泥磨系統(tǒng)比φ3.2m×13m水泥磨系統(tǒng)單位產(chǎn)品的工序電耗約高出1 kWh / t左右。
（3）φ4.2m×13m水泥磨配置φ1 400 輥壓機(jī)與φ3.2m×13m水泥磨配置φ1 200 mm×450mm～500mm輥壓機(jī)的功率與產(chǎn)能基本是成比例增加的。
2.3 閉路管磨系統(tǒng) 目前，建設(shè)時(shí)間相對(duì)較早的企業(yè)，還有相當(dāng)一部分沒有采用輥壓機(jī)的閉路管磨系統(tǒng)，其設(shè)備配置及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表6。
對(duì)于不同配置的閉路管磨系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)比，我們可以得到如下結(jié)論：
（1）這種類型的水泥磨布置，工序電耗基本在36 kWh / t左右；
（2）隨著磨機(jī)直徑的加大，雖然產(chǎn)量有一定的提高，但工序電耗并沒有較大的改善。
2.4 輥壓機(jī)+閉路管磨系統(tǒng)（見表7） 對(duì)于不同配置的輥壓機(jī)+閉路管磨系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)比，我們可以得到如下結(jié)論：

（1）隨著輥壓機(jī)配置的不斷加大，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量也隨之增加，但并沒有成比例增加。
（2）隨著輥壓機(jī)配置的不斷加大，工序電耗并沒有得到預(yù)想的改善。
（3）采用打散機(jī)配置比采用V選的工序電耗低2～3kWh / t。
（4）輥壓機(jī)的實(shí)際運(yùn)行壓力普遍較設(shè)計(jì)壓力低，其運(yùn)行效果沒有得到應(yīng)有的發(fā)揮。2.5 CKP立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)（立磨+管磨系統(tǒng)）
CKP立磨為簡(jiǎn)易立磨，機(jī)械卸料，沒有上部殼體的籠式選粉機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不同配置CKP立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)配置及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表8。 對(duì)于不同配置的CKP立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)，可以得到如下結(jié)論：

（1）在配置同規(guī)格球磨機(jī)的情況下，用CKP立磨比用輥壓機(jī)電耗低。
（2）在CKP預(yù)粉磨系統(tǒng)不同配置的情況下，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化配置，還可以進(jìn)一步降低電耗。
2.6 立磨終粉磨系統(tǒng)
國(guó)際上新建的水泥生產(chǎn)線粉磨系統(tǒng)對(duì)立磨終粉磨系統(tǒng)的選用率已達(dá)70%，隨著我國(guó)水泥立磨制造與應(yīng)用的成功，近年來(lái)水泥立磨終粉磨的選用率也已顯著上升。水泥立磨終粉磨技術(shù)，以其工藝系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、單位產(chǎn)品電耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)，引起水泥行業(yè)的高度重視。立磨終粉磨系統(tǒng)設(shè) 備配置與經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表9。 研究不同設(shè)備制造商研發(fā)生產(chǎn)的水泥立磨終粉磨系統(tǒng)得出如下結(jié)論：

（1）水泥立磨終粉磨系統(tǒng)的電耗指標(biāo)優(yōu)于其它水泥粉磨系統(tǒng)。
（2）外循環(huán)立磨系統(tǒng)的電耗低于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，主要是風(fēng)機(jī)功率消耗較大。
（3）國(guó)內(nèi)水泥磨的開發(fā)制造日臻成熟，技術(shù)指標(biāo)、裝備水平已接近國(guó)際先進(jìn)水平。
3 結(jié) 語(yǔ)
（1）粉磨系統(tǒng)的電耗在水泥行業(yè)中占比接近水泥綜合電耗的80%，如何通過(guò)選用合適的工藝設(shè)備和技術(shù)方案，意義重大。直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)成本的降低和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的提高，以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。
（2）對(duì)于生料制備系統(tǒng)，輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)具有不可比擬的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，但在輥壓機(jī)的使用壽命和工藝布置上還需進(jìn)一步優(yōu)化，使其更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和魅力。
（3）輥壓機(jī)的使用能夠大幅提高水泥磨的產(chǎn)能，降低工序電耗，但基本上輥壓機(jī)都沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的加載壓力，使輥壓機(jī)的產(chǎn)能和效果沒有得到有效的發(fā)揮，需要制造商和使用企業(yè)進(jìn)一步研究和摸索。
（4）水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能不斷提高，輥壓機(jī)規(guī)格隨之加大，但單位產(chǎn)品電耗并沒有降低。因此，應(yīng)對(duì)輥壓機(jī)與水泥磨的匹配問(wèn)題進(jìn)行深入細(xì)致的研究，以使經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)更加優(yōu)化。
（5）以前國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為，水泥立磨終粉磨產(chǎn)品存在顆粒形貌、顆粒級(jí)配、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量等問(wèn)題。從目前國(guó)內(nèi)使用情況看，都已不是問(wèn)題。經(jīng)檢測(cè)，立磨工藝生產(chǎn)的水泥3μm～30μm顆粒含量高，有利于水泥強(qiáng)度的發(fā)揮；水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量低于閉路球磨機(jī)生產(chǎn)的水泥；立磨水泥配制的混凝土塌落度大，具有良好的工作性能，有利于工程施工；實(shí)踐證明立磨終粉磨水泥，完全能滿足市場(chǎng)需求，市場(chǎng)適應(yīng)性良好。
（6）水泥立磨終粉磨方案集烘干、研磨、選粉于一體，工藝流程簡(jiǎn)單、建筑面積和占地面積小、設(shè)備數(shù)量少、允許進(jìn)磨物料水分高、運(yùn)轉(zhuǎn)率高、粉磨效率高、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、節(jié)電效果好、運(yùn)行費(fèi)用低、單機(jī)規(guī)模大等優(yōu)勢(shì)，其取代水泥球磨的趨勢(shì)已十分明顯。方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比。

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