提高水泥粉磨能效的探索

石建紅

（廣東省韶關鋼鐵集團有限公司華欣分公司生產部，廣東 韶關 512122）

提高水泥粉磨能效的探索

石建紅

（廣東省韶關鋼鐵集團有限公司華欣分公司生產部，廣東 韶關 512122）

水泥粉磨系統是水泥生產過程中的重要環節。在保證水泥質量的情況下，最大限度地降低粉磨系統的能耗對于節約能源及提高企業經濟效益具有重要的現實意義。本文介紹了目前水泥粉磨設備的選型情況，并提出選用立磨終粉磨系統將成為水泥粉磨的發展趨勢。

水泥粉磨；能效；立磨

水泥行業是典型的高能耗行業，其能源消耗在建材工業和整個工業部門中占有相當比重。在水泥生產過程中，粉磨設備主要應用于生料制備、煤粉制備和水泥粉末等環節。水泥粉磨電耗指水泥粉磨過程的電力消耗，為從水泥熟料、石膏和各混合材配料庫庫底開始到水泥入水泥庫整個水泥粉磨過程消耗的電量。據有關資料統計，我國水泥廠每生產 1 t水泥需要粉磨30種以上各種物料，而粉磨電耗約占水泥生產系統總電耗的65%～70%（生料粉磨系統電耗約占水泥綜合電耗的 24%，水泥粉磨系統電耗約占水泥綜合電耗的24%），粉磨成本占生產總成本的35%左右，粉磨系統維修量占全廠設備維修量的60%。因此，水泥粉磨工藝對水泥生產及企業經濟效益影響極大。我國是水泥生產和消費大國，大力降低單位水泥產品粉磨過程中的能耗，對我國節能減排意義重大。

1 水泥粉磨能效現狀

目前水泥工業粉磨設備的選型主要有三種：管磨機（開路或閉路）粉磨系統、輥壓機終粉磨系統、立磨粉磨系統。

1.1 管磨機（開路或閉路）粉磨系統

管磨機的粉磨主要是由球（管）磨、選粉機、收塵器等組成的圈流系統。球磨機在水泥粉磨方面具有較高的選用率，主要原因是其研磨出的水泥顆粒形狀規則、質量好，缺點是能耗高、占地大。其工作機理是依靠筒體旋轉過程，將能量傳遞給襯板，由襯板提升、拋落研磨體對磨內物料進行沖擊破碎、研磨而實現粉碎。這種作用通過研磨體表面傳遞給物體顆粒使其粉碎，單一物料顆粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨體之間以及研磨體與襯板之間的碰撞和磨損，粉磨效率很低。據Ansel的測定，球磨機粉碎物料的能耗利用率不足3%，因而水泥粉磨節能是國內外長期以來亟待解決的問題。

1.2 輥壓機終粉磨系統

該系統典型的有由輥壓機、打散機、選粉機和收塵器等組成的終粉磨系統，以及由輥壓機、球磨機、選粉機和收塵器等組成的聯合粉磨系統。輥壓機的粉磨機理為料床粉碎，現階段已由過去的半終粉磨引申過渡到用于水泥制備的終粉磨。輥壓機的磨粉效率約為球磨機的1.6～1.8倍，系統節電30%以上。輥壓機系統節電水平取決于輥壓機消耗功率的大小，輥壓機每消耗1 kWh/ t，主機電耗可降低0.8～1 kWh/t。輥壓機系統的電耗雖低于管磨機粉磨系統，但采用輥壓機粉磨在混凝土制備過程中的工作性能不如管磨機粉磨的水泥好，所制得的水泥成品顆粒形貌呈多角形結構，標準稠度需水量增大。

1.3 立磨粉磨系統

立磨系統簡單，布局緊湊，占地面積僅為球磨機系統的50 %，且可露天布置，直接降低了企業投資費用。立磨系統的能耗和球磨系統相比節約30%～40%；整個系統震動小、噪聲低，且設備整體密封，系統在負壓下工作，無粉塵外溢，環境清潔，滿足國家環保要求。工作機制改變，磨損減少，機器壽命延長。

立磨作為當前水泥工業粉磨作業中的主導設備，其優點是技術成熟、系統簡單、可靠性和運轉率高、占地小、能耗低，且隨著選粉技術的完善和當料圈、導風環等的改進，其對水泥顆粒組成及各項性能的調控手段和調控精度更為強化。

2 提高水泥粉磨能效的措施

2.1 采用先進的研磨方式和技術

從當前各類型粉磨系統的發展趨勢看，在粉磨系統推行節能降耗，其主要途徑包括：在生料粉磨系統中用立磨替代球磨機；在水泥粉磨系統中，特別是年產100萬t水泥粉磨站，選用輥壓機聯合粉磨系統替代球磨機；在煤磨系統中，用立磨替代掃磨。

目前，國外在新裝備的水泥廠中，生料幾乎都是在立磨中粉磨的，當然也有采用輥壓機的。與管磨相比，立磨有很多優點，因為有較好的應力狀態，單位電耗比球磨（管磨）要小很多，帶外部物料循環系統的立磨電耗更省。從電力使用角度來看，管磨的電耗與物料通過量關系較小，決定因素主要為粉磨介質填充率，而立磨的電耗卻與物料通過量成正比，由于電力與物料流量有關，立磨在操作時可以在很大物料流量范圍內達到最大電耗。

綜合考慮各方面的因素，立磨是水泥生產過程中各種物料粉磨的發展趨勢。如果每年有20 %的球磨機由立磨或輥壓機聯合粉磨系統替代，則可實現7.6億kWh的節電量，相當于節約標準煤28萬t，減排二氧化碳73萬t。

2.2 選用高效選粉機

圈流粉磨的必要設備是選粉機。選粉機的功能是通過將出磨料中達到一定粒徑的顆粒及時選出，減少磨內過粉磨量，從而提高磨機粉磨系統效率。標準的選粉機可能具有較低的分離效率，因為一部分細顆粒也同時被回收并再次研磨，造成磨機的額外耗電量。在高效選粉機中，物料分離更清晰，從而減少了過粉磨。當然，一般來說，選粉機的效率高，系統產量也高。

選粉機主要有離心式選粉機、旋風式選粉機和高效渦流選粉機三種。高效渦流選粉作為第三代選粉機，其選粉效率一般在80%以上，與離心式或旋風式的選粉機相比，它可提高磨機產量15%～40%，節電10%～20%，體積小、重量輕、布置靈活，產品可在300～600 m2/kg的比表面積內任意調節，系統負壓操作，無粉塵污染。在閉路水泥粉磨系統中，選粉機的性能好壞、效率高低，對提高產品質量和降低電力消耗具有很大的影響。

2.3 改進研磨介質

改良的耐磨材料可以用作研磨介質，尤其是在球磨機中。常見的耐磨材料有料墊、鑄石、合金鋼板、復合鋼板和陶瓷材料等。根據不同部位的磨損性質和工作條件，針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨處理。通常根據物料的磨蝕性來選擇研磨介質。實踐證明，增加研磨介質的表面硬度以及磨機襯里的耐磨性，可以減少磨損，降低能源消耗。

2.4 使用水泥助磨劑

水泥助磨劑是一種表面活性較高的添加劑，其作用機理是吸附在水泥顆粒表面，降低物料顆粒表面自由能，防止細顆粒的再聚合，降低了粉磨阻力，提高了細粉顆粒的分散度，使顆粒易碎性得到提高。

加入適量助磨劑可提高磨機臺時產量的10%～25%，降低粉磨電耗25%左右。由不同有機物匹配和加工制作出來的優質助磨劑，不但具有助磨作用，而且還具有較好的水泥增強作用，3 d抗壓強度可提高3～5 MPa，28 d抗壓強度可提高6～10 MPa。一方面，水泥助磨劑的使用能提高水泥磨機的臺時產量，從而降低粉磨電耗；另一方面，因水泥助磨劑的增強作用，導致噸水泥熟料的使用量減少，從而減少了因生產熟料而造成的煤電消耗。

3 結束語

大幅度地降低能耗，是一項重要而長期的任務，其關鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業電耗。當今世界水泥粉磨技術已呈多元化趨勢，且粉磨設備也向大型化、低耗高效及自動化方向發展。同時隨著國家節能減排工作力度的不斷加大，在粉磨工業中用粉磨能效較高的立磨系統部分或全部取代傳統球磨機已經成為一種必然趨勢。

Exploration on improving cement grinding energy efficiency

Shi Jianhong

The cement grinding system is one of important parts in cement production process.In the case that the quality of the cement, it has important practical significance for saving energy and improving company economic benefits to maximize reduction of grinding system.This paper introduces the present cement equipment selection, and points out that the vertical mill finishing system will be the development trend in the cement grinding.

cement grinding; energy efficiency; vertical mill

TQ172.63

A

1000－8136（2011）06－0042－02