淺析白水泥生產工藝節能措施

周小勇

白水泥是白色硅酸鹽水泥的簡稱，以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分、鐵質含量少的熟料，加入適量的石膏后，磨細制成的白色水硬性膠。白色硅酸鹽水泥是應用量最大的特種水泥品種，廣泛應用于建筑裝飾領域，如粘貼外墻瓷磚和玻璃馬賽克、彩色水磨石地面、彩色道路、廣場地面磚、彩色水泥涂料、各種彩色水泥制品等。近十幾年來，隨著我國生態文明建設的持續推進和房地產市場的持續發展，各種裝飾建筑材料的需求量不斷擴大，白水泥的市場需求隨之迅猛增長，白水泥生產過程中消耗了大量的綜合能源。為合理有效地利用能源，提高企業經濟效益，促進產業結構調整和產業升級，保護生態環境，現就以下幾個方面對白水泥生產工藝過程中的節能措施進行初步分析。

一、生產工藝流程

水泥生產工藝主要是以石灰石和粘土等為主要原料，經破碎、配料、磨細制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時還摻加混合材料或外加劑）磨細而成。簡單地說就是“兩磨一燒”，即“生料粉磨、熟料煅燒、水泥粉磨”。

1、生料制配。將開采出來的石灰石破碎成符合生料磨所需要粒度的石灰石粒，通過皮帶機輸送到石灰石均化堆場進行預均化，再與砂石、硫酸渣等按要求進行配料后，輸送到生料磨內進行烘干和粉磨，制備成回轉窯煅燒需要的生料粉，最后進入生料均化庫內進行混合均化。

2、熟料煅燒。生料在旋風預熱器中完成預熱和預分解后，進入回轉窯中進行熟料的煅燒。該工序是水泥廠的核心，耗能也最多，主要消耗原煤燃燒熱能。生料粉經煅燒后發生化學反應，主要成分變成硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。煅燒出來的熟料經漂白機漂白后輸送到熟料庫內儲存，作為水泥磨系統的原材。

3、水泥粉磨。水泥粉磨是水泥生產的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（以及膠凝劑、性能調節材料等）粉磨至適宜的粒度（以細度比、表面積等表示），形成一定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結、硬化要求。

二、工藝節能條件

白水泥作為特種水泥，其生產線依據生產規模和產品檔次需符合國家產業政策的要求，在關鍵生產環節配置新型干法水泥生產工藝和設備，為節能減排提供可靠保證。如生產線采用新型干法帶五級旋風預熱器回轉窯、熟料噴水漂白加篦式冷卻機、節能型立式烘干原料磨、生料連續式空氣均化庫、帶高效分級機的風掃式煤磨機、多通道噴煤燃燒器、高效臥式電收塵器、微機自動配料系統、礦化劑技術等先進工藝和裝備。具體符合下列條件：

1、工藝生產線布置緊湊，工藝流程順暢，以減少輸送距離、減少設備臺數。因地制宜地設置功能區，方便生產管理，節省機械運轉電耗。

2、采用新型在線式分解爐的五級旋風預熱器系統，可保證預熱器系統能更好地適應煤質及原料變化；采用窯尾廢氣作為原料的烘干熱源，利用冷卻機廢氣烘干原煤，可大大節約能源。

3、熟料漂白利用漂白機加篦冷機結合的方案，可克服白水泥無二次熱風和廢熱無法利用的缺點，利用篦冷機的熟料預熱風烘干煤，并作為送煤粉用一次風，可大幅回收熟料余熱。

4、除煤粉輸送外，所有塊狀、粉狀物料均采用機械輸送，以節省能耗。盡量選用低能耗的膠帶輸送機、空氣斜槽等替代高能耗的螺旋輸送機、氣力提升泵。在生產工藝線上設置窯尾電收塵器和窯頭電收塵器，煤磨采用防爆型袋式除塵器，既符合廠區內外的環保要求，又減少了物料損耗。

5、原料磨配料、水泥磨配料和煤磨入磨均采用電子皮帶秤計量，生料入窯和煤粉計量則采用高精度的沖板流量計及轉子秤等計量裝置，使原煤消耗準確符合生產需求，避免能源的浪費。

6、原料粉磨、煤粉制備等采用輥式磨系統，既節省了占地面積和土建投資，又降低了系統電耗和生產成本。

7、選用目前技術成熟的礦化技術，以螢石為礦化劑，通過CaF2的礦化效應，促進熟料的礦物形成，能有效提高熟料產量質量，降低燒成能耗。

三、節能增效分析

1、立磨機。立磨機是生料制備工藝中最主要的耗能設備，與傳統的球磨技術相比，具有以下優勢：一是生產投資費用大幅降低。立式磨內有分離器，不需要再配選粉機和提升機，出磨含塵氣體可直接進入集塵器收集為產品，故工藝簡單，布局緊湊，占地面積僅為球磨系統的70%，建筑空間約為球磨機的50%～60%，且可露天布置，直接降低了企業的投資費用。二是磨粉效率高。立式磨采用磨輥與料床碾壓磨碎物料，效率高、能耗低，磨粉系統的電耗比球磨系統降低30%～50%，而隨原料的濕度增加，節能效果更為顯著。三是烘干能力強。立式磨采用氣體輸送物料，在碾磨水分較大的物料時可控制進風溫度，使產品達到最終水分，在立磨內可烘干水分高達12%～15%的物料，而球磨機只能烘干水分為3%～4%的物料。四是產品化學成份穩定，顆粒級配均勻，質量穩定。由于物料在立磨內停留的時間僅2～3分鐘，而球磨則為15～20分鐘，所以，使用立式磨磨粉時，產品化學成分波動小，有利于均化。此外，立式磨內的合格產品能及時的分離出來，避免了重復碾磨，產品的粒度均勻一致，有利于煅燒。五是噪音低、揚塵少，操作環境清潔。立磨在工作中，磨輥與磨盤不直接接觸，沒有球磨中的鋼球互相碰撞和鋼球撞擊襯板的撞擊聲，故噪音低，比球磨低約20～25分貝。另外，立磨為整體密封，系統在負壓下工作時揚塵少，環境清潔，適應環保要求。六是金屬損耗少，襯板和磨輥壽命長，利用率高。由于立磨在工作中沒有金屬與金屬的直接接觸和碰撞，所以配件磨損少，壽命長，單位產品的金屬磨耗一般為5～10克/噸，對于中硬度水泥材料，磨輥和襯板壽命可達八千小時左右。

2、回轉窯。水泥回轉窯因其工作運行狀態是旋轉的，俗稱為旋窯，主要用來煅燒水泥熟料，是水泥熟料干法和濕法生產線的主要設備。回轉窯由筒體、支承裝置、帶擋輪支承裝置、傳動裝置、活動窯頭、窯尾密封裝置、噴煤管裝置等部件組成。回轉窯的窯體與水平呈一定的傾斜，整個窯體由托輪裝置支承，并有控制窯體上下竄動的擋輪裝置，傳動系統除設置主傳動外，還設置了在主電源中斷時仍能使窯體轉運，防止窯體彎曲變形的輔助傳動裝置，窯頭、窯尾密封裝置采用了先進的技術，保證了密封的可靠性。窯頭采用四通道煤粉燃燒器，該裝置不僅可使煤粉充分燃燒，還可降低廢氣中的C0和NOx等有害物質的含量，具有節能環保的雙重效應。回轉窯生產以懸浮預熱器和窯外分解技術為核心，采用新型原料、燃料均化和節能粉磨技術及裝備，全線采用計算機集散控制，實現水泥生產過程自動化和高效、優質、低耗、環保。相對于立窯水泥來說，旋窯水泥具有質量穩定，環保低耗，臺時產量高等優點，代表著水泥生產發展方向。

3、水泥磨。水泥磨是對煅燒后的熟料添加一定配料后，進行粉碎并均化的關鍵設備，一般為臥式筒形旋轉裝置，外沿齒輪傳動，兩倉、格子型球磨機。物料由進料裝置經入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內有階梯襯板或波紋襯板，內裝不同規格鋼球，筒體轉運產生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后，經單層隔倉板進入第二倉，該倉內鑲有平襯板，內有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業。此粉磨工藝可提高粉磨效率，減低磨內過粉磨現象，增加磨機產量，降低單位產品電耗；采用磨機負荷自動控制系統，改變由人工聽磨音的辦法；以自動測試磨機軸承負荷和震動及磨尾提升機功率信號的變化，由微機自動控制調節入磨物料總量，使磨機始終處于最佳負荷狀態下運行，而高壓大功率的電機在合理的粉磨條件下工作，有利于磨機產量提高和降低粉磨電耗。