現代水泥工藝設計芻議

劉保良

（水泥廠工藝設計及相關新技術研發， 山東 菏澤）

0 引言

在現代水泥工藝設計中，需要對原材料進行突出使用，并保證材料質量。對于水泥工藝設計來說，在工藝設計不斷發展的背景下，相應領域也得到了較好的發展機遇，逐漸受到社會關注。當前，水泥工藝設計對我國的工藝事業發展產生一定影響，其內容有著極高的探究價值。

1 現代水泥工藝設計中的設備選型

第一，設備選型。通常情況下，水泥廠中的設備投資占總投資金額的40%-50%，占比相對較大。因此，在進行設備選型時，要盡可能在同等價位中選擇運轉可靠、技術先進的設備，降低用于設備引進的投資額。

第二，物料輸送。在水泥廠的生產實踐中，一般使用膠帶傳輸機完成物料的輸送。在條件允許的情況下，為了進一步縮減運輸距離，可以使用具備大傾角的膠帶傳輸機，盡可能降低氣力輸送設備的應用次數，以此達到降低設備預轉實際能耗的效果。

第三，原料粉磨系統。在進行原料粉磨系統的選型中，需要重點參考的內容如下：原料的不同物理特性，包括含水量、易磨程度、入磨物料的粒徑等等；具有節能性與環保性；可以展開量產；自動化操作；系統運行高度可靠合理。

第四，電動機選型。目前，現代水泥工藝設計中使用的電動機普遍不會在額定功率下運行，在接近額定功率下運行的次數也相對較少。造成這一現象的主要原因為功率計算公式選擇不當、儲備系數大。而通過合理的電動機選型，能夠確保電動機始終在有效范圍運轉，功率因數得到優化，達到更高的經濟效益。現階段，水泥廠內使用的交流電動機電壓主要依托電容完成確定。

第五，燒成系統。該系統的應用直接影響著水泥廠的實際生產實踐，其主要又預熱器、分解爐、回轉窯、三次風管、噴煤管及篦式冷卻機等構件構成。

第六，收塵設備。為了在滿足的吸塵效果的同時減低能耗，可以使用新型脈沖袋收塵器；而在原料粉磨系統中，更多的使用了電用收塵器。

2 現代水泥工藝設計的主要內容探究

2.1 原料與燃料

原料的開采、破碎等操作與原料及燃料質量有著相對密切的關系，必須要對原來與燃料開采加工質量進行重點保證，以此達到生產出合格水泥產品的目標。就當前的情況來看，存在于市場中的原料與燃料質量參差不齊，化學、物理性能也具有較大的差異性。基于這樣的情況，相關人員要更加關注原料的選擇，盡可能使用符合熟料率值、礦物組織要求的原料。與此同時，還要著重關注原料與燃料的工藝技術，結合防護措施的及時展開避免危害物質的擴散。例如，無煙煤、泥煤、褐煤的腐蝕性較強、揮發點地、發熱量小且易磨性不高，有著一定危害。在生產中，需要第一時間清除相物質，實現不合格原料的及時處理，能夠降低工業設計延誤、二次浪費等問題的發生概率。

2.2 原料的破碎技術

在實際的水泥生產過程中，大部分的原料均需要提前完成破碎出處理，包括石灰石、粘土、砂巖、粉砂巖、鐵礦石、煤、熟料、石膏、混合材等等。依托原料的良好破碎，能夠為后續的粉磨、輸送、儲存等工序的展開提供更好條件[1]。一般來說，泥廠破碎車間普遍設置了石灰石破碎、輔助原料破碎車間。實踐中，原煤破碎、石膏破碎等處理要結合來料情況確定。當前，水泥廠中破碎量最大的物料是石灰石，每生產1 噸熟料通常需要1.3-1.5 噸左右的石灰石。

為了保證原料破碎效果，相關工作人員應當根據原料的不同完成破碎設備的選用。例如，在進行黏土破碎時，需要使用齒輥破碎機或是沖擊式破碎；在進行砂巖、粉砂巖的破碎時，需要使用反擊式破碎機，也可以使用顎式破碎機或是錘式破碎機；在進行原煤的破碎時，需要使用環錘式破碎機、立軸式破碎機或是顎式破碎機；在進行石膏的破碎時，需要使用錘式破碎機或顎式破碎機。

2.3 原料均化與預均化

1.原料（生料）的均化

對于原料的均齊性來說，其與熟料的質量有著極為緊密的關系，同時對窯的運轉周期、熱耗、產量等因素均有著較大影響。相比較來說，在現代大型干法回轉窯中，上述影響情況更加明顯。因此，為了確保生產質量，相關人員必須要對原料展開均化，以此達到降低原料化學成本波動的效果，更好的保證原料化學成分的穩定性。

2.原料的預均化

在當前的生產中，原料的預均化普遍在堆料與取料過程中完成，場地一般為預均化堆場。常用的預均化堆場包括圓形預均化堆場與長方形預均化堆場。實踐中，需要結合原料的成分波動情況，分別完成不同種類原料的預均化，包括硅質原料、石灰石、燃料等。現階段，也存在部分生產工藝實施石灰石與黏土的混合預均化。

2.4 原料粉磨

在實施原料粉磨的過程中，需要消耗大量的電能。而在水泥生產實踐中，生料磨制、粉煤制備、水泥制作等操作的實現均需要粉磨作業的支持。此時，若是使用煤作為粉磨操作燃料，則生產1 噸水泥普遍會消耗物料2.7-2.8 噸；若是使用電能，則根據粉磨設備的不同所產生的能源消耗量也存在差異，具體有：生料粉磨電耗在16-22 kW·h/t 的范圍內 ；煤磨電耗在30-35kW·h/t 左右；水泥電耗在30-40kW·h/t 之間。

在當前的發展中，粉磨設備逐漸向著節能化的方向發展。當前，更多水泥廠選擇了輥式磨與輥壓機終粉磨系統對落實原料粉磨操作[2]。同時，要依托煤質情況的不同使用差異性的立磨系統。一般來說，輥壓機終粉磨系統用于水泥粉磨的情況并不常見，水泥粉磨更多的使用了輥壓機、輥式磨等具有高度節能性的粉磨系統。

2.5 水泥粉磨

總體來看，水泥粉磨系統模式較多，具體包括：輥式磨終粉磨、輥壓機圈流+管磨開流、輥壓機開流+管磨開流、輥壓機開流+管磨圈流、管磨開流、管磨圈流、輥壓機圈流+管磨圈流等。而在當前的生產實踐中，輥壓機圈流+管磨開流與輥壓機圈流+管磨圈流系統的應用更為廣泛。相比于其他系統來說，輥壓機圈流+管磨圈流的優勢在于產量高且能耗低。例如，對于Ф4.2×13m 水泥磨圈流系統，其產量普遍為每小時90 噸，耗能則不低于38kW·h/t；結合輥壓機后，系統產量提升至每小時150 噸，耗能則在30-32kW·h/t 之間。

需要注意的是，當前國內水泥廠雖然對立磨預粉磨系統的應用較少，但是該系統的能耗低且產量高，因此其在水泥生產中的廣泛是未來的主要發展趨勢。通常情況下，立磨預粉磨系統的耗電在25-29kW·h/t 之間，且操作簡單，產品質量達到標準，有著極高的應用優勢。

3 總結

綜上所述，水泥工藝設計對我國的工藝事業發展產生一定影響，其內容有著極高的探究價值。在實踐中，要從原材料入手進行質量保證，結合原料的破碎技術、原料均化與預均化、原料粉磨、水泥粉磨的優化，提升了現代水泥工藝設計的整體質量，推動水泥工藝設計的更好發揮，增強我國在世界工藝設計領域中的影響力。