基于水泥聯合粉磨系統節能降耗途徑的分析

陳憶紅 郭瑞廣 李偉洋

（濮陽同力水泥有限公司，河南 濮陽 457000）

水泥加工生產時，粉磨是較關鍵的環節，其耗電量最高，約占生產總耗電量的65%。所以，企業如何提升水泥粉磨工作效率、減少電量消耗，是各大水泥廠實現節能降耗最為重要的一部分。陶瓷球具有密度低、質量輕、強度高的特點，其密度只是鋼球二分之一。當填充率相同時，磨機的裝載量大幅度下降，會導致磨機運行電流降低，進而減少電力消耗量。

由此說明，同等填充率情況下，運用陶瓷研磨體可以有效節電，通過減少裝載量也可以達到相同目的。下文通過對TL公司的鋼球進行陶瓷研磨體替換，分析粉磨系統的節能途徑，研究粉磨系統球磨機與輥壓機的匹配。

1 實驗方法

TL公司生產水泥的兩條生產線使用Ф170-140輥壓機、N-4500選粉機以及Ф4.2m×13m水泥磨建立聯合粉磨系統，其中，輥壓機功率2×1 200kW，一倉、二倉均使用高鉻鋼球，主機功率達到3 550kW。一號生產線用陶瓷研磨體替換鋼球，二號生產線減少鋼球裝載量，以此進行實驗分析。

一號生產線具體改造內容為：將一倉的隔倉板后移約1.25m，長度改為3.75m，調整一倉的鋼球級配（見表1）；將二倉的有效長度縮短到8.75m，并將鋼球替換為陶瓷球（見表2）。

表1 一倉改造前后磨機裝載情況

表2 二倉改造前后磨機裝載情況

二號生產線的一倉和二倉有效長度分別為2.5m和10m，鋼球裝載量由220t下降到177t（見表3）。

表3 二號生產線磨機裝載情況

2 改造實際效果

一號生產線主要生產P·O42.5級別水泥，將鋼球替換為陶瓷研磨體，持續運行生產6個月左右。

2.1 水泥的生產品質

替換成陶瓷研磨體后，水泥的各基本指標均未出現較大參數變化，強度達到相關標準。水泥比表面積與篩余未出現較大變化，稠度需水量變化均在正常范圍內，符合標準要求；水泥3d和28d強度均滿足標準要求。

2.2 臺產的生產影響

替換后，P·O42.5的水泥生產有所降低，由于陶瓷研磨體密度相對較小，研磨能力較弱，導致磨機臺產減少，平均降幅保持在15%。

2.3 對水泥單位的能耗影響

將鋼球替換為陶瓷研磨體后，水泥磨工序的電耗降低，幅度在25kWh/t，平均電耗在28.0kWh/t，由此表明，生產線電耗優于32kWh/t的相應水平。

3 降低裝載量的效果

二號生產線正常鋼球裝載量為220t，改造后下降至177t，二號生產線同樣生產P·O42.5水泥，低載量生產6個月。

3.1 水泥的生產品質

鋼球裝載量減少后，水泥各基本指標均未出現較大參數變化，強度均能達到相關標準。水泥比表面積與篩余均沒有明顯變化，稠度需水量變化均在正常范圍內，符合標準要求；水泥3d和28d的強度為26.7MPa、50.3MPa，滿足標準要求。

3.2 臺產的生產影響

鋼球裝載量減少后，臺產平均生產量為246t/h，與一號生產線粉磨系統生產量基本一致。由此表明，鋼球的研磨特性較高，減少鋼球裝載量能夠確保高產能。

3.3 對水泥單位的能耗影響

鋼球裝載量減少后，二號生產線電耗為29.2kWh/t，遠優于行業先進指標。

4 節能降耗分析

4.1 主機的電耗分析

通過運用以下兩種方法：一是鋼球替換為陶瓷研磨體，二是減少鋼球裝載量。實驗結果表明，工序產生電耗明顯少于正常裝載量，表4是兩種方法的具體電耗情況。

表4 主機電耗的狀態

表4結果顯示，運用上述兩種方法可減少磨機電耗，兩種方法的電耗均下降到10kWh/t，下降幅度保持在18%。兩種改進方法全部提升了輥壓機功率，并將電耗提升到8kWh/t左右，提升近11%。一號生產線的輔助機械設備改進前的電耗是5.5kWh/t，改造后是5.9kWh/t，前后區別不大；二號生產線通過減少裝載量后，其輔助機械設備產生的電耗為6.9kWh/t，沒有統計改進前的二號生產線主設備電耗。

由此可知，輔助用的相關設備所產生的電耗，在生產中占比較小。改造后，電耗有效減少的原因是磨機本體電耗下降，而磨機與輥壓機均得到有效改進和優化。

4.2 輥壓機與磨機的做功情況

輥壓機與磨機所產生的電耗在19kWh/t左右，在工序電耗中占70%。一號線將鋼球替換為陶瓷研磨體后，輥壓機與磨機的做功比提升到0.7以上；二號生產線減少裝載量后，輥壓機與磨機的做功比仍保持在0.7以上。

輥壓機可以降低物料的顆粒大小，把塊狀物料轉變為細粉形狀。另外，還能使受擠壓的物料內部產生晶格裂紋，進一步提升物料自身的易磨特性。粉磨的整個系統中，輥壓機是非常重要的粉磨設備，其對粉磨系統各項經濟技術指標有直接影響。

球磨機內的研磨體是為更有效擠壓與磋磨相應物料，其主要工序是讓點和點有一定接觸，但做功效率較低，而輥壓機則是面和面接觸，做功效率相對較高。研究表明，輥壓機的工作效率是球磨機的2倍，而將鋼球替換為陶瓷球、減少鋼球裝載量均可有效減少球磨機做功，進一步提升了輥壓機的做功比，更利于系統節能降耗。

5 結束語

通過上述分析可以看出，改進后生產的水泥均能達到原有標準，降低鋼球裝載量未對臺產的產量產生很大影響，且電耗優于行業先進水平。通過分析總結出以下結論：

（1）減少裝載量以及鋼球替換為陶瓷研磨體的方法，可以有效減少系統能耗。

（2）鋼球替換成陶瓷研磨體后，水泥的生產量下降到217t/h，下降幅度約為15%，電量的消耗下降至2.5kWh/t，具有較強的節能效果。

（3）減小鋼球裝載量后，水泥的生產量大約在246t/h，其對臺產產生的影響較低，而電耗則下降至29kWh/t左右，最低時為27.4kWh/t，明顯優于當前國家標準。

（4）減少裝載量以及鋼球替換為陶瓷研磨體的方法，能改變輥壓機與磨機的做功比，并將做功率提高到0.7以上，減少系統的工序電耗。

（5）減少裝載量和將鋼球替換為陶瓷研磨體兩種方法均顯示出：聯合粉磨系統輥壓機的實際配置偏小，輥壓機與磨機的匹配仍有優化空間。