曾学敏：水泥行业节能形势及粉磨技术选择

　　5月21日，由中国水泥网主办的“2011第四届国际粉磨峰会”在南京隆重召开。中国水泥协会副会长曾学敏做了主题为《节能形势及粉磨技术选择》的演讲报告。以下是主要内容：

　　节能形势与任务

　　“十一五”期间，我国单位国内生产总值能源消耗比“十五”降低了19.1%。其中，4万亿投资刺激经济发展，抑制金融风暴的影响，没有完成20%的预定目标。“十二五”规划纲要提出，单位国内生产总值能源消耗到2015年降低16%的约束性目标，包括：推进建材行业SO₂、NO_X治理，强化脱硫脱硝设施稳定运行。以及新建水泥生产线安装效率不低于60%的脱硝装置。

　　3月28日工业和信息化部公布“十二五”期间和今年工业节能减排四大约束性指标：2015年，我国单位工业增加值能耗、CO₂排放量和用水量分别比要比2010年降低18%、18%以上和30%；工业固体废弃物综合利用率提高到72%左右；今年这四项指标同比分别降低4%、4%以上、7%左右、提高2.2%。

　　工业和信息化部编制的《工业转型和升级规划》初步确定“十二五”期间，采用工业增加值能耗、用水量、CO₂排放强度及SO₂、化学需氧量、氮氧 化物和氨氮排放量等约束性指标。

　　2011年3月27日国家发展和改革委员主任签发了9号令：《产业结构调整 指导目录（2011年本）》，自2011年6月1日起施行。

　　一、鼓励类：利用现有2000t/d及以上新型干法水泥窑炉处置工业废弃物、城市污泥和生活垃圾，纯低温余热发电；粉磨系统等节能改造；尾矿、废渣等资源综合利用。

　　二、限制类：2000t/d以下熟料新型干法水泥生产线；60万吨/年以下水泥粉磨站。

　　三、淘汰类：水泥机立窑(2012年)窑径3米及以上、干法中空窑（生产高铝水泥、硫铝酸盐水泥等特种水泥除外）、立波尔窑、湿法窑；直径3米以下水泥粉磨设备。

　　2010年水泥产量18.8亿吨，熟料产量11.8亿吨，熟料烧成煤耗112.20 kgce/t，折实物煤耗（按平均热值5000大卡计算）157 公斤。粉磨工序电耗全国平均水平为：原料18 kwh/t、水泥40 kwh/t、煤粉25 kwh/t。吨熟料理论生料耗为1.535t，大部分企业料耗1.65左右。2010年水泥粉磨企业共2073家，粉磨能力9.2亿吨，产量6.1亿吨，占水泥产量的32.6%，粉磨能力发挥率66.3%。以上述数据为基础进行计算：每年粉磨实物煤18526万吨，耗电46.3亿度；粉磨生料19.5亿吨，耗电351亿度；粉磨水泥18.8亿吨（其中粉磨站粉磨6.1亿吨），耗电752亿度；总计1149.3亿度。2010年单位火力发电标煤耗以336克计，折耗标煤3862万吨。淘汰任务艰巨，节能潜力很大。[Page]

　　粉磨工艺、技术、装备划分

　　一、按粉磨物料品种划分：混合粉磨、分别粉磨、水泥（混合）配置。

　　二、按物料流向划分：开流和圈流（闭流）。

　　三、按磨机型式划分：球磨、立磨、辊压机、筒辊磨及相互组合的粉磨系统，主要有：1、球（管）磨+选粉机+收尘器+风机等组成圈流系统；2、球（管）磨+收尘器+风机等组成开流系统；3、立磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统；4、辊压机+粗选（打散机、V型选粉）+选粉机+收尘器等组成的终粉磨系统；5、辊压机+粗选（打散机、V型选粉）+球磨机+选粉机+收尘器等组成的联合粉磨系统；6、筒辊磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统等。

　　不同粉磨技术及设备比较

　　一、球磨机系统

　　影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺，圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制，粉磨效率比开流磨高10%～20%，成品越细优势越明显。

　　二、辊压机预粉磨系统

　　辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）已经成为水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。辊压机系统节电水平取决于辊压机消耗功率的大小，辊压机每消耗1kWh/t,主机电耗（辊压机+球磨机）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。辊压机的功率消耗与投影压力成线性关系，循环预粉磨辊压机投影压力为5500kN/m²～6500kN/m²，联合粉磨投影压力略低，控制在5000kN/m²～6000kN/m²。

　　三、辊磨终粉磨系统

　　粉磨水泥时辊磨的粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。熟料温度、入料粒度、磨损程度等对产量和电耗均有较大影响。关键是终粉磨水泥性能，要通过调节粉磨压力、挡料圈高度、风速风量，控制出口温度，采用高性能选粉装置等措施优化水泥颗粒级配，保证产品性能。对于生料磨如分别更替离心式或旋风式选粉机，可增产10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好处主要是分离清晰，成品中过粗颗粒少，有利于烧成，可适当放宽细度。但生料细度较水泥粗，粗选粉并不是高效笼式选粉机的长处。因此其增产节能指标要低于水泥磨。

　　四、预破碎

　　“多破少磨”从粉碎机理上来说是合理的。一方面破碎的单耗远比球磨的单耗低，因此后者的无用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨机中的钢球可大大变小，小钢球将减少对物料粉碎所造成的能量过剩的浪费。一般来说，大球的比能耗高，小球的比能耗低。

　　粉磨系统技术装备的选择

　　粉磨工序能耗主要体现在生料制备、煤粉制备和水泥粉磨的环节，其电量消耗占水泥生产综合电耗的72%（生料粉磨电耗约占水泥综合电耗的24%，水泥粉磨电耗约占水泥综合电耗的38%）。

　　目前在新型干法水泥生产线中，立磨、辊压机、高效选粉机、高细高产筛分磨等技术与装备已经被广泛采用。由于水泥产品性能上存在一定差异，使得立磨、筒辊磨和辊压机作为终粉磨系统在水泥粉磨中的应用受到一定限制；此外，由于担心系统产能受烘干能力的影响，辊压机作为水泥生料终粉磨设备的应用也受到影响。

　　作为当前主要选择方案，立磨在水泥生料、煤粉制备、高炉矿渣粉磨等占据主导地位；辊压机与球磨机构成的联合粉磨系统广泛用于水泥和高炉矿渣粉磨； 此外球磨机闭路系统应用于劣质无烟煤的煤粉制备 。

　　从上面粉磨系统的不同特点可以看出，各系统均有不同程度的优势和不足，企业选择粉磨系统时，特别是对现有磨机进行改造时，应根据自身的设备、原料、管理水平、资金状况等条件，按可选择方案的性价比选择适合自己企业的方案。不管选择何种技术方案，都存在系统优化和配合问题，最先进的技术装备亦不能独善其身

　　生料、燃料、水泥粉磨系统

　　一、生料粉磨

　　影响因素：1、原料易磨性。2、入磨原料粒度3、入磨原料水分。

　　工艺流程：目前国内用于生料粉磨的工艺流程较多，采用的磨机型式主要有风扫式球磨系统、中卸提升循环磨系统、尾卸提升循环磨系统、立磨系统以及辊压机系统等，近几年来立磨系统得到广泛使用。对于中等易磨性的原料，一般采用立磨系统比采用球磨系统节电5~6kWh/t生料左右 。

　　生料细度：对于球磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加3%左右。对于立磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加2%左右。

　　实用节能技术：1、采用改良的耐磨材料作为研磨介质。2、采用预均化设备，提高入窑生料合格率；采用高效选粉机。3、降低生料中≥44um石英颗粒含量；降低生料中≥125um方解石颗粒含量有利于提高生料的易烧性。4、吨熟料理论生料耗为1.535t，从提升机喂入窑尾预热器的生料约90%-96%进入窑内，加长一级旋风筒内筒能提高收尘效率，降低能量消耗。增加窑尾收尘回灰，可以避免生料斗提连续运转。5、生料磨采用3-4辊的立磨；增加立磨外循环系统；循环风机采用变频控制；减少管道系统阀门。6、适当放宽生料细度；调控立磨内压差，提高生料磨台时，降低电耗。7、采用提升机和空气输送斜槽，不用气力输送。[Page]

　　二、燃料制备

　　影响因素：1、燃料的易磨性。2、入磨燃料水分

　　工艺流程：目前国内用于煤粉制备的磨有风扫式球磨和辊磨系统，辊磨的电耗约为球磨的一半。对于易磨性指数HGI为55的中等易磨性的原煤，煤粉细度0.08mm筛筛余12%的球磨主机电耗24.5kWh/t左右，辊磨主机电耗13 kWh/t左右。

　　煤粉细度：对于球磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗、增加3%左右。对于立磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%、粉磨电耗增加2%左右。

　　三、水泥粉磨

　　影响因素： 1、熟料性能。2、混合材的品种和掺加量。3、原料水分。

　　工艺流程：1、球磨机系统：影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等，应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺。2、辊磨终粉磨系统：粉磨水泥时辊磨粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。3、辊压机预粉磨系统：辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）已经成为水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。

　　产品细度：水泥粉磨电耗与比表面积存在指数方关系，该指数介于1.3~1.6，采用高效选粉机、比表面积小于4000cm²/g时可取1.3进行计算，否则取高值。

　　水泥助磨剂技术：国际上流行一种“三减少”的全新理念，即：在建筑工程中减少混凝土用量；在混凝土中减少水泥用量；在水泥中减少熟料用量，实现“三减少”，外加剂起着重要作用。

　　其他技术：系统风机采用变频，磨机装载量控制在设计值的85%为好。

　　工程实例

　　一、天津振兴水泥公司一线原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋风式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝8.8 kWh/t，生料细度R80μm＝13 %，系统产量159t/h，系统电耗23.45kWh/t，循环负荷208%时，选粉机效率63%。

　　二、 海螺集团白马山水泥厂2000t/d生产线原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效组合式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝9.6 kWh/t，生料细度R80μm＝11 %，系统产量165t/h，系统电耗22.38kWh/t，选粉机的效率74%。

　　三、华新水泥集团阳新公司5500t/d生产线生料粉磨采用2台TRM3841辊磨，电机功率2240kW。原料辊磨易磨性MF=0.85，粉磨功指数Wi=12.8kWh/t，系统产量为240t/h，磨机电耗8.3kWh/t、风机电耗7.1kWh/t、选粉机电耗0.4kWh/t，系统电耗总计15.8kWh/t。

　　四、天津振兴水泥有限公司二线水泥粉磨采用辊压机联合粉磨系统，辊压机型号TRP140/140，电机功率2×800kW，带V型选粉机和循环风机，球磨机规格φ4.2×13，主电机功率3150kW，配N-3500高效选粉机。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g时系统产量155t/h，单位电耗32.8kWh/t。

　　五、天津振兴水泥有限公司二线水泥粉磨采用辊压机联合粉磨系统，辊压机型号TRP140/140，电机功率2×800kW，带V型选粉机和循环风机，球磨机规格φ4.2×13，主电机功率3150kW，配N-3500高效选粉机。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g时系统产量155t/h，单位电耗32.8kWh/t。

　　六、同力水泥集团采用∮4.2×13m磨机，配∮1.7×1.4m辊压机，生产P.042.5水泥时；台时产量≥200t/h，电耗≤32kwh/t；

　　七、唐山冀东水泥股份有限公司本部两台水泥磨增加辊压机、打散分级机，保证了对磨内粗颗粒的破碎作用，提高了磨机研磨能力， 从运行效果看，台时产量分别提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步电耗下降9.3%，每年节电814万kWh，折合标煤2930吨。

　　八、越南福山水泥有限公司5500t/d生产线水泥粉磨系统采用了德国莱歇公司提供的LM46.2+2C立式辊磨，主辊直径2360mm，磨盘转数24.3rpm，主机功率3400kW，选粉机LSKS66CS，装机功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm²/g时产量150t/h左右，主机电耗18kWh/t，系统电耗27 kWh/t左右。