水泥粉磨节能降耗的技术措施

　　目前，我国水泥年生产总产量已经突破16亿t，约占世界水泥总产量的50，水泥工业是我国工业领域中的能耗大户。在水泥生产过程中，粉磨电耗约占水泥生产总电耗的65%-75%，粉磨成本占生产总成本的35%左右，粉磨系统维修量占全厂设备维修量的60%，因此，粉磨对水泥生产企业的效益影响极大。因此大力降低水泥粉磨过程中的过高能耗，对我国节能减排具有重要意义。该文从3个方面介绍水泥粉磨中节能降耗的重要的技术措施。

　　1 粉磨工艺技术及选择

　　1.1不同粉磨技术及设备能耗比较

　　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，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^[2] 。

　　2)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1 kWh/t，主机电耗(辊压机球磨机)可降低0.8一1.0kWh/t。

　　1.2粉磨系统的选择

　　从以上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。

　　2 水泥粉磨技术的改造措施

　　2.1开流磨的技术改造

　　2.1.1衬板

　　国外公司推出的衬板有逐渐统一的趋势。一仓一般采用提升衬板即所谓的阶梯衬板，二仓则采用分级衬板。但这种分级衬板不是国内常见的锥形分级衬板或平衬板加锥形分级衬板，而是2种甚至3种衬板的组合或复合体。经过优化组合或复合，一种衬板可发挥不同形式衬板的优势，从而保证了最大限度地将能量输人装球区，并尽量消除磨内死区。

　　2.1.2隔仓板

　　对于隔仓装置的改进，除了要关注于蓖板的耐磨、耐冲击及防堵等方面外，加大中心件通风面积对于加大整个隔仓装置通风面积的影响最大，也是最可行的方案。因为无论加大蓖板孔尺寸或增加开孔数量，都将对蓖板强度及其对料球的控制作用产生较大影响。此外，改造老式中心件的另一个目的在于通过它来实现对物料流速的控制，从而方便灵活地调节磨内各仓中的料球比，控制物料磨内停留时间。开流磨进行技术改造时，尾仓更换带内筛分装置的隔仓板，严格控制进人尾仓的小颗粒，使前仓的钢球和尾仓的小段各自最大限度地发挥破碎和研磨作用。

　　2.1.3研磨体

　　研磨体尺寸基于粉磨能力和喂料粒度，比较通用的是“两头小，中间大”的级配方案。在目前开流磨进行技术改造时，采用微型研磨体以强化尾仓的研磨能力。直径8一IZ mm的小段，单位质量的个数是普通钢段的20倍，总表面积是普通钢段的2.5倍。研磨效率与研磨体的表面积的0.5一0.7次方成正比。小段的应用起到了提高产量、增加产品比表面积、适当改善微粉颗粒组成的至关重要的作用。

　　2.1.4料段分离装置

　　对于微型研磨体，有必要设计一个让细粉顺利出磨，但微型研磨体不致跑出磨外的出料蓖板装置。

　　2.1.5合理的工艺参数设置

　　改造后的高细高产磨，其工艺参数应根据生产的水泥品种、熟料的易磨性、混合材的品种和掺加比例、磨机规格等来设计磨机的仓位、研磨体的级配和确定细度的控制。

　　2.2圈流磨的技术改造

　　随着磨机规格的增大和现有磨机对节能、高产、优质的迫切要求，采用圈流粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势^[3] 。

　　2.2.1选粉机

　　圈流粉磨的必要设备是选粉机。选粉机的功能是通过将出磨料中达到一定粒径的颗粒及时选出，减少磨内过粉磨量，从而提高磨机粉磨系统效率。但选粉机本身并不产生细粉，选粉机的选用和改造应与磨机的改造结合起来进行。当然，一般说来，选粉机的效率高，系统产量也高。

　　选粉机的关键技术是“分散”、“分级”和“收集”。“分散”是指进人选粉机的物料要尽可能地抛撒开来，物料颗粒之间要形成一定的空间距离。因此，撒料盘的结构、转速、撒料空间大小、物料水分及物料流量都直接影响着布料的分散率；“分级”是指物料分散后，在选粉室停留的有限时间内，要充分利用气流各种形式的分选功能，把物料的粗、细颗粒尽可能地分开，并送至各自的出口。因此，气体流量、气流速度、气流方式、气固交汇点和流场分布以及选粉室数量、结构等对分级效率影响很大；“收集”是捕捉粗粉和细粉的能力，这与收集方式和收集部件的结构形式有关。

　　1979年日本小野田公司开发了O-Sepa选粉机，它不仅保留了旋风选粉机外循环的优点，而且采用笼型转子平面螺旋气流选粉原理，从而大幅度提高了选粉效率。以它为代表的笼式选粉机称之为高

　　效涡流选粉机，也被称为继离心式选粉机、旋风式选粉机之后的第三代选粉机。它的选粉效率一般在80%以上，与离心式或旋风式的选粉机相比，涡流式高效选粉机可提高磨机产量15%-40%，节电10%-20%，体积小、重量轻、布置灵活，产品可在300600澎/kg的比表面积内任意调节，系统负压操作，无粉尘污染。

　　由于O-Sepa选粉机不带细粉收集装置，需要配备与其处理风量相匹配的大规格的袋收尘器或电除尘器用于收集成品，这无疑较大幅度地增加了系统投资，也使工艺布置复杂，操作控制困难，在一定程度上限制了它的推广和应用。上世纪90年代南京化工学院张少明教授等研究、开发的转子式旋风选粉机，简称为转子式选粉机。将笼型转子选粉原理嫁接于旋风选粉机而形成的一种实用于立窑水泥厂的中、小型高效选粉机。针对“分散”、“分级”和“收集”3个关键技术，它在结构上比旋风式选粉机有了突破性的改进。在相同产量的情况下，与高效涡流选粉机相比效率相当，但可降低系统投资20%一30%；与旋风式及高效离心式选粉机相比，不但可减少设备规格，而且可提高效率20%一40%。

　　2.2.2开流改圈流粉磨后的工艺调整

　　开流改为圈流粉磨后应作必要的工艺调整，主要有：

　　1)钢球级配。一仓钢球平均球径要适当增大。

　　2)隔仓板的蓖孔孔隙尺寸应适当地放大，以增加物料在磨内的流动速度。

　　3)加大磨头中空轴的喂料绞刀，以增加喂料量。

　　4)细度控制，生料磨可适当放宽，80 um孔筛余可控制在10%以下。水泥磨细度要提高，比原开流粉磨时要细296--3%左右，以确保水泥的强度。

　　3 科学应用水泥助磨剂

　　水泥助磨剂是一种添加剂，适量地加人到被粉磨的物料中，能通过它对颗粒表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗^[4] 。

　　3.1作用机理

　　助磨剂主要是降低粉磨阻力和阻止微粒聚集。助磨剂通过物理化学吸附于物料表面，颗粒间的摩擦力和粘附力减少，颗粒表面的电负荷得到中和，使其在磨内的流动性趋好，从而改善磨内工作环境，这就是通常所说的“粉体流变”。粉磨过程是机械应力间断地作用于物料的过程，作用期间，被磨物料原有的裂缝被扩展和延伸，并生成新的裂缝；间断期间，不饱合键的吸引力则使裂缝重新愈合，当2种作用力趋于平衡，粉磨细度的增进速率变小甚至下降。按照这种“吸附降低硬度”理论，助磨剂又具有阻止聚合的分散解聚作用。

　　3.2使用效果

　　合理科学地使用水泥助磨剂提高台时产量10%-20%；普通水泥加助磨剂，提高台时产量15%左右；矿渣水泥加助磨剂，提高台时产量10%以上。同时助磨剂能提高水泥3d和28d抗压强度3-5MPa，可多掺混合材6%-10%。

　　水泥助磨剂的节能作用很容易理解。一方面，水泥助磨剂的使用能提高水泥磨的台时产量，从而直接降低了粉磨电耗；另一方面，因水泥助磨剂的增强作用，导致吨水泥熟料的使用量减少，从而减少了因生产熟料而造成的煤电消耗。两者相加，即是使用助磨剂对水泥工业节能减排的贡献。大家知道，助磨剂对节能和减排的功效是相辅相成的，在实现上述节能功效的同时也实现了、减排的目的。

　　4 结语

　　水泥粉磨电耗占水泥生产过程总电耗相当大的比重，是水泥生产节能减排中的一个重要环节。要求企业和科研人员重点研究开发和推广新的粉磨系统及技术，通过提高粉磨效率和合理使用助磨剂是水泥粉磨过程实现能耗降低的有效途径。

　　参考文献

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