曾學(xué)敏：水泥粉磨技術(shù)及能效對標(biāo)

　　中國水泥協(xié)會副會長曾學(xué)敏在18日召開的在2009中國水泥工業(yè)粉磨技術(shù)高峰論壇上會上做精彩報告，以下為報告全文。

　　一、節(jié)能形勢與任務(wù)

　　截止2008三年間，我國國民生產(chǎn)總值單位能耗下降了10.08%，后兩年節(jié)能減排任務(wù)仍然艱巨。

　　政府工作報告提出了2009年節(jié)能減排與生態(tài)環(huán)保六大任務(wù)。

　　國家發(fā)改委八方面加大節(jié)能工作力度。

　　醞釀推出“能評”制度，重大建設(shè)投資項目立項開工之前必須通過相關(guān)部門的節(jié)能評價。

　　原材料工業(yè)技術(shù)改造重點專項提出：支持中西部地區(qū)淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展新型干法水泥。鼓勵水泥生產(chǎn)處理和利用廢棄物、純低溫余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)改造等節(jié)能降耗減排技術(shù)應(yīng)用。支持石灰石礦山以提高資源綜合利用率和保護環(huán)境為目的技術(shù)改造。

　　二、水泥工業(yè)能源消耗水平

近幾年水泥行業(yè)能源消耗情況

　　三、粉磨技術(shù)及選擇

　　粉磨工序能耗主要體現(xiàn)在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環(huán)節(jié)，其電量消耗占水泥生產(chǎn)綜合電耗的72%（生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%，水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%）。

　　2008年規(guī)模以上企業(yè)5100家，粉磨企業(yè)1500多家。國家重點支持粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗減排的技術(shù)改造， 粉磨系統(tǒng)節(jié)能潛力很大。

　　1. 不同規(guī)模生產(chǎn)線設(shè)計能耗指標(biāo)

　　2. 影響能耗的主要因素

　　1） 生料粉磨

　?。?）原料條件：原料易磨性、入磨原料粒度、入磨原料水分。

　?。?）工藝流程：目前國內(nèi)用于生料粉磨的工藝流程較多，采用的磨機型式主要有風(fēng)掃式球磨系統(tǒng)、中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)以及輥壓機系統(tǒng)等，近幾年來立磨系統(tǒng)得到廣泛使用。對于中等易磨性的原料，一般采用立磨系統(tǒng)比采用球磨系統(tǒng)節(jié)電5~6kWh/t生料左右 。 [Page]

　?。?）生料細度：對于球磨系統(tǒng)來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對于立磨系統(tǒng)來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。

　?。?）節(jié)能技術(shù)：采用改良的耐磨材料作為研磨介質(zhì)、采用高效選粉機。

　　2） 燃料制備

　?。?）燃料條件：燃料的易磨性、入磨燃料水分。

　?。?）工藝流程：目前國內(nèi)用于煤粉制備的磨有風(fēng)掃式球磨和輥磨系統(tǒng)，輥磨的電耗約為球磨的一半。對于易磨性指數(shù)HGI為55的中等易磨性的原煤，煤粉細度0.08mm篩篩余12%的球磨主機電耗24.5kWh/t左右，輥磨主機電耗13 kWh/t左右。

　?。?）煤粉細度：對于球磨系統(tǒng)來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對于立磨系統(tǒng)來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。

　　3）水泥粉磨

　?。?）原料條件：熟料性能、混合材的品種和摻加量、原料水分。

　?。?）工藝流程

 　　球磨機系統(tǒng)：影響球磨機粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機的圈流球磨工藝；

 　　輥壓機預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機與球磨機組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機的粉磨效率約為球磨機的2倍左右，可以大幅度節(jié)電；

　　輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時輥磨的粉磨效率是球磨機的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。

　?。?）產(chǎn)品細度：水泥粉磨電耗與比表面積存在指數(shù)方關(guān)系，該指數(shù)介于1.3~1.6，采用高效選粉機、比表面積小于4000cm2/g時可取1.3進行計算，否則取高值。

　　3.不同粉磨設(shè)備能耗比較

　　4.各類型粉磨系統(tǒng)特點比較

　　5. 不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較

　　球磨機系統(tǒng)：影響球磨機粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機的圈流球磨工藝，圈流磨利于產(chǎn)品細度和溫度的調(diào)節(jié)和控制，粉磨效率比開流磨高10%～20%，成品越細優(yōu)勢越明顯。[Page]

　　輥壓機預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機與球磨機組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機的粉磨效率約為球磨機的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。輥壓機系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機消耗功率的大小，輥壓機每消耗1kWh/t,主機電耗（輥壓機+球磨機）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。輥壓機的功率消耗與投影壓力成線性關(guān)系，循環(huán)預(yù)粉磨輥壓機投影壓力為5500kN/m2～6500kN/m2，聯(lián)合粉磨投影壓力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。

　　輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時輥磨的粉磨效率是球磨機的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對產(chǎn)量和電耗均有較大影響。關(guān)鍵是終粉磨水泥性能，要通過調(diào)節(jié)粉磨壓力、擋料圈高度、風(fēng)速風(fēng)量，控制出口溫度，采用高性能選粉裝置等措施優(yōu)化水泥顆粒級配，保證產(chǎn)品性能。對于生料磨如分別更替離心式或旋風(fēng)式選粉機，可增產(chǎn)10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰，成品中過粗顆粒少，有利于燒成，可適當(dāng)放寬細度。但生料細度較水泥粗，粗選粉并不是高效籠式選粉機的長處。因此其增產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)要低于水泥磨。

　　預(yù)破碎：“多破少磨”從粉碎機理上來說是合理的。一方面破碎的單耗遠比球磨的單耗低，因此后者的無用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨機中的鋼球可大大變小，小鋼球?qū)p少對物料粉碎所造成的能量過剩的浪費。一般來說，大球的比能耗高，小球的比能耗低。

　　6. 粉磨系統(tǒng)的選擇

　　從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點可以看出，各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢和不足，企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時，特別是對現(xiàn)有磨機進行改造時，應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價比選擇適合自己企業(yè)的方案。

　　7. 工程實例：

　　天津振興水泥有限公司一線原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋風(fēng)式選粉機，原料粉磨功指數(shù)Wi＝8.8 kWh/t，生料細度R80μm＝13 %，系統(tǒng)產(chǎn)量159t/h，系統(tǒng)電耗23.45kWh/t，循環(huán)負荷208%時選粉機效率63%。

　　天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，輥壓機型號TRP140/140，電機功率2×800kW，帶V型選粉機和循環(huán)風(fēng)機，球磨機規(guī)格φ4.2×13，主電機功率3150kW，配N-3500高效選粉機。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時系統(tǒng)產(chǎn)量155t/h，單位電耗32.8kWh/t。該公司一線采用球磨機規(guī)格φ3.8×13，主電機功率2500kW的球磨機圈流系統(tǒng)，配N-1500高效選粉機，粉磨P.O42.5水泥至3810cm2/g時系統(tǒng)產(chǎn)量61t/h，系統(tǒng)電耗42.3kWh/t。如換算到相同標(biāo)準(zhǔn)時，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)節(jié)電7kWh/t。

　唐山冀東水泥股份有限公司本部兩臺水泥磨增加輥壓機、打散分級機，保證了對磨內(nèi)粗顆粒的破碎作用，提高了磨機研磨能力，該項目2006年1月開始施工，歷時4個月，完成改造任務(wù)，5月份開始投入運行。從運行效果看，臺時產(chǎn)量分別提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步電耗下降9.3%，每年節(jié)電814萬kWh，折合標(biāo)煤2930噸。

　　海螺集團白馬山水泥廠2000t/d生產(chǎn)線原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效組合式選粉機，原料粉磨功指數(shù)Wi＝9.6 kWh/t，生料細度R80μm＝11 %，系統(tǒng)產(chǎn)量165t/h，系統(tǒng)電耗22.38kWh/t，選粉機的效率74%。兩廠的產(chǎn)量比達到100:116。

　　華新水泥集團陽新公司5500t/d生產(chǎn)線生料粉磨采用2臺TRM3841輥磨，電機功率2240kW。原料輥磨易磨性MF=0.85，粉磨功指數(shù)Wi=12.8kWh/t，系統(tǒng)產(chǎn)量為240t/h，磨機電耗8.3kWh/t、風(fēng)機電耗7.1kWh/t、選粉機電耗0.4kWh/t，總計15.8kWh/t。如采用中卸球磨系統(tǒng)粉磨類似原料時，系統(tǒng)電耗22kWh/t左右。

　　越南福山水泥有限公司5500t/d生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)采用了德國萊歇公司提供的LM46.2+2C立式輥磨，主輥直徑2360mm，磨盤轉(zhuǎn)數(shù)24.3rpm，主機功率3400kW，選粉機LSKS66CS，裝機功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g時產(chǎn)量150t/h左右，主機電耗18kWh/t，系統(tǒng)電耗27 kWh/t左右。

　　四、水泥粉磨能效對標(biāo)

　　1. 水泥企業(yè)綜合能耗對標(biāo)基線

注： *水泥綜合能耗=熟料綜合煤耗×75%+水泥綜合電耗×0.1229+2.5

　　2.  不同規(guī)模水泥生產(chǎn)線粉磨工序能效指標(biāo)