多措并舉降低水泥溫度

摘要：水泥溫度是水泥粉磨的重要指標(biāo)。球磨機(jī)生產(chǎn)水泥出現(xiàn)溫度高，在磨內(nèi)粉磨過程中造成磨內(nèi)溫度高，靜電吸附嚴(yán)重?，F(xiàn)在主要通過添加工業(yè)副產(chǎn)品脫硫石膏調(diào)整凝結(jié)時(shí)間，但因溫度高造成脫硫石膏脫水，水泥產(chǎn)生假凝，嚴(yán)重影響水泥質(zhì)量。目前傳統(tǒng)PO42.5水泥市場已經(jīng)飽和，各企業(yè)均通過技術(shù)研發(fā)低堿水泥，降低水泥溫度；我公司為著力解決水泥溫度高的問題，經(jīng)調(diào)研市場發(fā)現(xiàn)：使用冷卻器降低水泥溫度效果較好，水泥溫度能降低30度左右；通過水泥多管螺旋組合式水泥冷卻器進(jìn)行降溫，其降溫原理是每根螺旋就是一個(gè)單獨(dú)的提升式冷卻器。單機(jī)主體由轉(zhuǎn)子、殼體、軸承座、驅(qū)動(dòng)裝置等組成。在循環(huán)水進(jìn)出口及水泥進(jìn)出料口分別設(shè)置有溫度傳感器，以監(jiān)測循環(huán)水及水泥的溫度變化，現(xiàn)場控制柜能夠顯示實(shí)時(shí)溫度。運(yùn)行過程使用全自動(dòng)分料閥進(jìn)行分料，冷卻器頂部加收塵管道，使設(shè)備內(nèi)部保持負(fù)壓環(huán)境，杜絕出現(xiàn)冒灰。全自動(dòng)除渣器安裝于冷卻器底部，沉積的碎球碎鍛，依次通過控制機(jī)構(gòu)與料渣分離機(jī)構(gòu)，分離的水泥再回到流程里去，而分離的渣外排，整個(gè)過程由PLC自動(dòng)控制，無需人工干預(yù)。利用流態(tài)化技術(shù)將高溫水泥充分流態(tài)化。將流態(tài)化的水泥均勻分配至各管。在分料的同時(shí)，將可能存在的碎球碎鍛預(yù)沉積，為后續(xù)的清除創(chuàng)造條件。分料還需保證合理的結(jié)構(gòu)，在高效的同時(shí)能減少物料堆積。同時(shí)采用在斜槽外殼體安裝冷卻水管、水泥倒庫等措施，更進(jìn)一步降低水泥溫度。通過以上措施，能有效地降低水泥溫度，滿足客戶的要求。

關(guān)鍵詞：水泥溫度 冷卻器 斜槽降溫 倒庫 

1 前言

我公司現(xiàn)有一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線、一條4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，均采用新型干法生產(chǎn)工藝。與熟料生產(chǎn)線配套水泥粉磨線共5條，其中一線水泥磨現(xiàn)有三套水泥粉磨系統(tǒng)，每套系統(tǒng)組成為：JY140-100輥壓機(jī)（2×560kW）+ ? 4.2×13m（3550kW）球磨機(jī)，組成聯(lián)合半終粉磨開流系統(tǒng)，設(shè)備配置見表1。

表1 水泥磨系統(tǒng)配置

目前單套系統(tǒng)生產(chǎn)P?O42.5水泥系統(tǒng)臺時(shí)140t/h。由于現(xiàn)有水泥磨系統(tǒng)均采用的是輥壓機(jī)閉路系統(tǒng)、磨機(jī)開流系統(tǒng)，導(dǎo)致磨內(nèi)的過粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重（＜3μm顆粒占比大于10%），合格產(chǎn)品不能及時(shí)出磨，粉磨效率低、單位電耗高、球耗大，且出磨水泥溫度高、平均115℃，夏季最高溫度可達(dá)135℃，嚴(yán)重影響了水泥質(zhì)量，造成脫硫石膏脫水，水泥產(chǎn)生假凝，不能滿足客戶需求（客戶要求出廠水泥溫度要在65℃以下）；進(jìn)而影響到混凝土質(zhì)量和施工性能，如：水化加快，外加劑相容性變差等。

我公司位于關(guān)中平原地區(qū)，夏季時(shí)出磨水泥溫度高。為了不影響水泥質(zhì)量，我公司每年夏季被迫提高熟料配比（與冬季相比提高約2%的配比），熟料配比提高后，又導(dǎo)致磨機(jī)產(chǎn)量降低、電耗增加，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅增加。根據(jù)水泥發(fā)貨系統(tǒng)的反饋，由于出磨水泥溫度高，導(dǎo)致袋裝水泥卸車?yán)щy，影響公司品牌形象及市場口碑。因此，我公司急需對現(xiàn)有水泥磨溫度進(jìn)行降溫、提升企業(yè)競爭能力。

我公司采取了以下措施來降低水泥溫度后，低堿水泥通過冷卻器后溫度預(yù)計(jì)降低到83℃左右，低堿水泥從冷卻器進(jìn)入庫內(nèi)，溫度可以降低10℃左右，在從水泥庫底出庫通過斗提進(jìn)入散裝倉（斜槽上安裝冷卻水箱），再通過散裝倉底斜槽倒入斗提循環(huán)（倒庫），物料溫度降低8℃左右，在進(jìn)行出庫倒入散裝倉，出廠水泥溫度可降低至65℃以下。

2 降低水泥溫度的措施

2.1 利用水泥冷卻器降低水泥溫度

通過考察調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在線使用的水泥降溫設(shè)備多為螺旋提升式冷卻器，其缺點(diǎn)有：筒體直徑偏大，螺旋線速度高，磨損消耗和單位能耗也相應(yīng)較高；運(yùn)行效率較低，其有效螺旋使用面積還不足截面積的10%；設(shè)備體積大，加工制造及運(yùn)輸相對困難，對生產(chǎn)場地及工藝布置要求也較高；采用外循環(huán)水，水汽直接外排，不利于節(jié)水和環(huán)保?；谶@些原因，經(jīng)過比較最終選擇了多管螺旋組合式水泥冷卻器。

多管螺旋組合式水泥冷卻器，采用水冷的方式對出磨水泥進(jìn)行降溫。其結(jié)構(gòu)原理類似于螺旋提升式水泥冷卻器，主機(jī)內(nèi)部設(shè)有垂直螺旋，水泥在螺旋帶動(dòng)下沿筒體向上提升，同時(shí)被離心力壓在筒壁，與筒壁外的冷卻水進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)高溫水泥快速降溫的目的[1]。多管螺旋組合式水泥冷卻器可以采用4~8管螺旋組合的形式，每管螺旋就是一個(gè)單獨(dú)的提升式冷卻器。我公司采用的SLZ500-7型水泥冷卻器是七管螺旋組合式水泥冷卻器；該水泥冷卻器包括以下部分：七個(gè)獨(dú)立管螺旋、組合底座1個(gè)、分料器1個(gè)、集料器1個(gè)、上固定裝置1套、水管路1套、壓縮空氣管路1套、喂料裝置7套、配套電器設(shè)備等。如圖1所示：

圖1 水泥冷卻器

冷卻器的控制系統(tǒng)：在循環(huán)水進(jìn)出口及水泥進(jìn)出料口分別設(shè)置有溫度傳感器，以監(jiān)測循環(huán)水及水泥的溫度變化，現(xiàn)場控制柜能夠顯示實(shí)時(shí)溫度。運(yùn)行過程使用全自動(dòng)分料閥進(jìn)行分料，冷卻器頂部加收塵管道，使設(shè)備內(nèi)部保持負(fù)壓環(huán)境，杜絕出現(xiàn)冒灰。全自動(dòng)除渣器安裝于冷卻器底部，沉積的碎球碎鍛，依次通過控制機(jī)構(gòu)與料渣分離機(jī)構(gòu)，分離的水泥再回到流程里去，而分離的渣外排，整個(gè)過程由PLC自動(dòng)控制，無需人工干預(yù)。利用流態(tài)化技術(shù)將高溫水泥充分流態(tài)化。將流態(tài)化的水泥均勻分配至各管。在分料的同時(shí)，將可能存在的碎球碎鍛預(yù)沉積，為后續(xù)的清除創(chuàng)造條件。分料還需保證合理的結(jié)構(gòu)，在高效的同時(shí)能減少物料堆積。

冷卻器的安裝位置：對水泥粉磨系統(tǒng)而言，大致可選擇在以下幾個(gè)位置進(jìn)行安裝：（1）緊貼磨尾，出磨水泥直接進(jìn)入冷卻器；（2）出磨水泥經(jīng)成品輸送斜槽輸送至冷卻器；（3）成品庫庫頂。這是三處比較理想的安裝位置，都可使出磨水泥在入庫前得以充分冷卻。我公司決定在出磨水泥成品斜槽至水泥入庫提升機(jī)之間安裝水泥冷卻器，如圖2所示，出磨水泥通過輸送斜槽可以全部或部分截流至冷卻器進(jìn)行冷卻后入庫。

圖2 水泥冷卻器的安裝位置

水泥冷卻器的熱平衡計(jì)算：熱平衡計(jì)算以0℃、1小時(shí)為基準(zhǔn)，冷卻器進(jìn)料口、冷卻器出料口、循環(huán)水進(jìn)口、循環(huán)水出口為計(jì)算界限。冷卻器處理能力按120t/h、冷卻水量在55t/h左右來計(jì)算。

表2 熱平衡計(jì)算表

水泥冷卻器安裝完成后，經(jīng)過調(diào)試后順利投入使用，出磨PO42.5水泥、低堿水泥的溫度可以降低30到35℃。

表3  冷卻器運(yùn)行參數(shù)表水泥處置量

中控截圖：不同水泥降溫效果 （水泥溫降32℃）

現(xiàn)場截圖：不同水泥降溫效果（水泥溫降35℃）

圖3 水泥冷卻器截圖

水泥溫度對水泥質(zhì)量的影響：

出磨水泥溫度高會(huì)引起一系列的質(zhì)量問題，如：水泥在水泥庫內(nèi)存儲(chǔ)一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)預(yù)水化和強(qiáng)度下降的問題，在水泥溫度下降后，水泥質(zhì)量出現(xiàn)明顯的改善。見表4數(shù)據(jù)。

表4 水泥冷卻器使用前后的質(zhì)量變化

使用水泥冷卻器后，入庫水泥溫度下降明顯，最高下降30℃。使用后，出庫水泥的3天強(qiáng)度與入庫的水泥強(qiáng)度相差不大，約下降0.4-0.5MPa，明顯小于冷卻器使用前的1.3-1.4 MPa的下降值。水泥的凝結(jié)時(shí)間在使用前后變化不大。

2.2 利用輸送斜槽降低水泥溫度

為了保證出廠水泥的溫度滿足客戶的要求，我公司在水泥庫下的輸送斜槽外殼體上安裝了冷卻水箱，用于適當(dāng)降低水泥溫度。見圖4所示。

圖4 水泥冷卻器操作畫面

2.3 采用倒庫方式降低水泥溫度

在采用水泥冷卻器和輸送斜槽降溫后，如果水泥溫度還不能降低到65℃以下，可以采用倒庫的方式進(jìn)一步降低水泥溫度：利用現(xiàn)有的出庫斜槽、出庫斗提機(jī)、入庫斜槽把溫度高的水泥倒到另一個(gè)水泥庫中，亦可以有效降低水泥溫度。

以上三種降溫方式，可以把水泥溫度從115℃左右降低到65℃以下，滿足客戶的需要。   

3. 總結(jié)：

3.1 七管螺旋組合式水泥冷卻器的降溫效果良好，而且設(shè)備的結(jié)構(gòu)有利于節(jié)水節(jié)能。不過，水泥冷卻器所用的冷卻水，需要單獨(dú)新建一個(gè)小型冷卻塔，以保證冷卻水的進(jìn)口溫度，提高冷卻效率。

3.2采用冷卻器、輸送斜槽和倒庫方式來降低水泥溫度，會(huì)稍微地增加生產(chǎn)電耗和生產(chǎn)成本。

3.3 在水泥產(chǎn)量嚴(yán)重過剩的當(dāng)下，盡最大努力滿足客戶的要求是水泥企業(yè)必須練好的基本功；以客戶的需求來倒逼公司內(nèi)部的技術(shù)改造升級，穩(wěn)定特色產(chǎn)品的質(zhì)量，為公司的長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《多管螺旋組合式水泥冷卻器的研究與應(yīng)用》，宋傳杰等；《中國水泥》雜志2019年第08期P106頁。