我國水泥工業(yè)典型生料制備系統(tǒng)評價

  摘要：我國預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備工藝有中卸烘干磨、風(fēng)掃立磨、輥壓機終粉磨及輥壓機聯(lián)合粉磨等幾種粉磨系統(tǒng)。中卸烘干管磨系統(tǒng)適宜于磨蝕性較大的物料，但由于粗磨及細(xì)磨過程中始終存在研磨死區(qū)，電耗多在22～25 kWh/t范圍內(nèi)；風(fēng)掃立磨利用料床粉磨原理，粉磨電耗多在14～18 kWh/t；輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝較為復(fù)雜，應(yīng)用較少，噸生料制備電耗高于立磨系統(tǒng)，接近于中卸烘干管磨，一般在20～22 kWh/t；而輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)，充分發(fā)揮了輥壓機擠壓粉磨的技術(shù)優(yōu)勢，由于系統(tǒng)裝機功率低，噸生料粉磨電耗 最低。

  0  引言

  我國預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備工藝主要有中卸烘干管磨、風(fēng)掃立磨、輥壓機終粉磨以及輥壓機聯(lián)合粉磨（該工藝應(yīng)用較少）等幾種粉磨系統(tǒng)，其中，輥壓機終粉磨與其它三種粉磨系統(tǒng)相比，粉磨電耗最低、節(jié)電效果最顯著。

  1  采用中卸烘干管磨機的生料制備系統(tǒng)

  1.1 配置狀況

  我國預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備采用中卸烘干管磨機的生料制備系統(tǒng)的流程見圖1，不同規(guī)模配置情況各有不同。

  1.1.1 2 500 t/d規(guī)模的配置

  2500 t/d規(guī)模生料粉磨系統(tǒng)配置一臺Φ4.6 m×（10+3.5）m中卸烘干管磨（主電機功率3 550 kW、筒體工作轉(zhuǎn)速15 r/min、設(shè)計研磨體裝載量190 t、設(shè)計產(chǎn)量190 t/h），視入磨物料粒徑等物理性能以及系統(tǒng)裝機功率、磨內(nèi)結(jié)構(gòu)與配置等因素的影響，一般系統(tǒng)產(chǎn)量在190～240 t/h之間，粉磨電耗22～25 kWh/t，平均粉磨電耗在23 kWh/t左右。

  1.1.2 3 000 t/d規(guī)模的配置

  3000 t/d規(guī)模生料粉磨系統(tǒng)配置一臺Φ5.0 m×10.5 m中卸烘干管磨（主電機功率3 600 kW、筒體工作轉(zhuǎn)速14.42 r/min、設(shè)計研磨體裝載量200 t、設(shè)計產(chǎn)量230 t/h），系統(tǒng)產(chǎn)量在230～260 t/h范圍，粉磨電耗24～27 kWh/t，平均粉磨電耗25 kWh/t左右。

  1.1.3 5 000 t/d規(guī)模的配置

  5000 t/d規(guī)模生料粉磨系統(tǒng)配置兩臺Φ4.6 m×（10+3.5）m中卸烘干管磨，由于入磨石灰石、砂巖等物料的粒徑、易磨性與綜合水分不同及磨內(nèi)參數(shù)的不同，系統(tǒng)總產(chǎn)量380～480 t/h之間，平均粉磨電耗在22 ～24 kWh/t左右。

  1.2 技術(shù)分析

  由于預(yù)分解窯大多數(shù)已投運余熱發(fā)電系統(tǒng)，進(jìn)入中卸烘干管磨的熱氣溫度比未投余熱發(fā)電之前約下降100 ℃左右，磨機烘干倉較短，與物料熱交換能力一般，對入磨物料水分較敏感，適應(yīng)綜合水分6%以下物料，入磨物料水分及粒度越小，系統(tǒng)產(chǎn)量越高。但在管磨機內(nèi)部不能形成料床，研磨體對被磨物料隨機做功，粉磨效率較低，故粉磨電耗高。管磨機的生產(chǎn)能力與其直徑的3.5次方成正比，管磨機直徑越大，雖粉磨能力增大，系統(tǒng)產(chǎn)量顯著提高，但磨內(nèi)“滯留帶”（研磨體管狀死區(qū)）的形成比例同時增大，噸生料粉磨電耗亦隨之增加。在使用中卸烘干管磨制備生料的工藝中，隨著磨機直徑的增大，生料粉磨電耗增大。一般來講，系統(tǒng)粉磨電耗均＞22 kWh/t。但中卸烘干管磨機生料制備系統(tǒng)仍具有設(shè)備故障率低、檢修方便、適應(yīng)于粉磨磨蝕性大的物料、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、磨細(xì)能力好、細(xì)度調(diào)節(jié)更方便等技術(shù)優(yōu)勢。

  實際生產(chǎn)過程中，一部分企業(yè)將石灰石礦山對外承包，容易導(dǎo)致監(jiān)管缺失。石灰石內(nèi)在質(zhì)量（含泥量多）及破碎后的粒徑不能保證，導(dǎo)致入磨石灰石粒徑偏大，系統(tǒng)產(chǎn)量低；筆者曾在安徽XS水泥公司2 500 t/d生產(chǎn)線石灰石庫底拿到樣品測量粒徑，最大值已超過100 mm，是設(shè)計入磨粒徑允許值的4倍以上，Φ4.6 m×（10+3.5）m中卸烘干磨系統(tǒng)（主電機功率3 550 kW）產(chǎn)量只有180 t/h左右，打開磨門觀察發(fā)現(xiàn)，粗磨倉和細(xì)磨倉有較多的磨圓角的顆粒石灰石及砂巖；后及時對破碎機采取措施，更換磨損嚴(yán)重的錘頭后，入磨石灰石最大粒徑降至25 mm以下，磨機產(chǎn)量則上升至230 t/h。僅此一個因素就導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)量降低50 t/h，不能不引起我們的高度重視。

  在研磨體選擇應(yīng)用方面應(yīng)注意：據(jù)調(diào)查了解，高鉻合金鑄鐵磨球硬度高、具有優(yōu)良的耐磨性能。在山東聯(lián)合水泥有限公司Φ4.6 m×（9.5+3.5）m（設(shè)計產(chǎn)量180 t/h、主電機功率3 550 kW）中卸烘干磨應(yīng)用，噸生料研磨體磨耗僅為15 g/t，各倉級配相對穩(wěn)定，系統(tǒng)粉磨效率相對較高。

  2 風(fēng)掃立磨生料制備系統(tǒng)

  我國預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備采用風(fēng)掃立磨生料制備系統(tǒng)的工藝流程見圖2。

  2.1  配置狀況

  2.1.1  2 500 t/d規(guī)模的配置

  國內(nèi)2 500 t/d規(guī)模預(yù)分解窯生產(chǎn)線，采用風(fēng)掃立磨制備生料，有以下幾種典型配置：

  （1）配置ATOX37.5三輥立磨一臺（磨盤直徑Φ3 750 mm，磨輥直徑Φ2 600 mm，輥寬750 mm，磨盤轉(zhuǎn)速24.2 r/min，主電機功率1 800 kW，風(fēng)機電機功率1 600 kW，選粉機電機功率140 kW），設(shè)計產(chǎn)量160 t/h，實際運行產(chǎn)量200～240 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗15.5～16.5 kWh/t。

  （2）配置MLS3626三輥立磨一臺（主電機功率1 800 kW，磨盤轉(zhuǎn)速25.7 r/min，設(shè)計產(chǎn)量190 t/h），一般產(chǎn)量在190～220 t/h，高者在253 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗18.75 kWh/t^[1]。

  （3）配置HRM3400四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ3 400 mm，磨輥直徑Φ1 900 mm，磨盤轉(zhuǎn)速28.15 r/min，主電機功率1 800 kW，設(shè)計產(chǎn)量210 t/h），實際運行產(chǎn)量220～260 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗12～14 kWh/t。

  （4）配置TRM36.4四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ3 600 mm，磨輥直徑Φ1 850 mm，磨盤轉(zhuǎn)速30.5 r/min，主電機功率2 000 kW，設(shè)計產(chǎn)量170～260 t/h），實際產(chǎn)量200～260 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗15.2～17.5 kWh/t^[2]。

  （5）配置MPS3350B三輥立磨一臺，產(chǎn)量190 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗15 kWh/t，磨耗5.35 g/t。

  （6）配置CRM3604四輥立磨一臺，廣安桂興2500 t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線應(yīng)用成都院CRM3604四輥生料立磨，運轉(zhuǎn)率達(dá)90%以上，生料細(xì)度R80＜12%，臺時產(chǎn)量210～230 t/h，最高達(dá)260 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗＜20 kWh/t。

  2.1.2 5 000 t/d規(guī)模的配置

  國內(nèi)5 000 t/d規(guī)模預(yù)分解窯生產(chǎn)線，采用風(fēng)掃立磨制備生料，有以下幾種典型配置：

  （1）配置ATOX50三輥立磨一臺（盤徑Φ5 000 mm，輥徑Φ3 000 mm，輥寬1 000 mm，主電機功率3 800 kW，磨盤轉(zhuǎn)速25 r/min，風(fēng)機電機功率3 000 kW），設(shè)計產(chǎn)量410 t/h，實際產(chǎn)量460～515 t/h左右，系統(tǒng)粉磨電耗16.5～19 kWh/t。

  （2）配置RM57/28四輥立磨一臺（盤徑Φ5 700 mm，磨盤轉(zhuǎn)速23.74 r/min，輥徑Φ2 800 mm，

  輥寬820 mm，重量100 t，主電機功率4 200 kW，采用復(fù)合輥套，磨耗6.5 g/t），設(shè)計產(chǎn)量400 t/h，實際產(chǎn)量＞450 t/h左右，系統(tǒng)粉磨電耗16～17 kWh/t^[3]。

  （3）配置HRM4800四輥立磨一臺（磨盤中徑Φ4 800 mm，外徑Φ5 600 mm，磨盤直徑Φ6100mm，磨輥直徑Φ2 600 mm，主電機功率3 800 kW，磨盤轉(zhuǎn)速25.6 r/min），設(shè)計產(chǎn)量420～500 t/h，實際產(chǎn)量可達(dá)到520～550 t/h。第一臺HRM4800立磨用于浙江虎山水泥集團，系統(tǒng)粉磨電耗為13.5k Wh/t[4]。

  （4）配置TRM53.4四輥立磨一臺（盤徑Φ5 300 mm，磨盤轉(zhuǎn)速25.16 r/min，輥中徑Φ2 450 mm，輥寬820 mm，重量34 t，主電機功率4 200 kW，采用復(fù)合輥套、陶瓷襯板，磨耗5.9 g/t），設(shè)計產(chǎn)量430 t/h，實際產(chǎn)量470 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗15.5 kWh/t^[3]。

  （5）配置LM48.4四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ4 800 mm，磨輥直徑Φ2 150 mm，輥寬730 mm，磨盤轉(zhuǎn)速26 r/min，主電機功率4 000 kW），設(shè)計產(chǎn)量400 t/h，實際產(chǎn)量＞450 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗17.5 kWh/t。

  （6）配置LM56.4四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ5 600 mm，主電機功率3 500 kW），設(shè)計產(chǎn)量380 t/h，實際產(chǎn)量425 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗17 kWh/t。

  （7）配置MLS4531四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ4 500 mm，磨輥直徑Φ3 150 mm，磨盤轉(zhuǎn)速21.6  r/min，主電機功率4 000 kW，循環(huán)風(fēng)機3 550 kW，選粉機160 kW，輔傳160 kW），設(shè)計產(chǎn)量360 t/h，實際產(chǎn)量＞440 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗16～18 kWh/t。

  （8）配置MPS5000B三輥立磨一臺（磨盤直徑Φ5 000 mm，磨輥直徑Φ2 800 mm，主電機功率4 000 kW），設(shè)計產(chǎn)量410 t/h，實際產(chǎn)量≥470 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗18.1 kWh/t。

  （9）配置TRM38.4四輥立磨兩臺（主電機功率2 200 kW×2，設(shè)計產(chǎn)量185～280 t/h×2），實際產(chǎn)量＞240 t/h×2，噸生料系統(tǒng)粉磨電耗15.8 kWh/t。

  （10）配置CRM5304四輥立磨一臺（磨盤直徑Φ5 300 mm，磨輥直徑Φ2 600 mm，主電機功率4 200 kW，系統(tǒng)風(fēng)機電機功率3 800 kW），設(shè)計產(chǎn)量420 t/h，實際產(chǎn)量460 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗≤20 kWh/t。

  （11）配置UM50.4四輥立磨一臺（盤徑Φ5 000 mm，磨輥中徑Φ2 450 mm），設(shè)計產(chǎn)量390 t/h，實際產(chǎn)量＞400 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗≤20 kWh/t。

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  2.2 技術(shù)分析

  生料風(fēng)掃立磨工藝系統(tǒng)簡單，占地面積小，可靠性高且運行穩(wěn)定，噪音低，在水泥生產(chǎn)線中生料制備系統(tǒng)應(yīng)用最多。風(fēng)掃立磨噴口環(huán)風(fēng)速達(dá)80～90 m/s，烘干熱交換能力強，可適應(yīng)入磨綜合水分＞8%，甚至＞15%的物料，而保持出磨生料水分≤1%。風(fēng)掃立磨對入磨物料粒徑適應(yīng)能力好，入料粒徑可達(dá)輥徑的4%～5%，對于較大粒徑物料適應(yīng)性比中卸烘干磨及輥壓機好，生料粉磨電耗低于中卸烘干磨4～6 kWh/t，高于輥壓機終粉磨系統(tǒng)2～4 kWh/t；但立磨適宜于粉磨磨蝕性小的物料，磨輥與磨盤磨耗一般低于10 g/t。磨盤、磨輥工作壽命可達(dá)8 000 h甚至以上，運轉(zhuǎn)率高，運行平穩(wěn)。

  3 輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)

  我國預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備采用輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖3。

  3.1 配置情況

  3.1.1  2 500 t/d規(guī)模的配置

  （1）配置一臺180～100輥壓機（主電機功率900 kW×2、通過量670 t/h）+VXR選粉機，設(shè)計產(chǎn)量180 t/h，實際產(chǎn)量210～230 t/h，粉磨電耗12～13.5 kWh/t。

  （2）廣東新南華水泥有限公司2000t/d生產(chǎn)線，生料制備系統(tǒng)配置一臺HFCG160～120（900 kW×2、通過量580～670 t/h）+VXR選粉機，設(shè)計產(chǎn)量180 t/h，實際產(chǎn)量231 t/h，粉磨電耗10.64 kWh/t^[5]。

  （3）魯南中聯(lián)水泥有限公司2 500 t/d生產(chǎn)線，將兩臺Φ3.5 m×10 m中卸烘干生料磨更換為采用一臺180～100輥壓機的生料終粉磨系統(tǒng)，臺時產(chǎn)量達(dá)240 t/h（R80篩余14%±2%）、系統(tǒng)粉磨電耗由采用管磨機工藝時的22 kWh/t降至16 kWh/t，噸生料節(jié)電6 kWh/t；且金屬材料消耗也由噸生料100 g/t降至輥壓機終粉磨工藝時的3 g/t左右，節(jié)電、降耗效果顯著^[6]。

  （4）寧夏賽馬集團銀川一分廠2 000 t/d生產(chǎn)線，采用180～100輥壓機+VV9620F選粉機+XR3200下進(jìn)風(fēng)雙分離高效選粉機，生料粉磨功指數(shù)為14.2 kWh/t，輥磨易磨性系數(shù)為0.87，易磨性差；通過改進(jìn)與調(diào)整，系統(tǒng)產(chǎn)量由170 t/h提高至200 t/h（生料R80篩余12%～13%，輥壓機工作輥縫34 mm，工作壓力7.4 MPa），系統(tǒng)粉磨電耗15.7 kWh/t^[7]。

  3.1.2 5000 t/d規(guī)模的配置

  （1）東平中聯(lián)5 500 t/d超短窯水泥生產(chǎn)線，配置一臺由200～160輥壓機（主電機功率1 800 kW×2、通過量1 400～1 800 t/h）+VX12020選粉機（處理能力1 800～2 300 t/h）+XR4000選粉機（喂料量900 t/h）輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)量400 t/h，實際產(chǎn)量491.73 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗13.8 kWh/t^[8]。

  （2）四川亞東水泥有限公司采用KHD公司RP170～180輥壓機（通過量1 250 t/h，主電機功率1 800 kW×2），生料終粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)能力340～350 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗15～16 kWh/t^[9]。

  5 000 t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線不同生料制備系統(tǒng)裝機功率及粉磨電耗分析見表1。

  3.2 技術(shù)分析

  一般來講，2 500 t/d規(guī)模生產(chǎn)線輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)相比風(fēng)掃立磨系統(tǒng)總裝機功率約降低1 000 kW以上，5 000 t/d規(guī)模生產(chǎn)線輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)相比立磨系統(tǒng)總裝機功率約降低2 000 kW以上；相對于立磨生料制備系統(tǒng)而言，采用輥壓機生料終粉磨工藝，2 500 t/d規(guī)模生產(chǎn)線至少每年節(jié)電效益可達(dá)150萬元以上，5 000 t/d規(guī)模生產(chǎn)線至少每年節(jié)電效益可達(dá)300萬元以上；相對于中卸烘干管磨生料制備系統(tǒng)而言，采用輥壓機生料終粉磨按噸生料平均節(jié)電10 kWh/t計算，2 500 t/d規(guī)模生產(chǎn)線至少每年節(jié)電效益近700萬元以上，5 000 t/d規(guī)模生產(chǎn)線至少每年節(jié)電效益近1 400萬元以上（平均電價按0.60元/kWh計）。

  由于輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)裝機功率均低于中卸烘干磨及風(fēng)掃立磨，故輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)電耗比上述兩個系統(tǒng)要低得多。但也有極少數(shù)輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)電耗高達(dá)17～19 kWh/t；該系統(tǒng)產(chǎn)量及粉磨電耗除與工藝線配置有關(guān)外，主要是控制入機原材料水分、粒徑及易碎性及生料細(xì)度等因素的影響（由于考慮到XR選粉機內(nèi)氣流速度一般在30～40 m/s，比風(fēng)掃立磨噴口環(huán)風(fēng)速80～90 m/s低一半以上，加之多數(shù)有窯系統(tǒng)企業(yè)投置了低溫余熱發(fā)電，供給風(fēng)掃立磨系統(tǒng)用于物料烘干熱交換的溫度有所降低。

  進(jìn)入輥壓機的物料粒徑要求均齊，95%以上應(yīng)≤55 mm，過大則輥壓機運行不穩(wěn)定；輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)入機物料綜合水分宜控制＜6%，水分過大則擠壓后的料餅難以打散、分散，影響系統(tǒng)產(chǎn)量發(fā)揮，同時，應(yīng)高度重視操作因素；生料不同于成品水泥，一般比表面積在230～250 m2/kg左右即可，而水泥成品的比表面積至少要達(dá)到300 m2/kg或在330 m2/kg以上。由于熟料燒成采用窯外預(yù)分解技術(shù)，輥壓機終粉磨的生料顆粒均勻性較好，在生料細(xì)度R200篩余＜1.5%、在滿足易燒性的前提下，R80篩余可由12%適當(dāng)放寬至15%甚至18%以上。

  輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)電耗低、主輔機設(shè)備運轉(zhuǎn)率高，是生料制備選型與改造的方向，在選擇輸送設(shè)備時一定要留出足夠的富裕系數(shù)，避免系統(tǒng)出現(xiàn)瓶頸，現(xiàn)有采用中卸烘干管磨制備生料的企業(yè)，應(yīng)積極創(chuàng)造條件采用輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)，充分挖掘生料粉磨系統(tǒng)節(jié)電潛能。

  4 輥壓機聯(lián)合粉磨生料制備系統(tǒng)

  輥壓機聯(lián)合粉磨生料制備系統(tǒng)見圖4。

  NMJD水泥有限公司5 000 t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線，采用HFCG160-140輥壓機（通過量780 t/h，電機功率1 120 kW×2）+V選+Φ4.6 m×(10+3.5) m中卸烘干管磨（設(shè)計產(chǎn)量190  t/h，主電機功率3  550 kW）聯(lián)合粉磨系統(tǒng)制備生料，臺時產(chǎn)量達(dá)420 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗22.1 kWh/t左右^[11]。

  該工藝系統(tǒng)比較復(fù)雜，沒有節(jié)能優(yōu)勢，在國內(nèi)應(yīng)用相對較少。

  5 結(jié)束語

  （1）國內(nèi)預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線生料制備工藝有中卸烘干磨、風(fēng)掃立磨、輥壓機終粉磨及輥壓機聯(lián)合粉磨等幾種粉磨系統(tǒng)。

  （2）中卸烘干管磨系統(tǒng)適宜于磨蝕性較大的物料，但由于粗磨及細(xì)磨過程中始終存在研磨死區(qū)，且無法形成料床，在上述幾種粉磨系統(tǒng)中其生料制備電耗最高，多在22～25 kWh/t范圍內(nèi)。

  （3）風(fēng)掃立磨利用高效率料床粉磨原理，由于被磨物料的易磨性不同，該系統(tǒng)生料粉磨電耗多

  在14～18 kWh/t。

  （4）輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝較為復(fù)雜，應(yīng)用極少，噸生料制備電耗高于立磨系統(tǒng)，接近于中

  卸烘干管磨，一般在20～22 kWh/t。

  （5）輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)，充分發(fā)揮了輥壓機擠壓粉磨的技術(shù)優(yōu)勢，由于系統(tǒng)裝機功率低，噸生料粉磨電耗最低，多在12～14 kWh/t范圍內(nèi)。與其他幾種粉磨系統(tǒng)相比，輥壓機生料終粉磨節(jié)電幅度最大，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。

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