水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)與半終粉磨系統(tǒng)運行電耗評價

呂鵬飛

亞泰集團建材投資公司，吉林 長春 130103

屈跟平

甘肅祁連山水泥集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730030

水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)與半終粉磨系統(tǒng)運行電耗評價

呂鵬飛

亞泰集團建材投資公司，吉林 長春 130103

DL公司與SY公司水泥磨均采用輥壓機與球磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，此系統(tǒng)可嚴格控制入磨物料粒度，能充分發(fā)揮磨機研磨能力。但DL公司V選后部分合格產(chǎn)品再次進入磨機，增加了磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象，限制了磨機能力發(fā)揮，導致電耗升高。而SY公司輥壓機系統(tǒng)與球磨系統(tǒng)共用一臺高效選粉機，V選后約40%～50%的細度合格物料直接經(jīng)選粉機分選為產(chǎn)品，將輥壓機與球磨機各自優(yōu)勢發(fā)揮至最大，增加了系統(tǒng)能力，這在臺時、電耗對比上體現(xiàn)了優(yōu)勢。

水泥 粉磨 輥壓機 球磨機 選粉機 電耗

0 引言

粉磨作業(yè)是水泥生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，粉磨過程中電耗很大，尤其是生料電耗與水泥電耗，占整個水泥生產(chǎn)電耗（從礦山開采到包裝發(fā)運）的60%以上，粉磨技術指標的先進性直接決定著企業(yè)的經(jīng)濟指標高低。

粉磨電耗的對標管理與評價，對于企業(yè)挖潛增效具有重要指導意義。本文選取采用相近產(chǎn)地原材料的兩個工廠，對水泥粉磨系統(tǒng)運行電耗進行評價。

1 兩公司水泥粉磨系統(tǒng)比較

DL公司Ф4.2 m×13 m水泥磨2007年1月投產(chǎn)，系統(tǒng)采用輥壓機配V選+球磨機配高效水平渦流選粉機的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。工藝流程見圖1。

圖1 DL公司水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

該系統(tǒng)特點是輥壓機擠壓后物料全部須走磨機，即輥壓機擠壓后的料餅送入V選進行分選，粗粉循環(huán)擠壓，出V選的含塵氣流經(jīng)旋風收塵器收集入磨。

磨機、輥壓機、渦流選粉機、排風機等主機功率5 580 kW，系統(tǒng)總裝機容量8 950 kW。

SY公司Ф4.2 m×13 m水泥磨2009年2月投產(chǎn)，系統(tǒng)采用輥壓機配V選+球磨機配TESu型高效渦流選粉機的半終粉磨系統(tǒng)（圖2）。

該系統(tǒng)特點是輥壓機擠壓后物料中達到合格粒度的部分直接選為成品，不全部進入磨機，即輥壓機擠壓后的料餅送入V選進行分選，粗粉循環(huán)擠壓，出V選的含塵氣流直接走TESu型高效渦流選粉機，選出的細粉進入系統(tǒng)收塵器收集為成品。

圖2 SY公司水泥半終粉磨系統(tǒng)

主機功率5 750 kW，總裝機容量10 900 kW（包含烘干系統(tǒng)和熟料汽車、火車散裝出廠系統(tǒng)，約800 kW）。

DL公司水泥磨與SY公司水泥磨均屬于采用V選的擠壓聯(lián)合閉路磨系統(tǒng)，后者是前者的優(yōu)化，取消了旋風收塵器和循環(huán)風機，采用TESu型高效渦流選粉機，直接將輥壓機擠壓后合格細粉選為成品，解決了前者輥壓機擠壓后的大量成品再次入磨影響磨機效率的問題。

兩個系統(tǒng)主機功率相近，SY公司粉磨系統(tǒng)總裝機容量比DL公司高1 950 kW，因包含著烘干系統(tǒng)和熟料外運系統(tǒng)，見表1。

表 DL公司與SY公司水泥磨主機配置及裝機功率

2 兩系統(tǒng)配料及臺時、運轉率比較

DL公司水泥配料采用熟料（70%）、天然石膏（2.5%）、脫硫石膏（3.4%）、沸石（7.5%）、粉煤灰（6.8%）、礦渣（3%）、礦渣粉（6.8%）。

SY公司水泥配料采用熟料（70%）、天然石膏（5%）、脫硫石膏（1.5%）、沸石（15.5%）、粉煤灰（6%）、礦渣（2%）。

兩粉磨系統(tǒng)均采用SY公司產(chǎn)熟料，天然石膏采用吉林、遼寧地產(chǎn)石膏與山東石膏搭配使用，脫硫石膏來自長春熱電廠，礦渣采用通鋼等地。兩者不同的是DL公司采用礦渣微粉外摻。

DL公司水泥磨雖礦粉外摻，但磨機臺時仍低于SY公司水泥磨較多，見表2。

3 兩系統(tǒng)電耗比較

DL公司水泥磨在礦渣微粉外摻、不含烘干和熟料外運電耗的情況下，P·C32.5、P·O42.5水泥分步電耗仍均比SY公司高出約2 kWh/t，見表3。

表2 DL公司與SY公司水泥磨臺時與運轉率對比表(20 4年)

表3 DL公司與SY公司水泥分步電耗對比表（20 4年）

4 結束語

DL水泥磨與SY水泥磨均采用輥壓機與球磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，此系統(tǒng)可嚴格控制入磨物料粒度，能充分發(fā)揮磨機研磨能力。但DL公司V選后部分合格產(chǎn)品再次進入磨機，增加了磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象，限制了磨機能力發(fā)揮，導致電耗升高。而SY公司輥壓機系統(tǒng)與球磨系統(tǒng)共用一臺高效選粉機，V選后約40%～50%的細度合格物料直接經(jīng)選粉機分選為產(chǎn)品，將輥壓機與球磨機各自優(yōu)勢發(fā)揮至最大，增加了系統(tǒng)能力，這在臺時、電耗對比上都體現(xiàn)了優(yōu)勢。

屈跟平

甘肅祁連山水泥集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730030

摘 要 水泥粉磨系統(tǒng)的運行效率，從開始建設就需要持續(xù)不斷地優(yōu)化，以達到高產(chǎn)低耗的目的。對Q集團水泥粉磨電耗研究，結果是：水泥粉磨系統(tǒng)工藝流程及配置確定后，系統(tǒng)運行電耗范圍基本不會有較大的變化。按照目前各企業(yè)粉磨系統(tǒng)運行情況，在球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨或半終粉磨系統(tǒng)中在條件允許下應盡量選擇處理能力大的輥壓機，同時配置高分選精度的選粉機，這樣既可以發(fā)揮輥壓機料床擠壓優(yōu)勢，將球磨機粗碎功能和部分細磨功能轉移至輥壓機，又可以充分發(fā)揮球磨機的細磨能力，以盡可能提高產(chǎn)量，降低電耗；加強水泥粉磨系統(tǒng)工藝設備管理，提高可靠性，以及強化熟料煅燒質量和篦冷機驟冷效果，提高熟料強度和易磨性，為系統(tǒng)高效運行創(chuàng)造條件；系統(tǒng)運行過程中不斷優(yōu)化完善，并積極應用先進的節(jié)能設備及技術，使系統(tǒng)能夠持久穩(wěn)定、高產(chǎn)低電耗運行。

關鍵詞 水泥 粉磨 電耗

0 引言

據(jù)有關資料介紹，2014年我國熟料產(chǎn)能接近20億t，水泥粉磨產(chǎn)能接近35億t，實際水泥產(chǎn)量達到24.76億t。在這種產(chǎn)能下，加之經(jīng)濟下行壓力加大，市場需求疲軟，今后相當長的時間內(nèi)，產(chǎn)能過剩，靠價格搶占市場已不可避免，成本優(yōu)勢將成為企業(yè)核心競爭力。

目前水泥粉磨運行系統(tǒng)主要有球磨機閉路粉磨系統(tǒng)、球磨機+輥壓機組成的預粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨系統(tǒng)以及立磨終粉磨系統(tǒng)。這些系統(tǒng)運行狀況究竟如何？筆者選擇Q集團水泥粉磨系統(tǒng)進行研究。

1 Q集團水泥粉磨電耗現(xiàn)狀

球磨機閉路粉磨系統(tǒng)和球磨機+輥壓機組成的預粉磨系統(tǒng)及聯(lián)合粉磨系統(tǒng)2010年之前建成運行生產(chǎn)系統(tǒng)較多，2010年以后新建系統(tǒng)已基本不再配置。

球磨機+輥壓機組成的聯(lián)合粉磨和半終粉磨系統(tǒng)經(jīng)過多年的技術優(yōu)化改進，運行電耗得到大幅下降，為企業(yè)節(jié)能減排、降低成本、提高市場競爭力方面作出了重大貢獻。聯(lián)合粉磨和半終粉磨是當前水泥粉磨配置運行的兩大主流工藝系統(tǒng)。兩種粉磨系統(tǒng)的主要區(qū)別，一是聯(lián)合粉磨出輥壓機V型選粉機的物料經(jīng)旋風分離器收集后全部進入球磨機粉磨，而半終粉磨出輥壓機V型選粉機的物料經(jīng)過雙分離選粉機后已有10%～20%的成品進入水泥庫，在主機配置相同的情況下，半終粉磨臺時產(chǎn)量相對較高，電耗較低；二是半終粉磨系統(tǒng)因顆粒粒徑較均勻，顆粒堆積密度小，水泥標準稠度需水量比聯(lián)合粉磨系統(tǒng)要多。兩種粉磨系統(tǒng)從輥壓機的配置看，都在向大輥壓機配小磨機的方向發(fā)展，以更大限度地利用輥壓機的節(jié)能優(yōu)勢，提高產(chǎn)量，降低電耗。如DF公司Ф3.8 m×13 m水泥磨配置180-160型輥壓機產(chǎn)量達到190 t/h，電耗28 kWh/t；EM公司Ф4.2 m×13 m水泥磨配置180-160型輥壓機產(chǎn)量達到220 t/h，電耗30 kWh/t。

立磨終粉磨系統(tǒng)雖然從理論上看有較大的優(yōu)勢，電耗指標應該遠遠低于其他系統(tǒng)。據(jù)有關資料介紹，粉磨電耗在28 kWh/t左右，甚至更低，但實際運行效果和理論差距較大，且因質量認知度問題，運行及新建生產(chǎn)線應用較少，今后需要進一步研究改進。

Q集團各類水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能及電耗詳見表1。

從表1看出：

（1）球磨機粉磨系統(tǒng)電耗基本在40～45 kWh/t之間，不具有任何優(yōu)勢；球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨或半終粉磨系統(tǒng)電耗隨輥壓機配置不同而有所不同，基本在28～40 kWh/t之間，與立磨系統(tǒng)電耗基本相當；立磨終粉磨系統(tǒng)電耗基本在32 kWh/t左右，雖然整體上低于球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，但優(yōu)勢并不明顯。

（2）輥壓機處理能力越大，入磨細粉量越多，球磨機做功能力越強，系統(tǒng)產(chǎn)量越高，系統(tǒng)電耗越低。Ф4.2 m×13 m磨配置的180-120型及以上規(guī)格的輥壓機電耗基本在33 kWh/t以內(nèi)，而配置的160-140或170-100型輥壓機電耗基本在35 kWh/t以上。

表 水泥粉磨系統(tǒng)運行電耗

Q集團現(xiàn)有水泥磨41臺，其中Ф3.8 m×13 m水泥磨8臺，其中7臺水泥磨配套輥壓機（2臺輥壓機型號為120-120，4臺輥壓機型號為140-80，1臺輥壓機型號為170100）；Ф4.2 m×13 m水泥磨18臺，其中12臺水泥磨配套輥壓機（7臺輥壓機型號為170-100，3臺輥壓機型號為160-140，2臺輥壓機型號為180-120），詳見表2。

從表2看出，（1）水泥粉磨系統(tǒng)實際運行電耗（包括熟料出庫至水泥入庫所有設備耗電量及規(guī)定的公攤電量）普遍偏高，除CX電耗為30.9 kWh/t，接近先進水平外，其他都基本在35 kWh/t以上，與行業(yè)先進水平有較大差距。

（2）同規(guī)格球磨機，不同或相同規(guī)格輥壓機的粉磨系統(tǒng)電耗差別較大，如Ф4.2 m×13 m（帶輥壓機）電耗最低的30.9 kWh/t，最高的43.6 kWh/t，相差12.7 kWh/t，但配置基本相同的半終粉磨和聯(lián)合粉磨系統(tǒng)臺時產(chǎn)量和電耗區(qū)別不大。

表2 Q集團水泥粉磨系統(tǒng)配置及運行電耗

2 影響水泥粉磨電耗因素分析

2.1 系統(tǒng)配置

隨著輥壓機技術的日趨成熟和提高，其運行效率得到了質的提升。對球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨或半終粉磨系統(tǒng)來說，運行效率的高低，不再取決球磨機的配置，而在于輥壓機系統(tǒng)配置的高低。同規(guī)格的球磨機，輥壓機配置高，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的成品量及進入球磨機內(nèi)的細粉量多，系統(tǒng)產(chǎn)量高，電耗低，否則成品量少，且進入球磨機內(nèi)的粗粉增多，產(chǎn)量低，電耗高。

Q集團水泥粉磨系統(tǒng)輥壓機除PL2號Ф3.8 m× 13 m水泥磨配置170-100型輥壓機和CX3號、4號Ф4.2 m×13 m水泥磨配置180120型輥壓機，屬于較高配置外，其他輥壓機規(guī)格普遍偏小，一定程度上導致電耗偏高，見表3。

表3 PL和CX水泥磨臺時、電耗

PL2號Ф3.8 m×13 m水泥磨增加輥壓機系統(tǒng)為2014年改造項目，改造時受水泥輸送輔機設備能力限制，未選用180-120型輥壓機，選用了170-100型，改造后月臺時產(chǎn)量最高160 t/h，月電耗最低34 kWh/t；CX3號、4號Ф4.2 m×13 m水泥磨為2014年新投產(chǎn)系統(tǒng)，月臺時最高253 t/h，月電耗最低28.7 kWh/t。隨著系統(tǒng)進一步的優(yōu)化完善，PL2號和CX3號、4號水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量和電耗將會達到行業(yè)先進水平。所以在球磨機配套輥壓機時，在條件允許下，應盡可能高配置輥壓機，充分發(fā)揮輥壓機的高產(chǎn)節(jié)能優(yōu)勢，降低球磨機入磨細度，增加入磨細粉量，弱化球磨機破碎功能，提高研磨效率，提高產(chǎn)量，降低電耗。

2.2 設備可靠性

可靠性即為設備有效運轉時間內(nèi)的運轉率。對于水泥粉磨系統(tǒng)特別是球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨及半終粉磨系統(tǒng)來說，設備數(shù)量較多，大功率電機多，管理難度高于其他系統(tǒng)。若可靠性低，一是系統(tǒng)開停次數(shù)必然增多，部分設備空轉時間必定增加，從而導致系統(tǒng)電耗上升，二是系統(tǒng)頻繁開停和投、止料，產(chǎn)量無法提高，電耗自然就高。

圖1是YD3號水泥粉磨系統(tǒng)可靠性和電耗數(shù)據(jù)。2012年系統(tǒng)可靠性低，電耗高，未能體現(xiàn)出輥壓機的節(jié)電優(yōu)勢。2013年～2014在強化專業(yè)化、精細化管理的基礎上，對工藝設備進行了系統(tǒng)性檢查維護，如輥壓機液壓系統(tǒng)、輥壓機側擋板、輥壓機斗提機、磨機隔倉板、除塵器等等，系統(tǒng)可靠性達到了95%以上，電耗由39 kWh/t降到了35 kWh/t左右。

2.3 選粉機選粉效率

選粉就是利用顆粒物料在流體阻力、慣性力或離心力之間的平衡而使顆粒物分級的過程。選粉機選粉效率高，回粉中細粉少，磨機循環(huán)負荷降低，有利用提高磨機產(chǎn)量，否則粉磨效率低，出磨物料中的大量細粉未被選出，又重新回到磨內(nèi)繼續(xù)粉磨，循環(huán)負荷增大，產(chǎn)量無法提高，同時大量細粉進入磨內(nèi)重新粉磨，極易形成過粉磨，降低粉磨效率。

圖1 YD3號水泥粉磨系統(tǒng)可靠性和電耗

表4為ZX1號水泥粉磨系統(tǒng)選粉機改造前后臺時產(chǎn)量和電耗變化情況。表4顯示，ZX1號水泥粉磨系統(tǒng)選粉機改造后選粉效率提高了約20%，臺時產(chǎn)量2014年較2012年和2013年提高了約20 t/h，電耗因其他因素影響降幅不大，只降低了約2 kWh/t，但整體改造效果還是比較理想。因此粉磨系統(tǒng)在系統(tǒng)建設時應選用選粉效率高的分級設備，運行時要根據(jù)情況及時調(diào)整有關參數(shù)，提高選粉效率，進而提高系統(tǒng)產(chǎn)量，降低電耗。

2.4 熟料質量

熟料質量對水泥粉磨電耗的影響主要有兩方面：一是熟料強度，強度高，可以降低比表面積控制指標，或者增加混合材摻加量，提高產(chǎn)量，降低電耗；二是熟料結粒和冷卻效果，結粒細小均齊、驟冷的熟料，礦物晶體結晶好、強度高、易磨性好，粉磨時輥壓機做功效率高，產(chǎn)生的細粉量多，球磨機研磨效率高，系統(tǒng)臺時產(chǎn)量相對就高，電耗低。

表4 選粉機改造前后臺時和電耗

表5為QH熟料質量和電耗數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)看，2014年和2013年相比熟料打磨時間明顯縮短，熟料強度顯著提高，水泥磨臺時產(chǎn)量明顯提升，電耗有所降低。因此在生產(chǎn)過程中，必須要強化熟料煅燒和篦冷機冷卻環(huán)節(jié)的管理及工藝技術的優(yōu)化改進，提高熟料強度和易磨性，為水泥粉磨系統(tǒng)高產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。

2.5 臺時產(chǎn)量

在先進工藝技術裝備、高設備可靠性、高熟料強度和易磨性保證的前提下，若要電耗降至最低，就需要持續(xù)挖掘系統(tǒng)潛能，不斷對系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，使系統(tǒng)產(chǎn)量發(fā)揮到極限，并持續(xù)穩(wěn)定運行。

LZST水泥磨為Ф4.2 m×13 m球磨機+170100輥壓機的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，2011年建成投產(chǎn)，2011年～2014年臺時產(chǎn)量和電耗變化見圖2。通過不斷改進優(yōu)化，如及時更換磨損嚴重的輥壓機側擋板，并調(diào)整好間隙，及時調(diào)整輥壓，提高輥壓機做功效率；磨內(nèi)安裝活化襯板，延長細磨時間，激活小段做功（研磨）能量，并利用檢修機會及時對磨內(nèi)研磨體進行補充和調(diào)整，提高研磨效率；解決除塵器漏風問題，維護好除塵器清灰裝置，提高系統(tǒng)通風量等等，臺時產(chǎn)量不斷提高，電耗顯著降低。

表5 QH熟料質量和電耗關系

圖2 LZST水泥磨臺時產(chǎn)量和電耗

3 結束語

影響水泥粉磨系統(tǒng)電耗的因素很多，是一個系統(tǒng)工作，任何一個環(huán)節(jié)管理不善，都有可能降低系統(tǒng)產(chǎn)量，導致電耗升高。因此要想提高水泥粉磨系統(tǒng)運行效率，就需要對系統(tǒng)從開始建設時進行持續(xù)不斷的研究優(yōu)化，以達到高產(chǎn)低耗的目的。

（1）水泥粉磨系統(tǒng)工藝流程及配置確定后，系統(tǒng)運行電耗范圍基本不會有較大的變化。按照目前各企業(yè)粉磨系統(tǒng)運行情況，在球磨機+輥壓機聯(lián)合粉磨或半終粉磨系統(tǒng)中在條件允許下應盡量選擇處理能力大的輥壓機，同時配置高分選精度的選粉機，這樣既可以發(fā)揮輥壓機料床擠壓優(yōu)勢，將球磨機粗碎功能和部分細磨功能轉移至輥壓機，又可以充分發(fā)揮球磨機的細磨能力，以盡可能提高產(chǎn)量，降低電耗。

（2）加強水泥粉磨系統(tǒng)工藝設備管理，提高可靠性，以及強化熟料煅燒質量和篦冷機驟冷效果，提高熟料強度和易磨性，為系統(tǒng)高效運行創(chuàng)造條件。

（3）系統(tǒng)運行過程中應不斷優(yōu)化完善，并積極應用先進的節(jié)能設備及技術，使系統(tǒng)能夠持久穩(wěn)定高產(chǎn)運行，降低電耗。

2015-03-20）

TQ 72.622.26

B 文章編號： 008-0473(20 5)04-00 4-03

0. 6008/j.cnki. 008-0473.20 5.04.004

Q 72.622.26 文獻標識碼：B

008-0473(20 5)04-00 7-05 DOI編碼： 0. 6008/j.cnki. 008-0473.20 5.04.005