淺析白水泥生產(chǎn)工藝節(jié)能措施

周小勇

白水泥是白色硅酸鹽水泥的簡(jiǎn)稱，以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分、鐵質(zhì)含量少的熟料，加入適量的石膏后，磨細(xì)制成的白色水硬性膠。白色硅酸鹽水泥是應(yīng)用量最大的特種水泥品種，廣泛應(yīng)用于建筑裝飾領(lǐng)域，如粘貼外墻瓷磚和玻璃馬賽克、彩色水磨石地面、彩色道路、廣場(chǎng)地面磚、彩色水泥涂料、各種彩色水泥制品等。近十幾年來(lái)，隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)和房地產(chǎn)市場(chǎng)的持續(xù)發(fā)展，各種裝飾建筑材料的需求量不斷擴(kuò)大，白水泥的市場(chǎng)需求隨之迅猛增長(zhǎng)，白水泥生產(chǎn)過(guò)程中消耗了大量的綜合能源。為合理有效地利用能源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，現(xiàn)就以下幾個(gè)方面對(duì)白水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程中的節(jié)能措施進(jìn)行初步分析。

一、生產(chǎn)工藝流程

水泥生產(chǎn)工藝主要是以石灰石和粘土等為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時(shí)還摻加混合材料或外加劑）磨細(xì)而成。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“兩磨一燒”，即“生料粉磨、熟料煅燒、水泥粉磨”。

1、生料制配。將開采出來(lái)的石灰石破碎成符合生料磨所需要粒度的石灰石粒，通過(guò)皮帶機(jī)輸送到石灰石均化堆場(chǎng)進(jìn)行預(yù)均化，再與砂石、硫酸渣等按要求進(jìn)行配料后，輸送到生料磨內(nèi)進(jìn)行烘干和粉磨，制備成回轉(zhuǎn)窯煅燒需要的生料粉，最后進(jìn)入生料均化庫(kù)內(nèi)進(jìn)行混合均化。

2、熟料煅燒。生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的煅燒。該工序是水泥廠的核心，耗能也最多，主要消耗原煤燃燒熱能。生料粉經(jīng)煅燒后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，主要成分變成硅酸二鈣、硅酸三鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。煅燒出來(lái)的熟料經(jīng)漂白機(jī)漂白后輸送到熟料庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存，作為水泥磨系統(tǒng)的原材。

3、水泥粉磨。水泥粉磨是水泥生產(chǎn)的最后工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于將水泥熟料（以及膠凝劑、性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度比、表面積等表示），形成一定的顆粒級(jí)配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化要求。

二、工藝節(jié)能條件

白水泥作為特種水泥，其生產(chǎn)線依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品檔次需符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的要求，在關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)配置新型干法水泥生產(chǎn)工藝和設(shè)備，為節(jié)能減排提供可靠保證。如生產(chǎn)線采用新型干法帶五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯、熟料噴水漂白加篦式冷卻機(jī)、節(jié)能型立式烘干原料磨、生料連續(xù)式空氣均化庫(kù)、帶高效分級(jí)機(jī)的風(fēng)掃式煤磨機(jī)、多通道噴煤燃燒器、高效臥式電收塵器、微機(jī)自動(dòng)配料系統(tǒng)、礦化劑技術(shù)等先進(jìn)工藝和裝備。具體符合下列條件：

1、工藝生產(chǎn)線布置緊湊，工藝流程順暢，以減少輸送距離、減少設(shè)備臺(tái)數(shù)。因地制宜地設(shè)置功能區(qū)，方便生產(chǎn)管理，節(jié)省機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)電耗。

2、采用新型在線式分解爐的五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)，可保證預(yù)熱器系統(tǒng)能更好地適應(yīng)煤質(zhì)及原料變化；采用窯尾廢氣作為原料的烘干熱源，利用冷卻機(jī)廢氣烘干原煤，可大大節(jié)約能源。

3、熟料漂白利用漂白機(jī)加篦冷機(jī)結(jié)合的方案，可克服白水泥無(wú)二次熱風(fēng)和廢熱無(wú)法利用的缺點(diǎn)，利用篦冷機(jī)的熟料預(yù)熱風(fēng)烘干煤，并作為送煤粉用一次風(fēng)，可大幅回收熟料余熱。

4、除煤粉輸送外，所有塊狀、粉狀物料均采用機(jī)械輸送，以節(jié)省能耗。盡量選用低能耗的膠帶輸送機(jī)、空氣斜槽等替代高能耗的螺旋輸送機(jī)、氣力提升泵。在生產(chǎn)工藝線上設(shè)置窯尾電收塵器和窯頭電收塵器，煤磨采用防爆型袋式除塵器，既符合廠區(qū)內(nèi)外的環(huán)保要求，又減少了物料損耗。

5、原料磨配料、水泥磨配料和煤磨入磨均采用電子皮帶秤計(jì)量，生料入窯和煤粉計(jì)量則采用高精度的沖板流量計(jì)及轉(zhuǎn)子秤等計(jì)量裝置，使原煤消耗準(zhǔn)確符合生產(chǎn)需求，避免能源的浪費(fèi)。

6、原料粉磨、煤粉制備等采用輥式磨系統(tǒng)，既節(jié)省了占地面積和土建投資，又降低了系統(tǒng)電耗和生產(chǎn)成本。

7、選用目前技術(shù)成熟的礦化技術(shù)，以螢石為礦化劑，通過(guò)CaF2的礦化效應(yīng)，促進(jìn)熟料的礦物形成，能有效提高熟料產(chǎn)量質(zhì)量，降低燒成能耗。

三、節(jié)能增效分析

1、立磨機(jī)。立磨機(jī)是生料制備工藝中最主要的耗能設(shè)備，與傳統(tǒng)的球磨技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：一是生產(chǎn)投資費(fèi)用大幅降低。立式磨內(nèi)有分離器，不需要再配選粉機(jī)和提升機(jī)，出磨含塵氣體可直接進(jìn)入集塵器收集為產(chǎn)品，故工藝簡(jiǎn)單，布局緊湊，占地面積僅為球磨系統(tǒng)的70%，建筑空間約為球磨機(jī)的50%～60%，且可露天布置，直接降低了企業(yè)的投資費(fèi)用。二是磨粉效率高。立式磨采用磨輥與料床碾壓磨碎物料，效率高、能耗低，磨粉系統(tǒng)的電耗比球磨系統(tǒng)降低30%～50%，而隨原料的濕度增加，節(jié)能效果更為顯著。三是烘干能力強(qiáng)。立式磨采用氣體輸送物料，在碾磨水分較大的物料時(shí)可控制進(jìn)風(fēng)溫度，使產(chǎn)品達(dá)到最終水分，在立磨內(nèi)可烘干水分高達(dá)12%～15%的物料，而球磨機(jī)只能烘干水分為3%～4%的物料。四是產(chǎn)品化學(xué)成份穩(wěn)定，顆粒級(jí)配均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。由于物料在立磨內(nèi)停留的時(shí)間僅2～3分鐘，而球磨則為15～20分鐘，所以，使用立式磨磨粉時(shí)，產(chǎn)品化學(xué)成分波動(dòng)小，有利于均化。此外，立式磨內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時(shí)的分離出來(lái)，避免了重復(fù)碾磨，產(chǎn)品的粒度均勻一致，有利于煅燒。五是噪音低、揚(yáng)塵少，操作環(huán)境清潔。立磨在工作中，磨輥與磨盤不直接接觸，沒有球磨中的鋼球互相碰撞和鋼球撞擊襯板的撞擊聲，故噪音低，比球磨低約20～25分貝。另外，立磨為整體密封，系統(tǒng)在負(fù)壓下工作時(shí)揚(yáng)塵少，環(huán)境清潔，適應(yīng)環(huán)保要求。六是金屬損耗少，襯板和磨輥壽命長(zhǎng)，利用率高。由于立磨在工作中沒有金屬與金屬的直接接觸和碰撞，所以配件磨損少，壽命長(zhǎng)，單位產(chǎn)品的金屬磨耗一般為5～10克/噸，對(duì)于中硬度水泥材料，磨輥和襯板壽命可達(dá)八千小時(shí)左右。

2、回轉(zhuǎn)窯。水泥回轉(zhuǎn)窯因其工作運(yùn)行狀態(tài)是旋轉(zhuǎn)的，俗稱為旋窯，主要用來(lái)煅燒水泥熟料，是水泥熟料干法和濕法生產(chǎn)線的主要設(shè)備?；剞D(zhuǎn)窯由筒體、支承裝置、帶擋輪支承裝置、傳動(dòng)裝置、活動(dòng)窯頭、窯尾密封裝置、噴煤管裝置等部件組成?；剞D(zhuǎn)窯的窯體與水平呈一定的傾斜，整個(gè)窯體由托輪裝置支承，并有控制窯體上下竄動(dòng)的擋輪裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)除設(shè)置主傳動(dòng)外，還設(shè)置了在主電源中斷時(shí)仍能使窯體轉(zhuǎn)運(yùn)，防止窯體彎曲變形的輔助傳動(dòng)裝置，窯頭、窯尾密封裝置采用了先進(jìn)的技術(shù)，保證了密封的可靠性。窯頭采用四通道煤粉燃燒器，該裝置不僅可使煤粉充分燃燒，還可降低廢氣中的C0和NOx等有害物質(zhì)的含量，具有節(jié)能環(huán)保的雙重效應(yīng)。回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，采用新型原料、燃料均化和節(jié)能粉磨技術(shù)及裝備，全線采用計(jì)算機(jī)集散控制，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、環(huán)保。相對(duì)于立窯水泥來(lái)說(shuō)，旋窯水泥具有質(zhì)量穩(wěn)定，環(huán)保低耗，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，代表著水泥生產(chǎn)發(fā)展方向。

3、水泥磨。水泥磨是對(duì)煅燒后的熟料添加一定配料后，進(jìn)行粉碎并均化的關(guān)鍵設(shè)備，一般為臥式筒形旋轉(zhuǎn)裝置，外沿齒輪傳動(dòng)，兩倉(cāng)、格子型球磨機(jī)。物料由進(jìn)料裝置經(jīng)入料中空軸螺旋均勻地進(jìn)入磨機(jī)第一倉(cāng)，該倉(cāng)內(nèi)有階梯襯板或波紋襯板，內(nèi)裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對(duì)物料產(chǎn)生重?fù)艉脱心プ饔?。物料在第一倉(cāng)達(dá)到粗磨后，經(jīng)單層隔倉(cāng)板進(jìn)入第二倉(cāng)，該倉(cāng)內(nèi)鑲有平襯板，內(nèi)有鋼球，將物料進(jìn)一步研磨。粉狀物通過(guò)卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。此粉磨工藝可提高粉磨效率，減低磨內(nèi)過(guò)粉磨現(xiàn)象，增加磨機(jī)產(chǎn)量，降低單位產(chǎn)品電耗；采用磨機(jī)負(fù)荷自動(dòng)控制系統(tǒng)，改變由人工聽磨音的辦法；以自動(dòng)測(cè)試磨機(jī)軸承負(fù)荷和震動(dòng)及磨尾提升機(jī)功率信號(hào)的變化，由微機(jī)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)入磨物料總量，使磨機(jī)始終處于最佳負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，而高壓大功率的電機(jī)在合理的粉磨條件下工作，有利于磨機(jī)產(chǎn)量提高和降低粉磨電耗。