中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司總經(jīng)理助理王志凌

　　6月16日，2013年第六屆國際粉磨峰會成功召開，中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司總經(jīng)理助理王志凌在會議上做了題為《淺談水泥粉磨工藝與設備選型的優(yōu)化組合及其節(jié)能潛力》的報告。他在報道內容中指出，在保留輥壓機加球磨機組成開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的基礎上，可以通過水泥粉磨工藝與設備選型的優(yōu)化組合，創(chuàng)造出諸多全新的工藝方案。并且，對工藝方案進行詳細的闡述和比較結合水泥企業(yè)中φ3.2×13.0m水泥磨的改造，能在進一步提高產能規(guī)模和節(jié)能降耗上提供更新的思路，從而達到小磨機也可以做大文章的效果。報告具體內容如下。

系統(tǒng)改造方案介紹

　　1、方案一

　　主機設備為合肥水泥研究設計院研制的HFCG140-80型輥壓機、HFV2000X型氣流分級機，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究設計院的技術進行篩分磨改造。其中，輥壓機與氣流分級機構成獨立回路，將輥壓機擠壓出的物料經(jīng)分級后，大于一定粒徑（0.5mm）的物料返回輥壓機重新擠壓，小于一定粒徑的物料作為半成品送入帶有特殊磨內篩分裝置，開路操作的球磨機繼續(xù)粉磨至水泥成品，系統(tǒng)產量達到80t/h以上，系統(tǒng)電耗30kWh/t以下。

     圖1.系統(tǒng)工藝流程圖    

1.皮帶機；2.金屬探測儀；3.自動帶式除鐵器；4.來料提升機；5.穩(wěn)流稱重倉；6.棒閘；7.輥壓機；8.料餅提升機；9.氣流分級機；10. 氣箱脈沖袋收塵器；11.收塵風機；12.球磨機；13.翻板閥；14.出磨提升機；15.成品斜槽；16.氣箱脈沖袋收塵器；17.磨尾排風機；18.手動蝶閥

表1.系統(tǒng)技術指標

表2.系統(tǒng)經(jīng)濟指標

　　2、方案二

　　主機設備為合肥水泥研究設計院研制的HFCG150-80型輥壓機、HFV2500X型氣流分級機、DSM-2500（Ⅱ）下進風選粉機，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究設計院的技術進行篩分磨改造。其中，輥壓機與氣流分級機和下進風選粉機構成獨立回路，將輥壓機擠壓出的物料經(jīng)分級后，大于一定粒徑（0.5mm）的物料返回輥壓機重新擠壓，小于一定粒徑的物料作為半成品送入帶有特殊磨內篩分裝置，開路操作的球磨機繼續(xù)粉磨至水泥成品，系統(tǒng)產量達到100t/h以上，系統(tǒng)電耗29kWh/t以下。

圖2.系統(tǒng)工藝流程圖

1.皮帶機；2.金屬探測儀；3.自動帶式除鐵器；4.來料提升機；5.穩(wěn)流稱重倉；6.棒閘；7.啟動棒閘；8.輥壓機；9.料餅提升機；10.氣流分級機；11.下進風選粉機；12.雙翻板鎖風卸灰閥；13.氣箱脈沖袋收塵器；14.高壓排風機；15.球磨機；16.翻板閥；17.出磨提升機；18.成品斜槽；19.氣箱脈沖袋收塵器；20.磨尾排風機；21.手動蝶閥表

表3.系統(tǒng)技術指標

表4.系統(tǒng)經(jīng)濟指標

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　　3、方案二、三應用實例

　　方案二的典型實例有曲阜中聯(lián)水泥有限公司泰安粉磨站（原泰安金魯城水泥有限公司），江西萬年青贛州章貢粉磨站等，共有30多家水泥企業(yè)采用了該方案進行改造和新建，都達到或超出了預期的效果，這里就不單獨敘述。

　　由于方案三是近期針對Φ3.2×13.0m磨機改造和新建使用最為頻繁的工藝系統(tǒng)，所以我們介紹一個典型實例，即南方水泥建德三獅水泥有限公司新建年產100萬噸水泥粉磨站，目前該公司在整個南方水泥浙江片區(qū)，每次對標結果一直名列前茅，是集團內其他子公司學習的典范。其φ3.2×13.0m水泥擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)已于2010年1月份投產，系統(tǒng)具體技術經(jīng)濟指標見以下調試報告。

　　4、方案三

　　主機設備為合肥水泥研究設計院研制的HFCG160-140型輥壓機、HFV3500X型氣流分級機、DSM-3500（Ⅱ）下進風選粉機，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究設計院的技術進行篩分磨改造。其中，輥壓機與氣流分級機和下進風選粉機構成獨立回路，將輥壓機擠壓出的物料經(jīng)分級后，大于一定粒徑（0.5mm）的物料返回輥壓機重新擠壓，小于一定粒徑的物料作為半成品送入帶有特殊磨內篩分裝置，開路操作的球磨機繼續(xù)粉磨至水泥成品，系統(tǒng)產量達到120t/h以上，系統(tǒng)電耗29 kW·h/t以下。

圖3.系統(tǒng)工藝流程圖：

1.皮帶機；2.金屬探測儀；3.自動帶式除鐵器；4.來料提升機；5.穩(wěn)流稱重倉；6.棒閘；7.啟動棒閘；8.輥壓機；9.料餅提升機；10.氣流分級機；11.下進風選粉機；12.雙翻板鎖風卸灰閥；13.旋風筒；14. 翻板閥；15.循環(huán)風機；16.氣箱脈沖袋收塵器；17.收塵排風機；18.半成品斜槽19.球磨機；20.翻板閥；21.出磨提升機；22.成品斜槽；23.氣箱脈沖袋收塵器；24.磨尾排風機；25.電動蝶閥；26.電動蝶閥；27.手動蝶閥

表5.系統(tǒng)技術指標

表6.系統(tǒng)經(jīng)濟指標

　　5、方案四

　　主機設備為合肥水泥研究設計院研制的HFCG180-160型輥壓機、HFV4500X型氣流分級機、DSM-4500（Ⅱ）下進風選粉機，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究設計院的技術進行篩分磨改造。其中，輥壓機與氣流分級機和下進風選粉機構成獨立回路，將輥壓機擠壓出的物料經(jīng)分級后，大于一定粒徑（0.5mm）的物料返回輥壓機重新擠壓，小于一定粒徑的物料作為半成品送入帶有特殊磨內篩分裝置，開路操作的球磨機繼續(xù)粉磨至水泥成品，系統(tǒng)產量達到150t/h以上，系統(tǒng)電耗29 kW·h/t以下。

圖4.系統(tǒng)工藝流程圖

表7.系統(tǒng)技術指標

表8.系統(tǒng)經(jīng)濟指標

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　　6、方案三、四應用實例

　　使用方案三的企業(yè)有湖州市南潯圣船水泥有限公司Ф3.2×13m水泥磨改造項目，福建春馳新豐水泥有限公司Ф3.2×13m水泥磨改造項目，廣東湛江國強水泥有限公司新建年產100萬噸水泥粉磨站項目等，這些項目目前都在實施階段，即將投產。

　　使用方案四目前只有廣東羅浮山水泥集團惠陽雙新水泥公司，其原有一套Ф3.2×13m開路水泥磨系統(tǒng)，生產42.5普通硅酸鹽水泥，產量45t/h，細度R0.08<2%,比面積370～390m²/kg，系統(tǒng)電耗為36kWh/t。2012年委托合肥院對其系統(tǒng)進行改造，合肥院采用增加一套HFCG180-160輥壓機，裝機功率為2×1600kW，與球磨機的裝機功率比達到2，設計指標為生產42.5普通硅酸鹽水泥，產量>140t/h,細度R0.08<2%,比面積370～390m²/kg，系統(tǒng)電耗<31kWh/t。經(jīng)過改造于2012年底投入運行，下面是該公司改造前后運行數(shù)據(jù)對比表:

表9.運行數(shù)據(jù)對比表

系統(tǒng)改造方案對比分析

　　1、方案一和方案二對比分析

　　方案一和方案二在工藝流程上的主要區(qū)別在于，方案二增加了下進風選粉機，原因在于：

　?。?）方案一中輥壓機規(guī)格為HFCG140-80，最大處理量為360t/h，系統(tǒng)產量要求80t/h，所以輥壓機系統(tǒng)的循環(huán)負荷為（360-80）÷80=350%，正是由于該循環(huán)負荷較小，故入磨半成品比表面積只有180～200m²/kg，若再增加下進風選粉機，則因為受輥壓機處理量所限，很難選出更細的入磨半成品來滿足水泥磨80t/h的要求，所以方案一只采用了氣流分級機進行一次粗選；方案二則不然，其輥壓機規(guī)格為HFCG150-100，最大處理量為500t/h，系統(tǒng)產量要求100t/h，所以輥壓機系統(tǒng)的循環(huán)負荷為（500-100）÷100=400%，該循環(huán)負荷較大，這樣通過增加下進風選粉機進行二次精選，使入磨半成品比表面積達到200～220 m²/kg，同時滿足水泥磨100t/h的要求。

　　（2）通過表2和表4可以看出，方案一和方案二的噸水泥裝機功率分別為38.75 kW/t和38.20 kW/t，差別不大，但方案一和方案二的系統(tǒng)產量差20t/h，所以方案二比方案一更省電，系統(tǒng)單產電耗至少差1～2 kW.h/t。

　　（3）方案二采用的氣流分級機+下進風轉子式選粉機，有效地提高了輥壓機系統(tǒng)的分級效率，不僅使系統(tǒng)電耗進一步降低，同時改善了喂入輥壓機物料層。

　?。?）通過以上對比可以得出，盡管方案二比方案一的系統(tǒng)投資更高，但方案二的年產量可以多15萬噸，而且系統(tǒng)能耗更低，可以進一步避峰利用低谷電進行生產，調節(jié)手段更靈活。

　　2、方案三、四和方案一、二的對比分析

　　方案三和方案四在工藝流程上的基本一致，只是系統(tǒng)設備規(guī)格有所不同，相對于前兩個方案，有以下區(qū)別：

　?。?）方案一、二都是把收塵器主要做為生產設備用來收集入磨的半成品，而方案三、四則是采用旋風筒來收集入磨的半成品。由于方案一、二系統(tǒng)設備規(guī)格相對較小，設備造價更低，為了使系統(tǒng)工藝更簡單，故采用一級收塵的方式來收集入磨的半成品，這樣系統(tǒng)風機幾乎沒有大的磨損，但對收塵器的濾袋壽命要求提高。而方案三、四系統(tǒng)設備規(guī)格相對較大，設備造價更高，為了降低系統(tǒng)投資，故采用二級收塵的方式來收集入磨的半成品，這樣對系統(tǒng)循環(huán)風機葉輪的壽命要求提高。

　　（2）方案三和方案四由于系統(tǒng)產量大幅度提高，使物料帶走球磨機內部的熱量成倍地增加，從而降低水泥溫度，從表5顯示可以降低20-40℃。

　　（3）方案三中輥壓機規(guī)格為HFCG160-140，最大處理量為780t/h，系統(tǒng)產量要求120t/h，所以輥壓機系統(tǒng)的循環(huán)負荷為550%，其入磨半成品比表面積為220～250 m²/kg；方案四中輥壓機規(guī)格為HFCG180-160，最大處理量為1050t/h，系統(tǒng)產量要求150t/h，所以輥壓機系統(tǒng)的循環(huán)負荷為600%，其入磨半成品比表面積達到250～280 m²/kg，正是由于循環(huán)負荷進一步加大，所以這兩個方案都采用了下進風選粉機進行二次精選，增加入磨半成品的比表面積，為水泥磨產量的大幅度提高打下良好的基礎。　　（4）方案三和方案四進一步充實并完善了料層粉碎論，使這一先進的粉碎理論和輥壓機等基于料層粉碎理論存在的高效粉碎設備節(jié)能潛能得以更加充分地發(fā)揮。　　3、四種方案綜合對比分析

 表10.技術參數(shù)綜合對比表

　　分析結果：

　　（1）從表10中我們可以看出，從方案一到方案四，隨著輥壓機規(guī)格的不斷加大，輥壓機與球磨機的裝機功率比持續(xù)增加，一般裝機功率比大于1時，我們稱之為 "大輥壓機配小球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)"，所以方案三和方案四就屬于此類型，它們都是粉磨工藝與設備選型優(yōu)化組合的產物，而且都具備良好的節(jié)能潛力。

　?。?）從表10中我們還可以看出，結合Ф3.2×13.0m磨機的改造，針對年產60～80萬噸的規(guī)模，可以考慮方案一和方案二，但在資金充裕的前提下，方案二應該作為首選方案；針對年產100萬噸左右的規(guī)模，可以考慮方案三和方案四，同樣在資金充裕的前提下，方案四應該作為優(yōu)先方案；另外由于方案三、四的系統(tǒng)產能較大，在有峰谷電價的地區(qū)，可以完全用谷電生產，取得更好的經(jīng)濟效益，所以別看Ф3.2×13.0m磨機規(guī)格不大，但通過"大輥壓機小球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)"的理念，仍然可以大有作為。

　?。?）通常在水泥擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，球磨機的功耗一般為15～20kWh/t左右，輥壓機對物料有效功的輸入一般在6～8kWh/t之間，這點在表6中方案一和方案二與此是基本對應的；而方案三和方案四卻突破了這一界限，但系統(tǒng)電耗不僅沒有增加，甚至有進一步下降的趨勢。因為一般輥壓機的能效為球磨機的兩倍，所以我們應該盡可能發(fā)揮輥壓機功效，降低球磨機的能耗，在通常的物料易磨性情況下，球磨機所減少的功率，則必須由輥壓機彌補。從表10中我們可以看到，從方案一到方案四，隨著輥壓機規(guī)格的不斷加大，系統(tǒng)產量也隨之逐步提高，同時輥壓機單產電耗也持續(xù)增加，相反球磨機單產電耗則不斷下降。以方案三和方案四的變化趨勢為例，球磨機單產電耗由12.0kWh/t降到9.6kWh/t，下降了12-9.6=2.4 kWh/t，因為輥壓機的能效為球磨機的兩倍，所以球磨機所減少了2.4 kWh/t，則輥壓機必須彌補2.4÷2=1.2 kWh/t，而輥壓機單產電耗從11.2 kWh/t提至12.8 kWh/t，增加了12.8-11.2=1.6 kWh/t，球磨機所減少的功率和輥壓機彌補的基本相當。所以說正是我們采用了"大輥壓機小球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)"這一理念，才使得水泥擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中輥壓機和球磨機的功耗打破了原有的常規(guī)，使得系統(tǒng)更加優(yōu)化。

結論

　　綜上所述，擠壓粉磨技術在粉磨系統(tǒng)改造中有其不可替代的優(yōu)勢。通過水泥粉磨工藝與設備選型的優(yōu)化組合，同時采用"大輥壓機小球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)"的先進理念，在大幅度提高產量的前提下，進一步發(fā)揮該系統(tǒng)節(jié)能降耗的潛力。

　　為了使系統(tǒng)改造能達到預期的效果，必須要做好以下幾項工作：

　　1、物料的物性分析。在盡可能的情況下，按照日后所粉磨水泥物料配比進行物料的水分、易磨性、易碎性、顆粒分布等物性分析，科學預測改造后的技術經(jīng)濟指標。

　　2、根據(jù)產品要求選擇合理的工藝流程，并且認真研究系統(tǒng)中各設備的能力匹配，尤其是輥壓機和球磨機的匹配。

　　3、系統(tǒng)投產后，必須對系統(tǒng)和各主機設備的參數(shù)進行調試、優(yōu)化，使系統(tǒng)從投產之日就處于高水平、高效率的運行狀態(tài)下。

　　總之，隨著輥壓機裝備逐步大型化以及擠壓粉磨技術的不斷進步，為水泥粉磨系統(tǒng)的改造提供了節(jié)能高效、運行可靠的新型粉磨技術及裝備，只要我們深入了解并掌握輥壓機的工作原理和性能特征，就能為水泥企業(yè)的技術改造做出其應有的貢獻，并創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益和社會效益。