談談水泥粉磨站建設的若干問題
0 前言
按全國工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室2007.4.4公布的《水泥產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實施細則》(以下簡稱細則)1.3.4規(guī)定：水泥企業(yè)按生產(chǎn)工藝劃分為水泥廠、熟料廠、粉磨站和配制廠四種類型。粉磨站包括：水泥粉磨、水泥均化及配制、水泥包裝及散裝生產(chǎn)工序的企業(yè)。
筆者所在企業(yè)擬建一年產(chǎn)60萬噸規(guī)模的粉磨站，從2007年起即對該項目展開了調研工作，掌握了大量的調研資料?，F(xiàn)撰文談談關于建設粉磨站企業(yè)方面的一些問題，以供同行參考。由于按《細則》3.7條規(guī)定：2006年10月17日以后新建粉磨站規(guī)模至少為年產(chǎn)60萬噸。這一規(guī)模的粉磨站建設問題對于擬新建粉磨站的業(yè)主具有針對性，以下討論對象基本限制在年產(chǎn)60萬噸規(guī)模粉磨站建設問題方面。
1 粉磨站的選址
水泥企業(yè)的布局，一般是在靠近原料礦區(qū)建立水泥熟料生產(chǎn)線，在大中城市附近也就是靠近水泥銷售市場建立水泥粉磨站，這樣可以減少運輸成本。如果把熟料生產(chǎn)線建在城市附近，由于每噸熟料約需1.6噸生料，就需要增加60%的運輸成本。反之，如果把粉磨站和熟料生產(chǎn)線一起建在原料礦區(qū)附近，由于混合材大部分是城市產(chǎn)生的廢渣，這些混合材要運到建在礦區(qū)附近的水泥廠里，粉磨成水泥后再運到城市使用，又增加了運輸成本。因此，在城市附近建設粉磨站有其節(jié)約運輸成本的社會經(jīng)濟效益。所以，近些年來，許多大中城市周圍建立了水泥粉磨站。
2 工藝流程及主機設備
實現(xiàn)年產(chǎn)60萬噸水泥的工藝流程，可以采用：
方案一：輥壓機+Φ3．2×13m球磨機；
方案二：Φ3．8×13m閉路磨；
方案三：熟料細碎機+Φ3．2×13m球磨機。
甲級設計院一致的意見是采用方案一，理由是：
(1)輥壓機是自上世紀八十年代中期引進的技術，歷經(jīng)二十多年的消化改造，實踐證明是一種先進成熟的預粉磨工藝技術。
(2)采用輥壓機可以大幅度提高磨機產(chǎn)量，從而減小磨機使用規(guī)格，較大幅度降低磨機采購費用。Φ3．2×13m球磨機是邊緣傳動磨，每臺260～265萬元，Φ3．8×13m球磨機是中心傳動磨，每臺480～485萬元。兩者差價達220萬元。
(3)采用輥壓機可以顯著節(jié)電并增大水泥中混合材摻加比例，延長磨內裝置的使用壽命，從而降低水泥制造成本，提高粉磨站效益。
(4)采用輥壓機可以大幅度降低球磨噪音，利不保及生產(chǎn)一線工人身心健康。據(jù)合肥院專家介紹,由于熟料經(jīng)輥壓后，球磨機所配最大鋼球可由空90或100mm降為直徑60mm以下，磨機噪音可由原100～110分貝降到70或60分貝以下。
方案二的最大優(yōu)點是系統(tǒng)維護簡單，該系統(tǒng)磨機甚至被稱為“傻瓜磨”，但噸水泥電耗一般在35～36kWh左右，沒有運行成本低的優(yōu)勢，缺乏市場競爭力。相較之下，方案一畢竟增加了輥壓機系統(tǒng),運行維護復雜性增加。但據(jù)我們調研結果：輥壓機故障集中表現(xiàn)在液壓系統(tǒng)和輥面磨損兩個方面。前者采用國外元件后穩(wěn)定性大為提高，后者一般運行6000～7000小時(一年)才需要對輥面堆焊(一些采用低谷電生產(chǎn)的廠家，在每天避高峰期間固定抽出兩小時打開輥面檢查，見輥面有磨損點就及時堆焊效果更好)。一般方案一系統(tǒng)運轉率可以達到72%以上。
方案三為一些省級水泥設計院和私企性質的設計單位樂于推薦，但業(yè)主往往擔心細碎機的破碎效果和運行穩(wěn)定性。細碎機往往被推薦的有華氏磨、沖擊式細碎機、球破磨，據(jù)介紹有較好的運行穩(wěn)定性。球破磨在理論上分析只能提高系統(tǒng)產(chǎn)量，不能降低電耗。這一分析結論在安徽省巢湖市一家使用球破磨的粉磨站得到驗證：該企業(yè)用球破磨配Φ3．2×13m開路磨，球破磨系統(tǒng)功率近360 kW(其球破磨320kW，其余為除塵和輸送設備功率)，運行后系統(tǒng)臺時產(chǎn)量提高6～8噸。
3 輥壓機系統(tǒng)配置
輥壓機的配置可分“輥壓機+打散機”和“輥壓機+V形機”兩種。
按合肥院的介紹，輥壓機配置打散機，Φ3．2×13m球磨機配套的應是HFCG120×50系統(tǒng)，而采用V形機配置的輥壓機就要增大一一規(guī)格。雖然系統(tǒng)產(chǎn)量可以提高15%左右，但投資要增加，噸水泥電耗也要增加1～2kWh。但輥壓機+V形機配制由于V形機沒有運動部件，運轉率高于輥壓機+打散機配置，運行維護也更簡單，其分離分級效果也優(yōu)于打散機。另有介紹，采用配置如果引入熱源(另建熱風爐等設施)，可以同時烘干礦渣，進系統(tǒng)礦渣水分在10%以下沒有問題。
南京一公司介紹，選擇輥壓機配置的依據(jù)是看熟料的溫度。如果熟料溫度不高，可以選擇輥壓機配置打散機。反之，宜采用輥壓機+v形機配置。
4 輥壓機系統(tǒng)維護維修
輥壓機忌鐵器進入，一旦進入會嚴重損傷輥面。因此，進輥壓機的物料必須安裝除鐵器和金屬探測器。前者直接除去鐵器，后者檢測除錳鋼等非磁性金屬件如錳鋼件后，人工除去。
對于輥壓機系統(tǒng)在運行中維護維修難度及費用，合肥水泥院專家介紹：日常運行中只需注意確保潤滑并緊地腳螺栓即可，能保證90%以上的運轉率。運行一個周期6000小時(一般8000小時)堆焊一次輥面，約花費20000元左右。運行五個周期以后，需要更換軸套，約花費30萬元。
打散機中的風輪一般3個月堆焊一次，如果用耐磨焊條堆焊，壽命會更長。V形機中的沖擊板現(xiàn)有的做成抽屜式結構，方便更換。值得一提的是，該系統(tǒng)循環(huán)風機風葉必須采用耐磨技術，否則磨損很快。
5 球磨機工藝流程
對于球磨機是選擇開路還是閉路，各單位意見不一。海螺設計院認為應選閉路流程，開路磨出磨水泥質量適應性不好，主要是水泥溫度高混凝土攪拌站不歡迎。合肥院認為開路流程水泥標準稠度用水量低，攪拌站歡迎。南京兩家公司都認為就粉磨工藝流程的先進性而言，肯定是閉路流程優(yōu)于開路。但具體到規(guī)格Φ3．2×13m這種磨機，長徑比較大就是為開路流程設計的。一公司認為如果采用閉路流程，磨機長度宜減少到11m。
事實上，調研中一資深水泥專家介紹：發(fā)達國家在上世紀八十年代就停止關于球磨機開閉路的爭論，而轉向采用閉路流程了。某大院極力推銷他們的開流高細磨實源自丹麥，可是到了上世紀九十年代，丹麥人自己都不做開流磨而轉向閉路流程磨了。水泥的生產(chǎn)應該向精細化方向發(fā)展，發(fā)達國家一個粉磨站最多能生產(chǎn)70多個品種的水泥，全靠閉路流程調整。我國華南理工學院在廣東局部主張采用開路流程磨，北方絕大部分主張采用閉路流程。
其實相對于閉路磨，開路流程磨機只是投資省些，維護管理方便。但閉路磨調整方便，對原材料品質變化及水分的適應性更強些。新建粉磨站，從數(shù)家熟料生產(chǎn)企業(yè)購買熟料時，熟料易磨性必然不同，此時閉路磨產(chǎn)量及出磨水泥細度因易于調節(jié)而變化不大，比開路磨有優(yōu)勢。而當入磨物料綜合水分超過1.5%時，開路磨產(chǎn)量下降幅度較大。如我單位擬建的粉磨站，將來生產(chǎn)的水泥，一方面是出售給混凝土攪拌站，另一方面是本公司內部用于生產(chǎn)水泥混凝土軌枕。這兩者對水泥細度的要求正好相反：前者不能太細。否則水泥與混凝土中減水劑的適應性不好。后者不能太粗，否則水泥早強上不來，影響水泥軌枕早期強度。這樣的水泥細度需要，只有在閉路流程中調整才方便。
一些推薦采用開路流程磨的專家認為，開路流程磨出磨水泥因為具有比閉路磨更寬的粒徑分布，因而標準稠度需水量更低，混凝土攪拌站歡迎。對此，資深水泥專家認為，閉路流程磨完全可以通過調整選粉機的辦法來調整出磨水泥粒徑。我國選粉機產(chǎn)業(yè)有一種片面追求高選粉效率的傾向，不好!選粉效率在70%左右即可。第一代選粉機有約30%合格細粉進入粗粉；第二代選粉機有約20%～25%合格細粉進入粗粉；第三代選粉機只有約5%～8%合格細粉進入粗粉?？梢哉{整選粉效率，使約14%的合格細粉進入粗粉。這樣閉路流程磨的出磨水泥的粒徑分布變寬，標準稠度需水量因之得到改善。但磨機產(chǎn)量會下降，可同時進行磨內改造及研磨體級配調整使磨內物料流速變慢，加大循環(huán)負荷來提高磨機產(chǎn)量。事實上影響水泥標準稠度需水量的因素很多，水泥粒徑分布只是一個方面。關于這個問題的詳細論述，可參見筆者的另外一篇文章《淺談水泥標準稠度用水量對混凝土用水量的影響》。
至于開路磨水泥溫度，一般人可能認為粉磨站不存在這個問題，在線水泥企業(yè)出磨水泥溫度容易高。其實，筆者調研的一些采用輥壓機+Φ3.2×13m開流磨企業(yè)，冬季出磨水泥溫度都大致在120℃，夏天則高達140℃。另一在線輥壓機+Φ3.8×13m開路磨，投產(chǎn)后竟因磨內溫度高導致軸瓦溫度高而致磨機跳停。資深水泥專家介紹，發(fā)達國家都控制出廠水泥溫度，我國很快也會控制。筆者通過學習，總結出出廠水泥溫度高的四大缺點：與混凝土中減水劑的相容性不好；容易導致混凝土早期裂縫；易導致石膏脫水水泥假凝；易使水泥標準稠度需水量升高。因此，新建粉磨站球磨機系統(tǒng)采用開流系統(tǒng)實為不明智。采用閉路磨流程時，如果采用O-Sepa選粉機引入冷風選粉，可以較開路磨降低出磨水泥溫度30～40℃。
對于Φ3.2×13m磨機長徑比較高更適于開流磨的說法，筆者認為可以將磨機長度縮短兩米，即采用Φ3.2×11m磨機作為閉路磨。這既可以降低一點磨機采購費用，又可以減少磨內研磨體裝載量從而減少磨機基礎土建費用。還可以降低磨機電機功率200kW，從而降低噸水泥電耗。這也是一個有經(jīng)濟價值的選擇。當然，也可以用Φ3.2×13m磨機作為閉路磨機，這對提高出磨水泥比表面積，增大混合材摻量更有利。
6 混合材的使用工藝
目前，礦渣微粉的使用日漸普遍，粉煤灰也將以其微粉形式被利用。因此，凡新建粉磨站要考慮在水泥磨尾、水泥庫前設礦渣(或粉煤灰)微粉庫及礦渣(或粉煤灰)計量秤，以便與出磨水泥搭配經(jīng)“均化”后入水泥庫。此舉既可改善水泥品質，又可較大幅度增加粉磨站水泥產(chǎn)量。
7 結束語
以上僅為筆者總結了在粉磨站建設調研中形成的一些觀點。其實，各種選擇都有其利弊，不存在一個十全十美的方案，關鍵是業(yè)主在做選擇時追求的目標要明確。選擇時要考慮方案的先進及成熟性，還要考慮本企業(yè)員工素質能否適合。比如單從節(jié)約噸水泥電耗降低運行成本方面看，選擇立磨終粉磨系統(tǒng)肯定是最先進的。但鑒于國內制造的立磨其磨輥材質及出磨水泥粒徑分布不理想(某大院介紹在酒鋼集團有一臺用來粉磨水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量尚存在問題)，目前不宜采用。因此，就當前技術水平，考慮粉磨站運行后具有一定的成本優(yōu)勢和確保水泥質量，筆者贊同粉磨站應采用輥壓機+閉路磨形式的粉磨工藝。
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