梁平兴
梅州皇马水泥有限公司 514130
摘要：全面分析了不同生料粉磨工艺的技术性能，阐述了生料球磨机粉磨工艺的技术改造及取得的增产节能效果，指出辊压机终粉磨代表水泥生料制备工艺的发展方向，是今后新建水泥企业和生料粉磨工艺技改升级的首选。
关键词：球磨机；辊压机预粉磨；立磨；辊压机终粉磨；增产节能
引言：
我国水泥企业制备生料主要有球磨机、辊压机预粉磨、立磨及辊压机终粉磨等四种粉磨工艺，技术性能见表1。2005年以前，新建水泥企业的生料制备系统主要采用球磨机粉磨工艺，2005年以后，除了采用硬度较高、磨蚀性较大的原燃材料，新建的水泥企业主要采用立磨粉磨工艺制备生料。2011年中国首创辊压机终粉磨工艺制备生料，成功配套5?000t/d熟料预分解窑生产线，开创了水泥生料制备工艺的新篇章，取得了显著的增产节能效果，受到水泥业界的关注和首肯。
一、技术改造
为了降低单位生料电耗，我司于2015年对生料球磨机改造升级为辊压机终粉磨工艺，采用一套HFCG160-140辊压机+HFV4500型气流分级机，构成辊压机终粉磨工艺系统，完全替换原有的（Φ4.6x(9.5+3.5)m）中卸磨粉磨工艺系统，技改后的磨机台时产量平均为263.06t/h，较原粉磨系统提高了60多吨，生料电耗降到13.99kWh/t，较预粉磨工艺系统降低7.02kWh/t，增产节能效果十分显著。辊压机终粉磨工艺流程及主要设备配置见图2。
图2辊压机终粉磨工艺流程
二、新型干法水泥生产工艺
生料粉磨是水泥生产的重要工序，其主要功能在于为熟料煅烧提供性能优良的粉状生料。对粉磨生料的要求:一是要达到规定的颗粒大小;二是不同化学成分的原料颗粒混合均匀;三是粉磨效率高、耗能少、工艺简单、易于大型化、形成规模化生产能力。由于生料粉磨设备、土建等建设投资高，消耗能源多(大约占水泥生产综合电耗的1/4以上)，因此采用高新技术，优化生料粉磨工艺，对水泥工业现代化建没有着十分重要的作用和意义。
传统的生料粉磨系统是烘千兼粉磨的球磨系统。根据原料的易磨性、含水量以及规模能力的不同，有不同的型式。主要有风扫磨系统、尾卸提升循环系统和中卸提升循环系统。立磨系统是当今生料粉磨的主导系统，其主要类型有MPS磨、ATOX磨、OK系列磨、伯力休斯磨、莱歇磨等。辊压机粉磨系统是能和立磨竞争的节能粉磨系统。辊压机是20世纪80年代中开发出来的新技术，其节能效果好，发展很快，既可用用于球磨之前作预粉磨，也可用于生料终粉磨系统。
在实际生产过程中，生料的细度通常以筛析法测定，用200um和80μm筛的筛余表示。一般水泥生料的控制指标为80um筛余8%~10%、200um?筛余2%1241。
粒度分布通过激光粒度来测定，粒度分布越均匀，生料细度均匀性越好。细度均匀性是相对的，实际不可能获得绝对的均匀，通常按粒度分布RRB公式确定细度均匀性系数n。均匀性系数越大，生料细度越均匀，有利于烧成。特征粒径越小，生料细度越细。
生料匀质性通过化学测试来测定，匀质性体现的是不同粒级中各化学组分的百分含量。国内研究中传统看法是:生料磨得愈细，其比表面积愈大，生料在窑内的化学反应，如碳酸钙的分解，固相反应、 固液相反应等速度愈快，愈有利于游离氧化钙的吸收。但在实际生产中，随着粉磨细度变细，磨机产量也愈低，粉磨电耗也愈高。由于粉磨产品中不同矿物成分易磨性不同，导致在粉磨过程中存在过粉磨现象，易磨性好的颗粒最早粉磨成微小颗粒，难磨颗粒不易粉磨，在生料中主要集中在粗颗粒中，特别是SiO2颗粒。当生料匀质性不佳时，会导致生料粗颗粒中硅质原料含量增多，熟料煅烧的时候会使游离氧化钙含量增多，严重影响产品质量。为此，应该严格考虑生料匀质性对生料性能的影响。
生料的微观结构及颗粒形貌的不同对熟料的煅烧产生差异，杨德尔方程中CaO的溶解时间随方解石与石英的晶格缺陷的增多而降低，fCaO动力学方程中CaO的溶解时间随方解石与石英的晶格缺陷的增多而降低[2526。因为微观结构和颗粒形貌无法定量比较，只有通过显微镜或扫描电镜做定性分析。
目前，国内外水泥生产中，只是通过控制生料细度中80um筛余及200um筛余来控制生料性能。而在实际生产中原料的中SiO2和CaO颗粒的易磨性不同而导致生料中的匀质性差异，粉磨工艺不同导致的水泥生料微观结构及颗粒表面形貌差异、不同矿物原料性能差异等可变因素都会影响生料烧成性能127-281。为了提高熟料煅烧产量及质量，优化大型化生产中水泥生料粉磨工艺，完善生料细度的控制指标，必须探明不同粉磨工艺与生料匀质性、微观结构、颗粒表面形貌及细度之间的相关性。
因此选用不同水泥厂三种粉磨工艺生产的入窑生料，通过化学方法探索水泥生料的匀质性与粉磨工艺之间的相关性，混合粉磨易磨性不同矿物原料而存在的过粉磨规律;考虑不同水泥厂原料及率值的差异对水泥生料煅烧的影响，选用相同矿物原料配比后用实验室球磨、立磨及工厂辊压机终磨机进行粉磨，探讨水泥生料易烧性及熟料性能与粉磨工艺之间的规律，水泥生料分解动力学性能与粉磨工艺之间的关系;研究不同粒级粗颗粒SiO2水泥生料对匀质性的影响，探讨不同粒级粗颗粒SiO2对水泥生料烧成
（下转第509页）性能的影响。通过实验研究结果，优化水泥生料粉磨工艺，完善生料性能控制指标，为提高熟料产量、质量及降低烧成能耗提供理论依据。
三、改造效果
两套生产线使用的原燃材料完全相同，原料的粒度、水分、易磨性等基本相同，生料配合比、生料成品的质量控制指标及测试方法完全相同，辊压机终粉磨工艺与其它三种不同粉磨工艺的生产指标对比见表4。由表4可知，辊压机终粉磨工艺较球磨机粉磨工艺的生料电耗降低11.80kWh/t，台时产量增加106.70t/h；较辊压机预粉磨工艺的生料电耗降低7.52kWh/t，台时产量增加22.07t/h；较立磨粉磨工艺的生料电耗降低2.81kWh/t，节能效果十分显著。辽西渤海水泥有限公司的1号线每年生产生料170万吨，完成第技术改造后，与球磨机粉磨工艺相比，每年可以节电2?006.00万kWh，创直接经济效益1?604.80万元；与辊压机预粉磨工艺相比，每年可以节电1?278.40万kWh，创直接经济效益1?022.72万元；与2号线的立磨粉磨工艺相比，每年可以节电477.70万kWh，创直接经济效益382.16万元。
四、后期出现的问题及改造方法?
1、产生的新问题?
2011年4月我厂余热发电项目建成投产，在这之前，1月至4月份生料立磨台时产量经过去年的改造一直保持在200T/h左右，但由于2012年4月20日余热锅炉开始煮炉、冲管，再加上为了保持窑尾粉尘排放浓度，窑尾废气温度大幅度下降，致使生料立磨入口风温从190℃左右降至140℃左右，风量也有所下降，造成生料立磨5月份平均台时产量下降至188.39T/h，使生料立磨没有停机检修时间，小时工序电耗也上升，一旦出现停机故障，将无法保证窑系统正常煅烧所需的物料。这样我厂又面临着第二次技术改造，提高生料磨系统的产量，满足窑系统的正常煅烧。?
2、第二次改造方法?
我厂通过综合论证分析，决定在电石渣进磨管道处加装一台500*500锁风装置，外排口改造安装锁风翻板，减少系统漏风；封堵立磨喷口环，缩小截面积，将磨盘和喷口环间隙由5mm—8mm调整为3mm--5mm，从而增加磨内风速；将磨盘挡料圈高度由原90mm调整为70mm，提高磨内物料流速及煅烧性能。?
3、实施后的效果?
通过第二次改造后，我厂生料磨台时产量恢复至200T/h左右，成功地解决了由于余热锅炉投用导致入磨风温降低而使生料立磨台时产量下降的不良影响，增加了生料磨停机检修时间，保证窑系统物料的供给，同时大大降低了生料立磨工序电耗，仅以改造前5月份工序电耗（19.44度/吨）和改造后6、7月份平均工序电耗（16.76度/吨）相比较，降低工序电耗2.68度/吨，仅2个月即可节电642816.7度，合计节约电费302510元。（642816.7*0.4706=302510元）
结束语：
生料球磨机经过技术改造，升级为辊压机终粉磨工艺，其台时产量提高56.09%，生料电耗降低43.51%，取得了显著的增产节能效果，值得其他水泥企业借鉴和参考。从节能角度出发，辊压机终粉磨代表水泥生料制备工艺的发展方向，是我国新建水泥企业和生料粉磨工艺技改升级的首选。
参考文献：
[1]赵晓东.φ4.6m×（9.5+3.5）m中卸磨的达标生产实践 2015.3
[2]林东.φ3.5m×12m中卸磨生料制备系统的生产实践 2017.6
论文作者:梁平兴
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：生料论文; 磨工论文; 电耗论文; 水泥论文; 压机论文; 颗粒论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第18期论文;