水泥行业节能形势及粉磨技术选择

  】 5月21日，“2011第四届国际粉磨峰会”在南京隆重召开。中国水泥协会副会长曾学敏做了主题为《节能形势及粉磨技术选择》的演讲报告。以下是主要内容：

  “十一五”期间，我国单位国内生产总值能源消耗比“十五”降低了19.1%。其中，4万亿投资刺激经济发展，抑制金融风暴的影响，没有完成20%的预定目标。“十二五”规划纲要提出，单位国内生产总值能源消耗到2015年降低16%的约束性目标，包括：推进建材行业SO2、NOX治理，强化脱硫脱硝设施稳定运行。以及新建水泥生产线日工业与信息化部公布“十二五”期间和今年工业节能减排四大约束性指标：2015年，我国单位工业增加值能耗、CO2排放量和用水量分别比要比2010年降低18%、18%以上和30%；工业固体废弃物综合利用率提高到72%左右；今年这四项指标同比分别降低4%、4%以上、7%左右、提高2.2%。

  工业与信息化部编制的《工业转型和升级规划》初步确定“十二五”期间，采用工业增加值能耗、用水量、CO2排放强度及SO2、化学需氧量、氮氧 化物和氨氮排放量等约束性指标。

  2011年3月27日国家发展和改革委员主任签发了9号令：《产业体系调整 指导目录（2011年本）》，自2011年6月1日起施行。

  一、鼓励类：利用现有2000t/d及以上新型干法水泥窑炉处置工业废弃物、城市污泥和生活垃圾，纯低温余热发电；粉磨系统等节约能源改造；尾矿、废渣等资源综合利用。

  二、限制类：2000t/d以下熟料新型干法水泥生产线万吨/年以下水泥粉磨站。

  三、淘汰类：水泥机立窑(2012年)窑径3米及以上、干法中空窑（生产高铝水泥、硫铝酸盐水泥等特种水泥除外）、立波尔窑、湿法窑；直径3米以下水泥粉磨设备。

  2010年水泥产量18.8亿吨，熟料产量11.8亿吨，熟料烧成煤耗112.20 kgce/t，折实物煤耗（按平均热值5000大卡计算）157 公斤。粉磨工序电耗全国中等水准为：原料18 kwh/t、水泥40 kwh/t、煤粉25 kwh/t。吨熟料理论生料耗为1.535t，大部分企业料耗1.65左右。2010年水泥粉磨企业共2073家，粉磨能力9.2亿吨，产量6.1亿吨，占水泥产量的32.6%，粉磨能力发挥率66.3%。以上述数据为基础进行计算：每年粉磨实物煤18526万吨，耗电46.3亿度；粉磨生料19.5亿吨，耗电351亿度；粉磨水泥18.8亿吨（其中粉磨站粉磨6.1亿吨），耗电752亿度；总计1149.3亿度。、2010年单位火力发电标煤耗以336克计，折耗标煤3862万吨。淘汰任务艰巨，节能潜力很大。

  三、按磨机型式划分：球磨、立磨、辊压机、筒辊磨及相互组合的粉磨系统，主要有：1、球（管）磨+选粉机+收尘器+风机等组成圈流系统；2、球（管）磨+收尘器+风机等组成开流系统；3、立磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统；4、辊压机+粗选（打散机、V型选粉）+选粉机+收尘器等组成的终粉磨系统；5、辊压机+粗选（打散机、V型选粉）+球磨机+选粉机+收尘器等组成的联合粉磨系统；6、筒辊磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统等。

  影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺，圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制，粉磨效率比开流磨高10%～20%，成品越细优势越明显。

  辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）慢慢的变成了水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。辊压机系统节电水平取决于辊压机消耗功率的大小，辊压机每消耗1kWh/t,主机电耗（辊压机+球磨机）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。辊压机的功率消耗与投影压力成线性关系，循环预粉磨辊压机投影压力为5500kN/m2～6500kN/m2，联合粉磨投影压力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。

  粉磨水泥时辊磨的粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。熟料温度、入料粒度、磨损程度等对产量和电耗均有较大影响。关键是终粉磨水泥性能，要通过调节粉磨压力、挡料圈高度、风速风量，控制出口温度，采用高性能选粉装置等措施优化水泥颗粒级配，保证产品性能。对于生料磨如分别更替离心式或旋风式选粉机，可增产10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好处主要是分离清晰，成品中过粗颗粒少，有利于烧成，可适当放宽细度。但生料细度较水泥粗，粗选粉并不是高效笼式选粉机的长处。因此其增产节能指标要低于水泥磨。

  “多破少磨”从粉碎机理上来说是合理的。一方面破碎的单耗远比球磨的单耗低，因此后者的无用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨机中的钢球可大大变小，小钢球将减少对物料粉碎所造成的能量过剩的浪费。一般来说，大球的比能耗高，小球的比能耗低。

  粉磨工序能耗大多数表现在生料制备、煤粉制备和水泥粉磨的环节，其电量消耗占水泥生产综合电耗的72%（生料粉磨电耗约占水泥综合电耗的24%，水泥粉磨电耗约占水泥综合电耗的38%）。

  目前在新型干法水泥生产线中，立磨、辊压机、高效选粉机、高细高产筛分磨等技术与装备已经被广泛采用。由于水泥产品性能上存在一定差别，使得立磨、筒辊磨和辊压机作为终粉磨系统在水泥粉磨中的应用受到一定限制；此外，由于担心系统产能受烘干能力的影响，辊压机作为水泥生料终粉磨设备的应用也受到影响。

  作为当前主要选择方案，立磨在水泥生料、煤粉制备、高炉矿渣粉磨等占据主导地位；辊压机与球磨机构成的联合粉磨系统大范围的使用在水泥和高炉矿渣粉磨； 此外球磨机闭路系统应用于劣质无烟煤的煤粉制备 。

  从上面粉磨系统的不同特点能够准确的看出，各系统均有不同程度的优势和不足，企业选择粉磨系统时，特别是对现有磨机做改造时，应依据自己的设备、原料、管理上的水准、资金状况等条件，按可选择方案的性价比选择比较适合自己企业的方案。不管选择何种技术方案，都存在系统优化和配合问题，最先进的技术装备亦不能独善其身

  工艺流程：目前国内用于生料粉磨的工艺流程较多，采用的磨机型式主要有风扫式球磨系统、中卸提升循环磨系统、尾卸提升循环磨系统、立磨系统和辊压机系统等，近几年来立磨系统得到普遍使用。对于中等易磨性的原料，一般都会采用立磨系统比采用球磨系统节电5~6kWh/t生料左右 。

  生料细度：对于球磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加3%左右。对于立磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加2%左右。

  实用节能技术：1、采用改良的耐磨材料作为研磨介质。2、采用预均化设备，提高入窑生料合格率；采用高效选粉机。3、降低生料中≥44um石英颗粒含量；降低生料中≥125um方解石颗粒含量有利于提高生料的易烧性。4、吨熟料理论生料耗为1.535t，从提升机喂入窑尾预热器的生料约90%-96%进入窑内，加长一级旋风筒内筒能提高收尘效率，降低能量消耗。增加窑尾收尘回灰，能够尽可能的防止生料斗提连续运转。5、生料磨采用3-4辊的立磨；增加立磨外循环系统；循环风机采用变频控制；减少管道系统阀门。6、适当放宽生料细度；调控立磨内压差，提高生料磨台时，降低电耗。7、采用提升机和空气输送斜槽，不用气力输送。

  工艺流程：目前国内用于煤粉制备的磨有风扫式球磨和辊磨系统，辊磨的电耗约为球磨的一半。对于易磨性指数HGI为55的中等易磨性的原煤，煤粉细度0.08mm筛筛余12%的球磨主机电耗24.5kWh/t左右，辊磨主机电耗13 kWh/t左右。

  煤粉细度：对于球磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗、增加3%左右。对于立磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%、粉磨电耗增加2%左右。

  工艺流程：1、球磨机系统：影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等，应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺。2、辊磨终粉磨系统：粉磨水泥时辊磨粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。3、辊压机预粉磨系统：辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）慢慢的变成了水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。

  产品细度：水泥粉磨电耗与比表面积存在指数方关系，该指数介于1.3~1.6，采用高效选粉机、比表面积小于4000cm2/g时可取1.3进行计算，否则取高值。

  水泥助磨剂技术：国际上流行一种“三减少”的全新理念，即：在建筑工程中减少混凝土用量；在混凝土中减少水泥用量；在水泥中减少熟料用量，实现“三减少”，外加剂起着重要作用。

  一、天津振兴水泥公司一线kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋风式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝8.8 kWh/t，生料细度R80μm＝13 %，系统产量159t/h，系统电耗23.45kWh/t，循环负荷208%时，选粉机效率63%。

  二、 海螺集团白马山水泥厂2000t/d生产线kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效组合式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝9.6 kWh/t，生料细度R80μm＝11 %，系统产量165t/h，系统电耗22.38kWh/t，选粉机的效率74%。

  四、天津振兴水泥有限公司二线水泥粉磨采用辊压机联合粉磨系统，辊压机型号TRP140/140，电机功率2×800kW，带V型选粉机和循环风机，球磨机规格φ4.2×13，主电机功率3150kW，配N-3500高效选粉机。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g时系统产量155t/h，单位电耗32.8kWh/t。

  五、天津振兴水泥有限公司二线水泥粉磨采用辊压机联合粉磨系统，辊压机型号TRP140/140，电机功率2×800kW，带V型选粉机和循环风机，球磨机规格φ4.2×13，主电机功率3150kW，配N-3500高效选粉机。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g时系统产量155t/h，单位电耗32.8kWh/t。

  六、同力水泥集团采用∮4.2×13m磨机，配∮1.7×1.4m辊压机，生产P.042.5水泥时；台时产量≥200t/h，电耗≤32kwh/t；

  七、唐山冀东水泥股份有限公司本部两台水泥磨增加辊压机、打散分级机，保证了对磨内粗颗粒的破碎作用，提高了磨机研磨能力， 从运行效果看，台时产量分别提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步电耗下降9.3%，每年节电814万kWh，折合标煤2930吨。

  八、越南福山水泥有限公司5500t/d生产线水泥粉磨系统采用了德国莱歇公司提供的LM46.2+2C立式辊磨，主辊直径2360mm，磨盘转数24.3rpm，主机功率3400kW，选粉机LSKS66CS，装机功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g时产量150t/h左右，主机电耗18kWh/t，系统电耗27 kWh/t左右。