曾學(xué)敏：水泥行業(yè)節(jié)能形勢及粉磨技術(shù)選擇

　　5月21日，由中國水泥網(wǎng)主辦的“2011第四屆國際粉磨峰會”在南京隆重召開。中國水泥協(xié)會副會長曾學(xué)敏做了主題為《節(jié)能形勢及粉磨技術(shù)選擇》的演講報告。以下是主要內(nèi)容：

　　節(jié)能形勢與任務(wù)

　　“十一五”期間，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”降低了19.1%。其中，4萬億投資刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展，抑制金融風(fēng)暴的影響，沒有完成20%的預(yù)定目標(biāo)?！笆濉币?guī)劃綱要提出，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗到2015年降低16%的約束性目標(biāo)，包括：推進(jìn)建材行業(yè)SO₂、NO_X治理，強(qiáng)化脫硫脫硝設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行。以及新建水泥生產(chǎn)線安裝效率不低于60%的脫硝裝置。

　　3月28日工業(yè)和信息化部公布“十二五”期間和今年工業(yè)節(jié)能減排四大約束性指標(biāo)：2015年，我國單位工業(yè)增加值能耗、CO₂排放量和用水量分別比要比2010年降低18%、18%以上和30%；工業(yè)固體廢棄物綜合利用率提高到72%左右；今年這四項(xiàng)指標(biāo)同比分別降低4%、4%以上、7%左右、提高2.2%。

　　工業(yè)和信息化部編制的《工業(yè)轉(zhuǎn)型和升級規(guī)劃》初步確定“十二五”期間，采用工業(yè)增加值能耗、用水量、CO₂排放強(qiáng)度及SO₂、化學(xué)需氧量、氮氧 化物和氨氮排放量等約束性指標(biāo)。

　　2011年3月27日國家發(fā)展和改革委員主任簽發(fā)了9號令：《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 指導(dǎo)目錄（2011年本）》，自2011年6月1日起施行。

　　一、鼓勵類：利用現(xiàn)有2000t/d及以上新型干法水泥窯爐處置工業(yè)廢棄物、城市污泥和生活垃圾，純低溫余熱發(fā)電；粉磨系統(tǒng)等節(jié)能改造；尾礦、廢渣等資源綜合利用。

　　二、限制類：2000t/d以下熟料新型干法水泥生產(chǎn)線；60萬噸/年以下水泥粉磨站。

　　三、淘汰類：水泥機(jī)立窯(2012年)窯徑3米及以上、干法中空窯（生產(chǎn)高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥等特種水泥除外）、立波爾窯、濕法窯；直徑3米以下水泥粉磨設(shè)備。

　　2010年水泥產(chǎn)量18.8億噸，熟料產(chǎn)量11.8億噸，熟料燒成煤耗112.20 kgce/t，折實(shí)物煤耗（按平均熱值5000大卡計算）157 公斤。粉磨工序電耗全國平均水平為：原料18 kwh/t、水泥40 kwh/t、煤粉25 kwh/t。噸熟料理論生料耗為1.535t，大部分企業(yè)料耗1.65左右。2010年水泥粉磨企業(yè)共2073家，粉磨能力9.2億噸，產(chǎn)量6.1億噸，占水泥產(chǎn)量的32.6%，粉磨能力發(fā)揮率66.3%。以上述數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計算：每年粉磨實(shí)物煤18526萬噸，耗電46.3億度；粉磨生料19.5億噸，耗電351億度；粉磨水泥18.8億噸（其中粉磨站粉磨6.1億噸），耗電752億度；總計1149.3億度。2010年單位火力發(fā)電標(biāo)煤耗以336克計，折耗標(biāo)煤3862萬噸。淘汰任務(wù)艱巨，節(jié)能潛力很大。[Page]

　　粉磨工藝、技術(shù)、裝備劃分

　　一、按粉磨物料品種劃分：混合粉磨、分別粉磨、水泥（混合）配置。

　　二、按物料流向劃分：開流和圈流（閉流）。

　　三、按磨機(jī)型式劃分：球磨、立磨、輥壓機(jī)、筒輥磨及相互組合的粉磨系統(tǒng)，主要有：1、球（管）磨+選粉機(jī)+收塵器+風(fēng)機(jī)等組成圈流系統(tǒng)；2、球（管）磨+收塵器+風(fēng)機(jī)等組成開流系統(tǒng)；3、立磨+風(fēng)機(jī)+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)；4、輥壓機(jī)+粗選（打散機(jī)、V型選粉）+選粉機(jī)+收塵器等組成的終粉磨系統(tǒng)；5、輥壓機(jī)+粗選（打散機(jī)、V型選粉）+球磨機(jī)+選粉機(jī)+收塵器等組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)；6、筒輥磨+風(fēng)機(jī)+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)等。

　　不同粉磨技術(shù)及設(shè)備比較

　　一、球磨機(jī)系統(tǒng)

　　影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝，圈流磨利于產(chǎn)品細(xì)度和溫度的調(diào)節(jié)和控制，粉磨效率比開流磨高10%～20%，成品越細(xì)優(yōu)勢越明顯。

　　二、輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)

　　輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。輥壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機(jī)消耗功率的大小，輥壓機(jī)每消耗1kWh/t,主機(jī)電耗（輥壓機(jī)+球磨機(jī)）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。輥壓機(jī)的功率消耗與投影壓力成線性關(guān)系，循環(huán)預(yù)粉磨輥壓機(jī)投影壓力為5500kN/m²～6500kN/m²，聯(lián)合粉磨投影壓力略低，控制在5000kN/m²～6000kN/m²。

　　三、輥磨終粉磨系統(tǒng)

　　粉磨水泥時輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對產(chǎn)量和電耗均有較大影響。關(guān)鍵是終粉磨水泥性能，要通過調(diào)節(jié)粉磨壓力、擋料圈高度、風(fēng)速風(fēng)量，控制出口溫度，采用高性能選粉裝置等措施優(yōu)化水泥顆粒級配，保證產(chǎn)品性能。對于生料磨如分別更替離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī)，可增產(chǎn)10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰，成品中過粗顆粒少，有利于燒成，可適當(dāng)放寬細(xì)度。但生料細(xì)度較水泥粗，粗選粉并不是高效籠式選粉機(jī)的長處。因此其增產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)要低于水泥磨。

　　四、預(yù)破碎

　　“多破少磨”從粉碎機(jī)理上來說是合理的。一方面破碎的單耗遠(yuǎn)比球磨的單耗低，因此后者的無用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨機(jī)中的鋼球可大大變小，小鋼球?qū)p少對物料粉碎所造成的能量過剩的浪費(fèi)。一般來說，大球的比能耗高，小球的比能耗低。

　　粉磨系統(tǒng)技術(shù)裝備的選擇

　　粉磨工序能耗主要體現(xiàn)在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環(huán)節(jié)，其電量消耗占水泥生產(chǎn)綜合電耗的72%（生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%，水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%）。

　　目前在新型干法水泥生產(chǎn)線中，立磨、輥壓機(jī)、高效選粉機(jī)、高細(xì)高產(chǎn)篩分磨等技術(shù)與裝備已經(jīng)被廣泛采用。由于水泥產(chǎn)品性能上存在一定差異，使得立磨、筒輥磨和輥壓機(jī)作為終粉磨系統(tǒng)在水泥粉磨中的應(yīng)用受到一定限制；此外，由于擔(dān)心系統(tǒng)產(chǎn)能受烘干能力的影響，輥壓機(jī)作為水泥生料終粉磨設(shè)備的應(yīng)用也受到影響。

　　作為當(dāng)前主要選擇方案，立磨在水泥生料、煤粉制備、高爐礦渣粉磨等占據(jù)主導(dǎo)地位；輥壓機(jī)與球磨機(jī)構(gòu)成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)廣泛用于水泥和高爐礦渣粉磨； 此外球磨機(jī)閉路系統(tǒng)應(yīng)用于劣質(zhì)無煙煤的煤粉制備 。

　　從上面粉磨系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以看出，各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢和不足，企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時，特別是對現(xiàn)有磨機(jī)進(jìn)行改造時，應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價比選擇適合自己企業(yè)的方案。不管選擇何種技術(shù)方案，都存在系統(tǒng)優(yōu)化和配合問題，最先進(jìn)的技術(shù)裝備亦不能獨(dú)善其身

　　生料、燃料、水泥粉磨系統(tǒng)

　　一、生料粉磨

　　影響因素：1、原料易磨性。2、入磨原料粒度3、入磨原料水分。

　　工藝流程：目前國內(nèi)用于生料粉磨的工藝流程較多，采用的磨機(jī)型式主要有風(fēng)掃式球磨系統(tǒng)、中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)以及輥壓機(jī)系統(tǒng)等，近幾年來立磨系統(tǒng)得到廣泛使用。對于中等易磨性的原料，一般采用立磨系統(tǒng)比采用球磨系統(tǒng)節(jié)電5~6kWh/t生料左右 。

　　生料細(xì)度：對于球磨系統(tǒng)來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對于立磨系統(tǒng)來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。

　　實(shí)用節(jié)能技術(shù)：1、采用改良的耐磨材料作為研磨介質(zhì)。2、采用預(yù)均化設(shè)備，提高入窯生料合格率；采用高效選粉機(jī)。3、降低生料中≥44um石英顆粒含量；降低生料中≥125um方解石顆粒含量有利于提高生料的易燒性。4、噸熟料理論生料耗為1.535t，從提升機(jī)喂入窯尾預(yù)熱器的生料約90%-96%進(jìn)入窯內(nèi)，加長一級旋風(fēng)筒內(nèi)筒能提高收塵效率，降低能量消耗。增加窯尾收塵回灰，可以避免生料斗提連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。5、生料磨采用3-4輥的立磨；增加立磨外循環(huán)系統(tǒng)；循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻控制；減少管道系統(tǒng)閥門。6、適當(dāng)放寬生料細(xì)度；調(diào)控立磨內(nèi)壓差，提高生料磨臺時，降低電耗。7、采用提升機(jī)和空氣輸送斜槽，不用氣力輸送。[Page]

　　二、燃料制備

　　影響因素：1、燃料的易磨性。2、入磨燃料水分

　　工藝流程：目前國內(nèi)用于煤粉制備的磨有風(fēng)掃式球磨和輥磨系統(tǒng)，輥磨的電耗約為球磨的一半。對于易磨性指數(shù)HGI為55的中等易磨性的原煤，煤粉細(xì)度0.08mm篩篩余12%的球磨主機(jī)電耗24.5kWh/t左右，輥磨主機(jī)電耗13 kWh/t左右。

　　煤粉細(xì)度：對于球磨系統(tǒng)來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗、增加3%左右。對于立磨系統(tǒng)來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%、粉磨電耗增加2%左右。

　　三、水泥粉磨

　　影響因素： 1、熟料性能。2、混合材的品種和摻加量。3、原料水分。

　　工藝流程：1、球磨機(jī)系統(tǒng)：影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等，應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝。2、輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時輥磨粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。3、輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。

　　產(chǎn)品細(xì)度：水泥粉磨電耗與比表面積存在指數(shù)方關(guān)系，該指數(shù)介于1.3~1.6，采用高效選粉機(jī)、比表面積小于4000cm²/g時可取1.3進(jìn)行計算，否則取高值。

　　水泥助磨劑技術(shù)：國際上流行一種“三減少”的全新理念，即：在建筑工程中減少混凝土用量；在混凝土中減少水泥用量；在水泥中減少熟料用量，實(shí)現(xiàn)“三減少”，外加劑起著重要作用。

　　其他技術(shù)：系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻，磨機(jī)裝載量控制在設(shè)計值的85%為好。

　　工程實(shí)例

　　一、天津振興水泥公司一線原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋風(fēng)式選粉機(jī)，原料粉磨功指數(shù)Wi＝8.8 kWh/t，生料細(xì)度R80μm＝13 %，系統(tǒng)產(chǎn)量159t/h，系統(tǒng)電耗23.45kWh/t，循環(huán)負(fù)荷208%時，選粉機(jī)效率63%。

　　二、 海螺集團(tuán)白馬山水泥廠2000t/d生產(chǎn)線原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效組合式選粉機(jī)，原料粉磨功指數(shù)Wi＝9.6 kWh/t，生料細(xì)度R80μm＝11 %，系統(tǒng)產(chǎn)量165t/h，系統(tǒng)電耗22.38kWh/t，選粉機(jī)的效率74%。

　　三、華新水泥集團(tuán)陽新公司5500t/d生產(chǎn)線生料粉磨采用2臺TRM3841輥磨，電機(jī)功率2240kW。原料輥磨易磨性MF=0.85，粉磨功指數(shù)Wi=12.8kWh/t，系統(tǒng)產(chǎn)量為240t/h，磨機(jī)電耗8.3kWh/t、風(fēng)機(jī)電耗7.1kWh/t、選粉機(jī)電耗0.4kWh/t，系統(tǒng)電耗總計15.8kWh/t。

　　四、天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，輥壓機(jī)型號TRP140/140，電機(jī)功率2×800kW，帶V型選粉機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)，球磨機(jī)規(guī)格φ4.2×13，主電機(jī)功率3150kW，配N-3500高效選粉機(jī)。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時系統(tǒng)產(chǎn)量155t/h，單位電耗32.8kWh/t。

　　五、天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，輥壓機(jī)型號TRP140/140，電機(jī)功率2×800kW，帶V型選粉機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)，球磨機(jī)規(guī)格φ4.2×13，主電機(jī)功率3150kW，配N-3500高效選粉機(jī)。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時系統(tǒng)產(chǎn)量155t/h，單位電耗32.8kWh/t。

　　六、同力水泥集團(tuán)采用∮4.2×13m磨機(jī)，配∮1.7×1.4m輥壓機(jī)，生產(chǎn)P.042.5水泥時；臺時產(chǎn)量≥200t/h，電耗≤32kwh/t；

　　七、唐山冀東水泥股份有限公司本部兩臺水泥磨增加輥壓機(jī)、打散分級機(jī)，保證了對磨內(nèi)粗顆粒的破碎作用，提高了磨機(jī)研磨能力， 從運(yùn)行效果看，臺時產(chǎn)量分別提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步電耗下降9.3%，每年節(jié)電814萬kWh，折合標(biāo)煤2930噸。

　　八、越南福山水泥有限公司5500t/d生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)采用了德國萊歇公司提供的LM46.2+2C立式輥磨，主輥直徑2360mm，磨盤轉(zhuǎn)數(shù)24.3rpm，主機(jī)功率3400kW，選粉機(jī)LSKS66CS，裝機(jī)功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm²/g時產(chǎn)量150t/h左右，主機(jī)電耗18kWh/t，系統(tǒng)電耗27 kWh/t左右。