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水泥粉磨節(jié)能降耗的技術(shù)措施

  目前,我國水泥年生產(chǎn)總產(chǎn)量已經(jīng)突破16億t,約占世界水泥總產(chǎn)量的50,水泥工業(yè)是我國工業(yè)領(lǐng)域中的能耗大戶。在水泥生產(chǎn)過程中,粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)總電耗的65%-75%,粉磨成本占生產(chǎn)總成本的35%左右,粉磨系統(tǒng)維修量占全廠設(shè)備維修量的60%,因此,粉磨對水泥生產(chǎn)企業(yè)的效益影響極大。因此大力降低水泥粉磨過程中的過高能耗,對我國節(jié)能減排具有重要意義。該文從3個方面介紹水泥粉磨中節(jié)能降耗的重要的技術(shù)措施。

  1 粉磨工藝技術(shù)及選擇

  1.1不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較

  1)球磨機系統(tǒng):影響球磨機粉磨效率的因素較多,包括研磨體級配、磨機通風(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[2] 。

  2)輥壓機預(yù)粉磨系統(tǒng):輥壓機與球磨機組成的各種預(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,這是由于輥壓機的粉磨效率約為球磨機的2倍左右,可以大幅度節(jié)電。輥壓機系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機消耗功率的大小,輥壓機每消耗1 kWh/t,主機電耗(輥壓機球磨機)可降低0.8一1.0kWh/t。

  1.2粉磨系統(tǒng)的選擇

  從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點可以看出,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。

  2 水泥粉磨技術(shù)的改造措施

  2.1開流磨的技術(shù)改造

  2.1.1襯板

  國外公司推出的襯板有逐漸統(tǒng)一的趨勢。一倉一般采用提升襯板即所謂的階梯襯板,二倉則采用分級襯板。但這種分級襯板不是國內(nèi)常見的錐形分級襯板或平襯板加錐形分級襯板,而是2種甚至3種襯板的組合或復(fù)合體。經(jīng)過優(yōu)化組合或復(fù)合,一種襯板可發(fā)揮不同形式襯板的優(yōu)勢,從而保證了最大限度地將能量輸人裝球區(qū),并盡量消除磨內(nèi)死區(qū)。

  2.1.2隔倉板

  對于隔倉裝置的改進(jìn),除了要關(guān)注于蓖板的耐磨、耐沖擊及防堵等方面外,加大中心件通風(fēng)面積對于加大整個隔倉裝置通風(fēng)面積的影響最大,也是最可行的方案。因為無論加大蓖板孔尺寸或增加開孔數(shù)量,都將對蓖板強度及其對料球的控制作用產(chǎn)生較大影響。此外,改造老式中心件的另一個目的在于通過它來實現(xiàn)對物料流速的控制,從而方便靈活地調(diào)節(jié)磨內(nèi)各倉中的料球比,控制物料磨內(nèi)停留時間。開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時,尾倉更換帶內(nèi)篩分裝置的隔倉板,嚴(yán)格控制進(jìn)人尾倉的小顆粒,使前倉的鋼球和尾倉的小段各自最大限度地發(fā)揮破碎和研磨作用。

  2.1.3研磨體

  研磨體尺寸基于粉磨能力和喂料粒度,比較通用的是“兩頭小,中間大”的級配方案。在目前開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時,采用微型研磨體以強化尾倉的研磨能力。直徑8一IZ mm的小段,單位質(zhì)量的個數(shù)是普通鋼段的20倍,總表面積是普通鋼段的2.5倍。研磨效率與研磨體的表面積的0.5一0.7次方成正比。小段的應(yīng)用起到了提高產(chǎn)量、增加產(chǎn)品比表面積、適當(dāng)改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。

  2.1.4料段分離裝置

  對于微型研磨體,有必要設(shè)計一個讓細(xì)粉順利出磨,但微型研磨體不致跑出磨外的出料蓖板裝置。

  2.1.5合理的工藝參數(shù)設(shè)置

  改造后的高細(xì)高產(chǎn)磨,其工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的水泥品種、熟料的易磨性、混合材的品種和摻加比例、磨機規(guī)格等來設(shè)計磨機的倉位、研磨體的級配和確定細(xì)度的控制。

  2.2圈流磨的技術(shù)改造

  隨著磨機規(guī)格的增大和現(xiàn)有磨機對節(jié)能、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的迫切要求,采用圈流粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢[3]

  2.2.1選粉機

  圈流粉磨的必要設(shè)備是選粉機。選粉機的功能是通過將出磨料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時選出,減少磨內(nèi)過粉磨量,從而提高磨機粉磨系統(tǒng)效率。但選粉機本身并不產(chǎn)生細(xì)粉,選粉機的選用和改造應(yīng)與磨機的改造結(jié)合起來進(jìn)行。當(dāng)然,一般說來,選粉機的效率高,系統(tǒng)產(chǎn)量也高。

  選粉機的關(guān)鍵技術(shù)是“分散”、“分級”和“收集”?!胺稚ⅰ笔侵高M(jìn)人選粉機的物料要盡可能地拋撒開來,物料顆粒之間要形成一定的空間距離。因此,撒料盤的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、撒料空間大小、物料水分及物料流量都直接影響著布料的分散率;“分級”是指物料分散后,在選粉室停留的有限時間內(nèi),要充分利用氣流各種形式的分選功能,把物料的粗、細(xì)顆粒盡可能地分開,并送至各自的出口。因此,氣體流量、氣流速度、氣流方式、氣固交匯點和流場分布以及選粉室數(shù)量、結(jié)構(gòu)等對分級效率影響很大;“收集”是捕捉粗粉和細(xì)粉的能力,這與收集方式和收集部件的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。

  1979年日本小野田公司開發(fā)了O-Sepa選粉機,它不僅保留了旋風(fēng)選粉機外循環(huán)的優(yōu)點,而且采用籠型轉(zhuǎn)子平面螺旋氣流選粉原理,從而大幅度提高了選粉效率。以它為代表的籠式選粉機稱之為高

  效渦流選粉機,也被稱為繼離心式選粉機、旋風(fēng)式選粉機之后的第三代選粉機。它的選粉效率一般在80%以上,與離心式或旋風(fēng)式的選粉機相比,渦流式高效選粉機可提高磨機產(chǎn)量15%-40%,節(jié)電10%-20%,體積小、重量輕、布置靈活,產(chǎn)品可在300600澎/kg的比表面積內(nèi)任意調(diào)節(jié),系統(tǒng)負(fù)壓操作,無粉塵污染。

  由于O-Sepa選粉機不帶細(xì)粉收集裝置,需要配備與其處理風(fēng)量相匹配的大規(guī)格的袋收塵器或電除塵器用于收集成品,這無疑較大幅度地增加了系統(tǒng)投資,也使工藝布置復(fù)雜,操作控制困難,在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。上世紀(jì)90年代南京化工學(xué)院張少明教授等研究、開發(fā)的轉(zhuǎn)子式旋風(fēng)選粉機,簡稱為轉(zhuǎn)子式選粉機。將籠型轉(zhuǎn)子選粉原理嫁接于旋風(fēng)選粉機而形成的一種實用于立窯水泥廠的中、小型高效選粉機。針對“分散”、“分級”和“收集”3個關(guān)鍵技術(shù),它在結(jié)構(gòu)上比旋風(fēng)式選粉機有了突破性的改進(jìn)。在相同產(chǎn)量的情況下,與高效渦流選粉機相比效率相當(dāng),但可降低系統(tǒng)投資20%一30%;與旋風(fēng)式及高效離心式選粉機相比,不但可減少設(shè)備規(guī)格,而且可提高效率20%一40%。

  2.2.2開流改圈流粉磨后的工藝調(diào)整

  開流改為圈流粉磨后應(yīng)作必要的工藝調(diào)整,主要有:

  1)鋼球級配。一倉鋼球平均球徑要適當(dāng)增大。

  2)隔倉板的蓖孔孔隙尺寸應(yīng)適當(dāng)?shù)胤糯?,以增加物料在磨?nèi)的流動速度。

  3)加大磨頭中空軸的喂料絞刀,以增加喂料量。

  4)細(xì)度控制,生料磨可適當(dāng)放寬,80 um孔篩余可控制在10%以下。水泥磨細(xì)度要提高,比原開流粉磨時要細(xì)296--3%左右,以確保水泥的強度。

  3 科學(xué)應(yīng)用水泥助磨劑

  水泥助磨劑是一種添加劑,適量地加人到被粉磨的物料中,能通過它對顆粒表面的物理化學(xué)作用,發(fā)揮力學(xué)效能,得以提高物料的易碎性和分散性,從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗[4]

  3.1作用機理

  助磨劑主要是降低粉磨阻力和阻止微粒聚集。助磨劑通過物理化學(xué)吸附于物料表面,顆粒間的摩擦力和粘附力減少,顆粒表面的電負(fù)荷得到中和,使其在磨內(nèi)的流動性趨好,從而改善磨內(nèi)工作環(huán)境,這就是通常所說的“粉體流變”。粉磨過程是機械應(yīng)力間斷地作用于物料的過程,作用期間,被磨物料原有的裂縫被擴展和延伸,并生成新的裂縫;間斷期間,不飽合鍵的吸引力則使裂縫重新愈合,當(dāng)2種作用力趨于平衡,粉磨細(xì)度的增進(jìn)速率變小甚至下降。按照這種“吸附降低硬度”理論,助磨劑又具有阻止聚合的分散解聚作用。

  3.2使用效果

  合理科學(xué)地使用水泥助磨劑提高臺時產(chǎn)量10%-20%;普通水泥加助磨劑,提高臺時產(chǎn)量15%左右;礦渣水泥加助磨劑,提高臺時產(chǎn)量10%以上。同時助磨劑能提高水泥3d和28d抗壓強度3-5MPa,可多摻混合材6%-10%。

  水泥助磨劑的節(jié)能作用很容易理解。一方面,水泥助磨劑的使用能提高水泥磨的臺時產(chǎn)量,從而直接降低了粉磨電耗;另一方面,因水泥助磨劑的增強作用,導(dǎo)致噸水泥熟料的使用量減少,從而減少了因生產(chǎn)熟料而造成的煤電消耗。兩者相加,即是使用助磨劑對水泥工業(yè)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)。大家知道,助磨劑對節(jié)能和減排的功效是相輔相成的,在實現(xiàn)上述節(jié)能功效的同時也實現(xiàn)了、減排的目的。

  4 結(jié)語

  水泥粉磨電耗占水泥生產(chǎn)過程總電耗相當(dāng)大的比重,是水泥生產(chǎn)節(jié)能減排中的一個重要環(huán)節(jié)。要求企業(yè)和科研人員重點研究開發(fā)和推廣新的粉磨系統(tǒng)及技術(shù),通過提高粉磨效率和合理使用助磨劑是水泥粉磨過程實現(xiàn)能耗降低的有效途徑。

  參考文獻(xiàn)

  馬秋忠.2009年重點聯(lián)系水泥企業(yè)生產(chǎn)運行回顧[J].中國建材,2010,(2):82-83.

  劉文增.采用分別粉磨工藝生產(chǎn)水泥的實踐[J].水泥工程,2008(2):36-37.

  梁尚杰.采用粉磨工藝降低礦渣水泥的生產(chǎn)成本[J].水泥工程,2006(6):35-37.

  陳峭卉,楊軍,陳應(yīng)欽.新型水泥助磨劑的作用及機理研究[J].新型建筑材料,2006(6):47-49.

  江朝華,蔡安蘭,嚴(yán)生.高性能水泥助磨劑的研究[J].硅酸鹽學(xué)報,2001(6):507-511.

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