挑戰(zhàn)20度粉磨能耗 水泥行業(yè)節(jié)能降耗有辦法

  2017年上半年，全國水泥行業(yè)總體呈現(xiàn)量穩(wěn)價(jià)升態(tài)勢。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，前5個(gè)月行業(yè)利潤總額237億元，上半年利潤水泥將超過300億元。在需求方面，水泥需求緊密相關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)投資繼續(xù)保持高位運(yùn)行，房地產(chǎn)小幅回落，2017年水泥需求與去年基本持平，但很難有大幅提升，水泥行業(yè)面臨的產(chǎn)能過剩問題，仍然有待解決。

  在市場競爭加劇以及淘汰落后產(chǎn)能雙重壓力下，節(jié)能降耗已經(jīng)成為當(dāng)前水泥企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。另外，工信部于去年7月18日發(fā)布的《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）也提出，“到2020年，水泥熟料綜合能耗從2015年的112千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸降至105千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸?！贝恕兑?guī)劃》一出，本就艱難前行的水泥企業(yè)步伐似乎又沉重了一些。

  相關(guān)資料表明，在水泥生產(chǎn)過程中，粉磨電耗占水泥生產(chǎn)總電耗的65%~75%，從降低粉磨電耗入手是實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)節(jié)能降耗的重要一環(huán)。目前，大多數(shù)的水泥企業(yè)水泥粉磨系統(tǒng)電耗在30~36度之間，而通過技術(shù)改造、設(shè)備更新、應(yīng)用新型耐磨材料等措施，突出的水泥企業(yè)能夠?qū)㈦姾目刂圃?0度左右。

  巨大的電耗差距意味著粉磨系統(tǒng)在節(jié)能降耗上有著廣闊的提升空間。7月28~29日，由中國水泥網(wǎng)主辦的“2017第九屆國際粉磨峰會”在徐州博頓溫德姆酒店舉行，本次峰會以“挑戰(zhàn)20度粉磨能耗”為主題，邀請行業(yè)專家深入探討，互相交流。

會議現(xiàn)場

  近年來，由中國水泥網(wǎng)主辦的歷屆水泥粉磨峰會都能給水泥粉磨節(jié)能帶來耳目一新的理念，促進(jìn)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新裝備的應(yīng)用和推廣。本屆峰會邀請到中國聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理/總工程師袁亮國、中國水泥網(wǎng)高級顧問賈華平、鹽城市粉體設(shè)備工程技術(shù)研究中心總工朱順明、合肥水泥研究設(shè)計(jì)院副院長/總工包瑋、邳州中聯(lián)水泥有限公司副總經(jīng)理王晨、華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授吳笑梅、中國水泥網(wǎng)董事長邵俊等行業(yè)專家出席并吸引了500余名國內(nèi)水泥企業(yè)和裝備企業(yè)參會，共同探討粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗新思路。

  堅(jiān)持思維創(chuàng)新 挑戰(zhàn)20度粉磨能耗

  正如中國水泥網(wǎng)高級顧問賈華平在峰會上所言，未來水泥行業(yè)無論是生產(chǎn)企業(yè)，還是產(chǎn)品營銷企業(yè)，都將會進(jìn)一步集中，水泥粉磨站以及技術(shù)落后的企業(yè)將被淘汰出局。所謂的技術(shù)落后，對水泥粉磨來講主要指標(biāo)就是粉磨電耗。如何在競爭中不被淘汰，除了外部市場以外，內(nèi)部管理和技術(shù)升級同樣重要，這也是每一個(gè)企業(yè)必須重視的問題。

  目前，已有少數(shù)生產(chǎn)線的粉磨電耗降到了30度以下，但都有他們的特殊情況，不具備簡單照搬的技術(shù)條件。具體來講，水泥企業(yè)不應(yīng)該被動的等待條件，而是要想法創(chuàng)造條件，除各項(xiàng)粉磨裝備和技術(shù)的應(yīng)用升級以外，包括物料易磨性的選擇和改善，產(chǎn)品性能的針對性優(yōu)化等等，這些都是挑戰(zhàn)20度粉磨電耗，不可或缺的方面。

  賈華平認(rèn)為，20度粉磨電耗是一個(gè)標(biāo)桿，應(yīng)該成為行業(yè)挑戰(zhàn)的方向。以此為目標(biāo)，將粉磨電耗降至30度以下，是當(dāng)前水泥行業(yè)在節(jié)能領(lǐng)域需要推進(jìn)的重要工作。挑戰(zhàn)20度，由于每一個(gè)水泥企業(yè)、甚至每一條生產(chǎn)線都有不同的工況環(huán)境，不是僅僅靠某項(xiàng)技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)的，這需要一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化過程。

與會嘉賓認(rèn)真聽報(bào)告

  多途徑入手 聯(lián)合打造20度粉磨能耗

  針對20度粉磨電耗的目標(biāo)，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院副院長/總工包瑋提出了自己的思路，水泥粉磨技術(shù)的創(chuàng)新方向應(yīng)朝優(yōu)化礦物組成，實(shí)現(xiàn)熟料及輔料膠凝材料的高效利用；較低二氧化碳排放，合理降低熟料系數(shù)；高壓料層粉碎發(fā)展，其中，高壓料層粉碎依然是主要方向。

  中國聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司副總經(jīng)理/總工程師袁亮國認(rèn)為，降低粉磨系統(tǒng)電耗可從常規(guī)的球磨機(jī)系統(tǒng)、輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)、陶瓷球等方面開始入手，以中聯(lián)水泥為例，中聯(lián)水泥針對P.O42.5水泥20度電耗的目標(biāo)，完成了方案優(yōu)化、階段性的試驗(yàn)、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，為打造世界低能耗水泥粉磨示范線打下了基礎(chǔ)。

  1.半終粉磨系統(tǒng)

  近年來無論是水泥生產(chǎn)企業(yè)還是從事水泥粉磨技術(shù)工藝研究的企事業(yè)單位都將目光聚集在了半終粉磨系統(tǒng)改造上，半終粉磨工藝可以有效解決目前聯(lián)合粉磨的過粉磨現(xiàn)象，利用輥壓機(jī)系統(tǒng)做功效率高的優(yōu)勢進(jìn)一步提高粉磨效率。

  邳州中聯(lián)粉磨單位能耗只有21-23度，工藝的改進(jìn)便是在半終粉磨系統(tǒng)上。據(jù)邳州中聯(lián)水泥有限公司副總經(jīng)理王晨介紹，目前邳州中聯(lián)輥壓機(jī)循環(huán)系統(tǒng)的選粉機(jī)選粉效率在65%左右，32um篩余＜3%。通過對比試驗(yàn)，最終確定該部分水泥的比例占系統(tǒng)產(chǎn)量的20%~25%，比表面積＞420m2/kg，0~32um的累積量達(dá)97%，45um篩余為0 是最理想的狀態(tài)。該工藝參數(shù)的確定較好的解決了水泥性能和工序電耗的矛盾。在生產(chǎn)過程中，此部分水泥以比表面積作為控制指標(biāo)。

  除此以外，在半終粉磨系統(tǒng)上，立式磨水泥半終粉磨工藝因其粉磨效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)率高；運(yùn)行穩(wěn)定；磨損小，維修成本低也是降低粉磨電耗的途徑之一。

  立式磨水泥半終粉磨工藝在實(shí)際案例中也得到了印證，福建省泉州市美嶺水泥有限公司2#水泥磨節(jié)能改造工程，采用HRM3400P預(yù)磨立式磨替換150-100輥壓機(jī)，與φ4.2×13m球磨機(jī)+V選+組合式選粉機(jī)組成聯(lián)合半終粉磨工藝系統(tǒng)， 生產(chǎn)P.O42.5R水泥由改造前系統(tǒng)產(chǎn)量130~140t/h提高到220~250t/h，系統(tǒng)綜合電耗由改造前的36~38kWh/t降到30kWh/t以內(nèi)。

  2.聯(lián)合閉路粉磨工藝

  水泥產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，產(chǎn)品供大于求的矛盾日顯突出，企業(yè)的利潤空間不斷壓縮。水泥的終端產(chǎn)品是混凝土，以混凝土的性能來判斷粉磨系統(tǒng)優(yōu)劣更有實(shí)際意義。摻加合適摻量的超細(xì)工業(yè)廢渣粉，可以在低水泥用量、低用水量，低水膠比的情況下,配制出具有高抗裂性、體積穩(wěn)定性和耐久性的高性能混凝土。

  早期的聯(lián)合粉磨工藝是由輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)+動態(tài)選粉機(jī)+管磨機(jī)+O-SEPA選粉機(jī)促組成，而改進(jìn)了后的聯(lián)合閉路粉磨工藝將動態(tài)選粉機(jī)改為帶軸向分離器的動態(tài)選粉機(jī)，將O-SEPA選粉機(jī)改為高分散型選粉機(jī)。在未來，由輥壓機(jī)+V型選粉機(jī)+雙驅(qū)精密選粉機(jī)+管磨機(jī)+尾倉高細(xì)粉磨裝備+高分散型選粉機(jī)的聯(lián)合閉路超細(xì)粉磨工藝不失為一個(gè)方向。

  中國能源研究會節(jié)能減排特聘專家呂海峰介紹，鎮(zhèn)江鶴林水泥集團(tuán)通過聯(lián)合閉路超細(xì)粉磨工藝改造，PO42.5水泥臺時(shí)產(chǎn)量270t/h提高到360t/h。1、2＃磨為聯(lián)合水泥粉磨系統(tǒng)，5、6＃磨為聯(lián)合閉路超細(xì)粉磨技改系統(tǒng)。輥壓機(jī)、管磨等主機(jī)設(shè)備配置相同，其中5、6＃磨石灰石配比增加4.5%，煤灰摻量增加8%，礦渣摻量增加2%。熟料配比同比下降14.5%。

  以年產(chǎn)200萬噸水泥粉磨系統(tǒng)估算，每噸水泥電耗節(jié)約5-7KWh/t，加上節(jié)約熟料料耗25%~30%，效益能夠提升1000-2000萬元。

  3.陶瓷研磨體

  陶瓷研磨體的出現(xiàn)，是降低水泥企業(yè)粉磨系統(tǒng)電耗的重要環(huán)節(jié)。陶瓷研磨體在多家水泥企業(yè)磨機(jī)細(xì)磨倉應(yīng)用結(jié)果證明：節(jié)電幅度一般平均在4kWh/t-6kWh/t之間；也有的企業(yè)磨制P.Ⅱ52.5級或P.O52.5級水泥節(jié)電6kWh/t-8kWh/t，高等級水泥節(jié)電幅度大。

  粉磨專家鄒偉斌在現(xiàn)場介紹了海螺集團(tuán)弋陽公司的應(yīng)用效果，弋陽公司原先用原全磨采用金屬球，生產(chǎn)P.O42.5級水泥，臺時(shí)產(chǎn)量230t/h，系統(tǒng)粉磨電耗31.6kWh/t。改進(jìn)后，一倉仍采用金屬球，二倉采用高強(qiáng)耐磨陶瓷段，P.O42.5級水泥臺時(shí)產(chǎn)量228t/h，系統(tǒng)粉磨電耗降至26kWh/t，節(jié)電5.6kWh/t。

  從半年后的應(yīng)用效果來看，運(yùn)行過程中，自然停磨開二倉磨門進(jìn)入檢查，幾乎未見破損，充分說明陶瓷研磨體質(zhì)量優(yōu)良；按照單臺磨機(jī)年產(chǎn)量120萬噸計(jì)，年節(jié)電552萬kWh，以平均電價(jià)0.50元/kWh計(jì)算，年節(jié)電效益達(dá)276萬元，減去陶瓷研磨體的投入120萬元，不到半年即可收回陶瓷研磨體投資。

  目前，水泥企業(yè)對于陶瓷研磨體的使用還存在一些顧慮。長春理工大學(xué)/萍鄉(xiāng)順鵬粉磨系統(tǒng)專家/總工孫德成表示，陶瓷研磨體在一定條件下代替鋼球是完全可行的！也是粉磨系統(tǒng)節(jié)能的重要改進(jìn)。但是要基于一定的磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、科學(xué)的級配方案、陶瓷球質(zhì)量過關(guān)多重因素要求的基礎(chǔ)上。

  4.水泥助磨劑

  水泥助磨劑是一種醇胺類復(fù)合而成的添加劑，能夠輔助粉磨，適當(dāng)調(diào)整水泥性能。目前，助磨劑緊跟著水泥行業(yè)快速發(fā)展的步伐，在水泥行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，已有70%以上的水泥企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用了助磨劑，水泥企業(yè)已認(rèn)識到助磨劑在水泥生產(chǎn)中節(jié)能降耗、改善水泥性能的作用。

  但水泥助磨劑在應(yīng)用中還存在不少的誤區(qū)，水泥助磨劑應(yīng)用專家柳玉強(qiáng)在會上指出，科學(xué)認(rèn)識水泥助磨劑，正確使用水泥助磨劑也能夠幫助降低水泥企業(yè)的粉磨系統(tǒng)。

  5.轉(zhuǎn)速與填充率對球磨機(jī)粉磨效果的影響

  目前，在礦業(yè)方面，大型的球磨機(jī)實(shí)行電瓶調(diào)速取得了一些使用壽命延長、能耗下降等效果。就目前水泥行業(yè)環(huán)保壓力不斷增加的背景下，水泥行業(yè)開始實(shí)行節(jié)能降耗，若把這個(gè)技術(shù)轉(zhuǎn)嫁到水泥粉磨這個(gè)系統(tǒng)上是否同意可行？華南理工大學(xué)副教授吳笑梅與教授樊粵明做了這方面的研究，并覺得這個(gè)研究結(jié)果有一定的意義。

  吳笑梅、樊粵明在經(jīng)過了大量試驗(yàn)表明，最佳研磨效果時(shí)的轉(zhuǎn)速大于最佳粉碎效果時(shí)的轉(zhuǎn)速，工業(yè)磨機(jī)以最佳粉碎效果設(shè)定轉(zhuǎn)速率為76%?？梢钥紤]利用變頻技術(shù)增加球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低球磨機(jī)的填充率或更換密度更小的研磨介質(zhì)，提高其整體粉磨能耗利用率，增大粉磨系統(tǒng)輥壓機(jī)與球磨機(jī)運(yùn)行功率的比值，產(chǎn)生較好的節(jié)電效果。進(jìn)一步可研究陶瓷球做研磨介質(zhì)與水泥磨變頻聯(lián)合的水泥粉磨技術(shù)。

  粉磨系統(tǒng)挑戰(zhàn)20度可期 推動水泥技術(shù)進(jìn)步

  正如鹽城市粉體設(shè)備工程技術(shù)研究中心總工朱順明所言，粉磨工藝的科學(xué)性及裝備的可靠性對水泥質(zhì)量產(chǎn)生的重大影響，這要求水泥行業(yè)不斷探索、采用新思路、新工藝、新技術(shù)向著優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)能降耗的方向發(fā)展。

  面對水泥行業(yè)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩和產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重的現(xiàn)狀，水泥企業(yè)競爭加劇，從粉磨系統(tǒng)入手降低電耗能夠幫助水泥企業(yè)提升自身競爭力。另外，節(jié)能降耗的壓力也使得水泥企業(yè)不斷突破自身技術(shù)瓶頸，推動水泥技術(shù)不斷向前發(fā)展，加快自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐。

  事實(shí)證明，水泥企業(yè)粉磨系統(tǒng)電耗20度并非是一個(gè)“理想型”的目標(biāo)，而是一個(gè)標(biāo)桿，讓水泥企業(yè)以此為“榜樣”，不斷推進(jìn)水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)步，一同推進(jìn)水泥行業(yè)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)綠色發(fā)展。