2015-05-20
[核心提示]文章是针对水泥粉磨站节能降耗措施的探讨。水泥粉磨的电耗在整个水泥生产过程中占据着相当大的比重，因此它是水泥生产中节能减排的重要环节。粉磨站的节能降耗，要从改善传统的粉磨工艺和提高粉磨的效率抓起，同时也需要合理地安排生产工序，加强企业内部的管理和对节能减排的认识，从而实现产量、质量以及降耗三方面的共同提高。
1.水泥粉磨站生产概述
水泥的生产通常可以分为生料制备、熟料煅烧和水泥制成三个主要环节，而水泥粉磨站是从最后环节水泥制成阶段独立出来的一个成品制作单位。在水泥生产中，企业往往在矿区附近建立水泥熟料生产线，而在靠近水泥销售的建筑市场周边建立水泥粉磨站，从而减少运输中的成本。如果将熟料生产环节也建立在城市附近的话，根据每生产1吨熟料需要1.6吨的生料来计算，要增加60%的运输成本。而如果将水泥粉磨站和熟料生产线一同建在矿区的话，则需要从城里运输生产材料到矿区，磨成水泥之后再运输到城市，同样增加了运输成本。
目前我国数量最多的中小型水泥厂普遍采用的是球磨机一级圈流工艺来进行水泥粉磨，无论是球磨机还是选粉机，都存在着耗能高、产能低、产品质量差的弊端。尽管一些水泥厂近年来都使用了新型的干法熟料工艺，但在粉磨的主机设备、系统工艺方面仍存在一些问题，如：（1）磨机的内部结构不合理，设置的单层隔仓板并没能有效地筛分物料，水泥颗粒分布范围也较宽，粉磨的工作效率低。（2）有的物料的粒度大，但是磨机的长径比小，耐磨性不好，最终的直接后果就是需要耗费大量的时间来研磨物料，工作效率低下。（3）选粉机工作效率低，不能筛选粒径在3～32μm之间的微粉。随着我国经济建设的不断发展，水泥的运用越来越广泛，任何类型的建筑工程中都离不开水泥。而水泥的能耗又非常大，在能源紧缺的情况下，节约水泥的能耗，提高生产效率，减少生产中的浪费现象，无疑将会是未来水泥生产的重点方向。
2.水泥粉磨站节能降耗措施
2.1 优化磨机的内部结构，设置具有选粉功能的高效强制筛分统
根据磨机存在的问题分析，我们发现，要想大幅度提高磨机的工作效率，最关键的就是要调整磨机的内部结构，改善其内部构造。而我国市场上的磨机多为Φ3.0以下磨机，这种磨机内部结构存在严重不合理现象，致使粉磨效率非常低。针对这一问题，我国许多科研设计单位或根据国外的先进技术或自主研发，已经实现了不小的结构优化方面突破，改造后的磨机取得了显著的成绩。磨机的改造方向主要在于：首先，改善磨机内的筛分装置，设置高效强制筛分装置，有效将大颗粒的物料拦截下来，使合格的物料顺利进入后仓，而较大颗粒继续留在前仓进行进一步破碎或研磨；应用“小篦缝，大流量”的原理，这样就可以实现一仓破碎的功能，将大小颗粒的物料隔离开来，有效提高粉磨的效率。其次，在锻仓中安装活化衬板，这样就可以加强各锻层的运动，加强运动一定程度上可以提高磨机的工作效率。而且磨尾出料装置具有料锻分离功能，因此，它能有效将水泥制品与小钢锻区分开来，使水泥成品顺利出磨，而将小钢锻隔离开来，使其不会随意漏出磨机，这样就大大节约了能源，也达到了提高工作效率的作用。最后，调整仓长，设置合适的球锻。根据物料的特性、粒度和工艺特点，将磨机的仓长调整到合适的长度，并配备与之相适应的球锻。在仓尾设置大表面积的小规格研磨体，这样就可以使进入锻仓的细物料与小钢锻一起进行强化研磨。小钢锻比普通的钢锻单位表面积大，因此可以大幅度提高工作效率，粉磨的效果大大提高了。小型研磨体对水泥颗粒级配及球形化十分有利，这两种措施是目前磨机内部结构优化的主要改革方向。能达到如下效果：（1）产量提高30%～60%，电耗下降25%～40%，吨水泥电耗下降8～12kWh。（2）它能有效提高水泥的强度，一般而言，水泥强度可以提高5MPa以上，比表面积增加500~1000cm?/g，这样就可以不断提高我国水泥的质量，可以使我国生产的水泥逐渐与国际水泥标准接轨，从而促进我国水泥企业的健康发展。（3）改良后的磨机工作效率大大提高了，能耗降低了，有利于企业提高经济效益。
2.2 降低入磨熟料的粒度，采用“多碎少磨”工艺，改造可降低粉磨电耗系统
水泥磨前配置相应的预磨设备，采用圈流破碎的方式有效减小物料的粒度，使进入磨机的物料粒度＜10mm，这样粒度的物料在磨机中进行粉磨时，可以提高粉磨的效率，还可以使生产出来的水泥产品粒度集中在3～32μm之间，从而有效提高产品的质量。目前最经济的是在磨前增加辊压机，辊压机的结构合理，其工作原理非常先进。当物料进入破碎机之后，采用合理的运动轨迹使这些物料在破碎腔内实现多功能复合粉碎，这种方法消耗的金属能量和电量都比较少。而且，辊压机的可靠性高，它不会随意出现机械故障；它能结合破碎研磨的作用，破碎比大、效率高、功耗低。据有关资料统计，破碎机在电能资源上的利用率为30%，而球墨机的利用率则仅为5%。为了有效降低功耗、降低成本、提高效率，采用“多碎少磨”的工艺改造是非常有必要的，它是提高磨机工作效率的一个重要措施。
2.3 改善水泥特性，多掺加混合材料
通常水泥成品在出厂之前都需要掺加混合材料，这不仅能有效改善水泥的性能，还能使水泥适合于不同类型的工程建设中。而且，掺加混合材料还可以节约水泥熟料，节约熟料就相当于节约生产环节中排放出的二氧化碳、二氧化硫等污染物，同时节约电、煤等能耗，起到节能减排的效果。除此之外，掺加的混合材料还可以是工业废渣，比如说：粉煤灰、钢渣等，这些工业废品经过一定的高温处理后，其氧化钙已经变成了铝酸盐或硅酸盐，运用到水泥生产中可以有效改善水泥的性能，降低物料的粒度，降低水泥的生产成本，提高经济效益。
2.4 合理使用助磨剂
水泥的粉磨是水泥成品生产过程中的主要能耗环节，可以采用合适的助磨剂，这样可以有效改善水泥的粒度分布，并且可以减少粉磨时间，减少小于3μm以下颗粒的数量，提高磨机的产量，从而节约电耗。助磨剂是一种新型科技产品，它能增强性能，降低成本。其作用主要是通过助磨功能实现的，通过助磨功能可以使水泥颗粒区分开来，可以使水泥和钢球区分来开，这样就可以增强水泥的流动性，从而提高磨机的工作效率，提高磨机单位时间的产量，提高比表面积，有效提高水泥的强度。添加剂中的化学物质、水泥和混合材料进行一定的化学反应之后可以有效增强水泥的水化产物，提高水泥的反应活性，达到增强功能。当水泥需要细磨时，添加助磨剂的效果就更为明显。例如在某企业中有两台Φ3.2×13m的球磨机，产量为45～50t/台。为提高产量，该企业采用了助磨剂，并对磨机进行了技术改造，采用微型研磨体提高了磨机的研磨能力；采用了直径为8～12mm的小钢锻，该小钢锻的总表面积是普通钢锻的2.5倍。技术改进之后，主要是小锻的运用提高了产量，水泥产品的比表面积增加了，改善了水泥微粉颗粒组成。最终每台的产量提升到了50～55t，产量提高了10%，且细度小于2.6%。
2.5 提高电气设备的功率因素和效率，降低电耗
一是采用了变频节能设备。随着我国在变频节能设备上的发展，变频节能设备越来越先进，许多高压、低压和大容量的变频节能设备被研发出来，它实现变频软启动，减少对电网的冲击，可节电25%左右。二是采用了究底补偿装置，既有自动调节的静电电容器，又有自动调节的进相机组。三是利用低压电机全相控技术。它的优点是在拖动负荷轻载和重载时自动调整电动机输出功率，使电机在最佳时节电的目的，可节电15%左右。四是采用绿色照明系统。通过这些技术措施，大大改善了水泥企业功率因数，减少了无功功率需求，减少了有功功率的损失。
2.6 合理安排生产顺序
水泥的生产设备通常都是大功率电机，启动及运行时负荷较大，经常会出现供电线路电压波动较大，而影响供电质量，影响水泥生产的情况。因此，水泥生产中必须严格执行合理的设备开机顺序。一般来说，先是粉磨，紧接着就是包装，最后就是供料系统。这三个环节的开机间隔必须在5min以上，这样就可以有效保障电压的稳定，提高电能资源的利用率。同时应加强科学管理，加强磨机工的培训，学会听磨音，根据磨音调整喂料量，使其喂料量与研磨体匹配，保持喂料量的相对稳定，并加强设备的维护保养，使磨机安全运转。
3.结语
综上所述，水泥粉磨站的节能降耗除了要从工艺上进行改革之外，还应加强管理方面的一系列措施。传统的水泥生产企业中，厂家往往只注重产量和能耗之间的关系，而忽略了工艺对于生产质量的影响。因此，在今后的粉磨站生产过程中，要综合考虑质量、产量和能耗，实现三者之间的平衡。传统的磨机能源利用率低，做了大量的无用功，相应的节能技术应当是改造粉磨工艺的基本任务，而这一切都需要建立在一定的质量指标控制基础之上。实现合理的水泥物料的颗粒配比，应满足最佳性能的级配要求，掺加适当量的工业废渣。力争水泥颗粒的球形化是粉磨工艺质量控制的主要目标，正确协调好质量、产量、能耗三者之间的关系，是水泥粉磨节能、降耗的基本途径。
1.水泥粉磨站生产概述
水泥的生产通常可以分为生料制备、熟料煅烧和水泥制成三个主要环节，而水泥粉磨站是从最后环节水泥制成阶段独立出来的一个成品制作单位。在水泥生产中，企业往往在矿区附近建立水泥熟料生产线，而在靠近水泥销售的建筑市场周边建立水泥粉磨站，从而减少运输中的成本。如果将熟料生产环节也建立在城市附近的话，根据每生产1吨熟料需要1.6吨的生料来计算，要增加60%的运输成本。而如果将水泥粉磨站和熟料生产线一同建在矿区的话，则需要从城里运输生产材料到矿区，磨成水泥之后再运输到城市，同样增加了运输成本。
目前我国数量最多的中小型水泥厂普遍采用的是球磨机一级圈流工艺来进行水泥粉磨，无论是球磨机还是选粉机，都存在着耗能高、产能低、产品质量差的弊端。尽管一些水泥厂近年来都使用了新型的干法熟料工艺，但在粉磨的主机设备、系统工艺方面仍存在一些问题，如：（1）磨机的内部结构不合理，设置的单层隔仓板并没能有效地筛分物料，水泥颗粒分布范围也较宽，粉磨的工作效率低。（2）有的物料的粒度大，但是磨机的长径比小，耐磨性不好，最终的直接后果就是需要耗费大量的时间来研磨物料，工作效率低下。（3）选粉机工作效率低，不能筛选粒径在3～32μm之间的微粉。随着我国经济建设的不断发展，水泥的运用越来越广泛，任何类型的建筑工程中都离不开水泥。而水泥的能耗又非常大，在能源紧缺的情况下，节约水泥的能耗，提高生产效率，减少生产中的浪费现象，无疑将会是未来水泥生产的重点方向。
2.水泥粉磨站节能降耗措施
2.1 优化磨机的内部结构，设置具有选粉功能的高效强制筛分统
根据磨机存在的问题分析，我们发现，要想大幅度提高磨机的工作效率，最关键的就是要调整磨机的内部结构，改善其内部构造。而我国市场上的磨机多为Φ3.0以下磨机，这种磨机内部结构存在严重不合理现象，致使粉磨效率非常低。针对这一问题，我国许多科研设计单位或根据国外的先进技术或自主研发，已经实现了不小的结构优化方面突破，改造后的磨机取得了显著的成绩。磨机的改造方向主要在于：首先，改善磨机内的筛分装置，设置高效强制筛分装置，有效将大颗粒的物料拦截下来，使合格的物料顺利进入后仓，而较大颗粒继续留在前仓进行进一步破碎或研磨；应用“小篦缝，大流量”的原理，这样就可以实现一仓破碎的功能，将大小颗粒的物料隔离开来，有效提高粉磨的效率。其次，在锻仓中安装活化衬板，这样就可以加强各锻层的运动，加强运动一定程度上可以提高磨机的工作效率。而且磨尾出料装置具有料锻分离功能，因此，它能有效将水泥制品与小钢锻区分开来，使水泥成品顺利出磨，而将小钢锻隔离开来，使其不会随意漏出磨机，这样就大大节约了能源，也达到了提高工作效率的作用。最后，调整仓长，设置合适的球锻。根据物料的特性、粒度和工艺特点，将磨机的仓长调整到合适的长度，并配备与之相适应的球锻。在仓尾设置大表面积的小规格研磨体，这样就可以使进入锻仓的细物料与小钢锻一起进行强化研磨。小钢锻比普通的钢锻单位表面积大，因此可以大幅度提高工作效率，粉磨的效果大大提高了。小型研磨体对水泥颗粒级配及球形化十分有利，这两种措施是目前磨机内部结构优化的主要改革方向。能达到如下效果：（1）产量提高30%～60%，电耗下降25%～40%，吨水泥电耗下降8～12kWh。（2）它能有效提高水泥的强度，一般而言，水泥强度可以提高5MPa以上，比表面积增加500~1000cm?/g，这样就可以不断提高我国水泥的质量，可以使我国生产的水泥逐渐与国际水泥标准接轨，从而促进我国水泥企业的健康发展。（3）改良后的磨机工作效率大大提高了，能耗降低了，有利于企业提高经济效益。
2.2 降低入磨熟料的粒度，采用“多碎少磨”工艺，改造可降低粉磨电耗系统
水泥磨前配置相应的预磨设备，采用圈流破碎的方式有效减小物料的粒度，使进入磨机的物料粒度＜10mm，这样粒度的物料在磨机中进行粉磨时，可以提高粉磨的效率，还可以使生产出来的水泥产品粒度集中在3～32μm之间，从而有效提高产品的质量。目前最经济的是在磨前增加辊压机，辊压机的结构合理，其工作原理非常先进。当物料进入破碎机之后，采用合理的运动轨迹使这些物料在破碎腔内实现多功能复合粉碎，这种方法消耗的金属能量和电量都比较少。而且，辊压机的可靠性高，它不会随意出现机械故障；它能结合破碎研磨的作用，破碎比大、效率高、功耗低。据有关资料统计，破碎机在电能资源上的利用率为30%，而球墨机的利用率则仅为5%。为了有效降低功耗、降低成本、提高效率，采用“多碎少磨”的工艺改造是非常有必要的，它是提高磨机工作效率的一个重要措施。
2.3 改善水泥特性，多掺加混合材料
通常水泥成品在出厂之前都需要掺加混合材料，这不仅能有效改善水泥的性能，还能使水泥适合于不同类型的工程建设中。而且，掺加混合材料还可以节约水泥熟料，节约熟料就相当于节约生产环节中排放出的二氧化碳、二氧化硫等污染物，同时节约电、煤等能耗，起到节能减排的效果。除此之外，掺加的混合材料还可以是工业废渣，比如说：粉煤灰、钢渣等，这些工业废品经过一定的高温处理后，其氧化钙已经变成了铝酸盐或硅酸盐，运用到水泥生产中可以有效改善水泥的性能，降低物料的粒度，降低水泥的生产成本，提高经济效益。
2.4 合理使用助磨剂
水泥的粉磨是水泥成品生产过程中的主要能耗环节，可以采用合适的助磨剂，这样可以有效改善水泥的粒度分布，并且可以减少粉磨时间，减少小于3μm以下颗粒的数量，提高磨机的产量，从而节约电耗。助磨剂是一种新型科技产品，它能增强性能，降低成本。其作用主要是通过助磨功能实现的，通过助磨功能可以使水泥颗粒区分开来，可以使水泥和钢球区分来开，这样就可以增强水泥的流动性，从而提高磨机的工作效率，提高磨机单位时间的产量，提高比表面积，有效提高水泥的强度。添加剂中的化学物质、水泥和混合材料进行一定的化学反应之后可以有效增强水泥的水化产物，提高水泥的反应活性，达到增强功能。当水泥需要细磨时，添加助磨剂的效果就更为明显。例如在某企业中有两台Φ3.2×13m的球磨机，产量为45～50t/台。为提高产量，该企业采用了助磨剂，并对磨机进行了技术改造，采用微型研磨体提高了磨机的研磨能力；采用了直径为8～12mm的小钢锻，该小钢锻的总表面积是普通钢锻的2.5倍。技术改进之后，主要是小锻的运用提高了产量，水泥产品的比表面积增加了，改善了水泥微粉颗粒组成。最终每台的产量提升到了50～55t，产量提高了10%，且细度小于2.6%。
2.5 提高电气设备的功率因素和效率，降低电耗
一是采用了变频节能设备。随着我国在变频节能设备上的发展，变频节能设备越来越先进，许多高压、低压和大容量的变频节能设备被研发出来，它实现变频软启动，减少对电网的冲击，可节电25%左右。二是采用了究底补偿装置，既有自动调节的静电电容器，又有自动调节的进相机组。三是利用低压电机全相控技术。它的优点是在拖动负荷轻载和重载时自动调整电动机输出功率，使电机在最佳时节电的目的，可节电15%左右。四是采用绿色照明系统。通过这些技术措施，大大改善了水泥企业功率因数，减少了无功功率需求，减少了有功功率的损失。
2.6 合理安排生产顺序
水泥的生产设备通常都是大功率电机，启动及运行时负荷较大，经常会出现供电线路电压波动较大，而影响供电质量，影响水泥生产的情况。因此，水泥生产中必须严格执行合理的设备开机顺序。一般来说，先是粉磨，紧接着就是包装，最后就是供料系统。这三个环节的开机间隔必须在5min以上，这样就可以有效保障电压的稳定，提高电能资源的利用率。同时应加强科学管理，加强磨机工的培训，学会听磨音，根据磨音调整喂料量，使其喂料量与研磨体匹配，保持喂料量的相对稳定，并加强设备的维护保养，使磨机安全运转。
3.结语
综上所述，水泥粉磨站的节能降耗除了要从工艺上进行改革之外，还应加强管理方面的一系列措施。传统的水泥生产企业中，厂家往往只注重产量和能耗之间的关系，而忽略了工艺对于生产质量的影响。因此，在今后的粉磨站生产过程中，要综合考虑质量、产量和能耗，实现三者之间的平衡。传统的磨机能源利用率低，做了大量的无用功，相应的节能技术应当是改造粉磨工艺的基本任务，而这一切都需要建立在一定的质量指标控制基础之上。实现合理的水泥物料的颗粒配比，应满足最佳性能的级配要求，掺加适当量的工业废渣。力争水泥颗粒的球形化是粉磨工艺质量控制的主要目标，正确协调好质量、产量、能耗三者之间的关系，是水泥粉磨节能、降耗的基本途径。
