引言

 

       水泥粉磨系統技術進(jìn)步的實質動力是爲了追求更低的粉磨電耗，以增加企業效益。盡管先進(jìn)的工藝已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，也在很多新建的水泥生産線中得到了應用，但龐大的水泥工業，不可能(néng)每條生産線都(dōu)立馬換上新工藝。因而創新的小改小革和正确的精細化管理方法及經(jīng)驗備受企業重視。在水泥生産過(guò)程中，粉磨電耗約占水泥生産總電耗的65%～75%，粉磨成(chéng)本占生産總成(chéng)本的35%左右，因此降低粉磨電耗是降低水泥行業耗能(néng)的關鍵途徑之一。由于對(duì)粉磨技術認識的差異，同樣規格及同樣粉磨工藝的系統電耗差距很大。大量的實例證明，先進(jìn)的粉磨系統是一個經(jīng)過(guò)科學(xué)優化的系統，任何一個因素不合理，都(dōu)會影響系統産量，而一個能(néng)耗高、産量低的粉磨系統，必然存在很多問題，使系統無法達到理想狀态。

本文在介紹粉磨技術發(fā)展趨勢的基礎上，對(duì)目前常見的粉磨系統的節電方法進(jìn)行論述。 

 

01 粉磨技術的發(fā)展趨勢

       粉磨系統電耗的高低是判斷粉磨系統優劣的重要标準。目前，粉磨技術正在向(xiàng)完全無球化（立磨或輥壓機終粉磨）、設備大型化的方向(xiàng)發(fā)展，伴随着水泥工藝技術的進(jìn)步，水泥生産綜合電耗的變化趨勢如下：球磨機時代＞100 kWh/t；部分料床粉磨時代90 kWh/t左右；無球化時代＜80 kWh/t。

 

02降低球磨機系統電耗的方法

2.1 物料對(duì)粉磨系統電耗的影響 

       （1）物料易磨性對(duì)粉磨系統電耗的影響。水泥粉磨系統産量的高低，受熟料易磨性的影響，粉磨電耗相差較大。熟料的易磨性與熟料中各礦物組成(chéng)的含量、熟料的冷卻速度有關，當熟料礦物組成(chéng)中C3S含量多、C4AF含量少、熟料冷卻速度快、熟料礦物形成(chéng)結晶細小的玻璃體、質地較脆，則易磨性較好(hǎo)；若熟料礦物組成(chéng)中C2S和C4AF含量高、熟料韌性大、易磨性系數小，則熟料難以粉磨，電耗相對(duì)高。另外，熟料的易磨性還(hái)與煅燒氣氛、煅燒溫度、升溫速率等有關，如過(guò)燒料或黃心料的易磨性就比較差。 

       （2）物料粒度大小的影響。由于球磨機在物料粉磨時的電能(néng)利用率一般僅爲3%～5%，因而降低入磨物料粒度，可以降低粉磨電耗。生産實踐表明，當入磨物料平均粒度從30 mm降到2 mm～3 mm時，則磨機産量可提高50%以上。衆所周知，當磨機産量大幅提升時，其對(duì)應電耗也會大幅降低。國(guó)内外技術人員經(jīng)過(guò)多年的深入研究和生産實踐，提出了“多破少磨，以破代磨”的預粉碎工藝，使得磨機的産量大幅度提高，粉磨電耗降低，增産節能(néng)效果明顯。另外，爲減少過(guò)粉磨現象，當磨機内加入粉狀物料時，如水泥粉磨采用粉煤灰作爲混合材時，應先進(jìn)入選粉機，經(jīng)選粉機分選後(hòu)細粉作爲成(chéng)品入庫，粗粉入磨進(jìn)行粉磨，可提高球磨機粉磨效率，降低電耗。 

       （3）物料溫度和水分對(duì)粉磨系統電耗的影響。當入磨物料溫度超過(guò)80 ℃時，由于受鋼球沖擊作用，大部分機械能(néng)轉化爲熱能(néng)，磨内溫度可超過(guò)120 ℃，過(guò)高的磨内溫度容易造成(chéng)物料顆粒産生靜電吸附作用，形成(chéng)細小顆粒的襯墊層，對(duì)研磨體的沖擊和研磨起(qǐ)緩沖作用，粉磨效率降低，電耗增高，水泥磨産量會降低10%～15%。當水泥磨磨内溫度高達120 ℃時，會造成(chéng)石膏脫水，生成(chéng)半水石膏，或完全脫水變成(chéng)無水石膏，引起(qǐ)水泥速凝或假凝，影響水泥質量。另外，磨内溫度高，還(hái)會造成(chéng)磨機筒體和軸承等零部件溫度升高，潤滑作用降低，影響設備的長(cháng)期安全運轉，甚至有的企業出現停磨降溫的現象，不僅影響産量，而且頻繁地停磨造成(chéng)台時産量的降低和電耗的上升 。因此，在正常生産情況下要盡可能(néng)降低入磨熟料溫度。 

同時入磨物料水分一定要嚴格控制，當物料中水分波動較大（1%～5%）時，磨機産量波動較大，會嚴重影響磨機的正常生産運行。因此入磨物料平均水分一般應控制在1.0%～1.5%爲宜。 

2.2 磨機通風對(duì)粉磨系統電耗的影響 

       加強磨機内通風，可減少磨機内緩沖現象，有利于加快磨機内物料流速，降低磨内溫度，可起(qǐ)到提高磨機産量的作用，球磨機内風速一般應控制在0.9～1.1 m/s的範圍内，如果磨機内風速過(guò)低，細粉不能(néng)及時出磨，造成(chéng)過(guò)粉磨現象，會大大降低粉磨效率。因此，需要加強收塵器的維護管理，提高通風面(miàn)積、降低通風阻力，一方面(miàn)可以使磨機内通風合理，降低粉磨電耗，另一方面(miàn)可以降低排風機電耗。同時更要重視粉磨系統各部位的密封管理，加強日常維護和巡檢，減少系統漏風。磨機系統漏風會直接影響磨機内的通風和粉磨效率，還(hái)會造成(chéng)輔機設備的功率增大，從而使得磨機産量降低、電耗增加。

2.3 磨機的定期維護和檢修 

       爲保證磨機運行保持良好(hǎo)狀況，必須對(duì)磨機進(jìn)行定期檢查和維護，對(duì)磨機的鋼球級配、填充率、裝載量、選粉效率、循環負荷率、篩析曲線的定期測定等方面(miàn)進(jìn)行細化管理，保持磨機系統穩定高産低能(néng)耗運行。磨機的運行狀況合理與否直接影響着磨機的産量、質量和研磨體的消耗。一個合理的研磨體級配是相對(duì)的、暫時的，最适宜的級配方案，要根據具體情況，通過(guò)長(cháng)期生産實踐，不斷進(jìn)行統計、分析、測定和總結，從而達到适合本機的最優化狀态。 

2.4 顆粒級配對(duì)産品質量及電耗的影響 

       （1）水泥顆粒級配對(duì)性能(néng)的影響在國(guó)内外已經(jīng)有了長(cháng)期的分析和研究，并取得了基本結論，對(duì)于高等級矽酸鹽水泥來說：水泥最佳性能(néng)的顆粒級配爲3μm～32μm，此級配的顆粒總量需＞65%，<3μm的細顆粒不可超過(guò)10%，>65μm和<1μm的顆粒越少越好(hǎo)，最好(hǎo)沒(méi)有，這(zhè)樣對(duì)水泥強度的發(fā)揮最好(hǎo)。因此，要定期對(duì)顆粒級配進(jìn)行分析，判斷磨内粉磨狀況，及時調整鋼球級配，減少過(guò)粉磨現象，提高磨機粉磨效率，降低系統電耗。 

       （2）分别粉磨的優勢。在用易磨性較差的礦渣等原料作爲混合材粉磨水泥時，雖然礦渣磨細後(hòu)可以改善水泥的顆粒分布，增加水泥顆粒的原始堆積密度，提高水泥砂漿和混凝土的強度、密實性和耐久性，加速水泥初期的水化過(guò)程，使水泥砂漿有較好(hǎo)的流動性。但水泥生産中如果將(jiāng)礦渣和熟料混合粉磨，由于熟料和礦渣的易磨性差異較大，混合粉磨後(hòu)的礦渣粒徑會比熟料粒徑粗，當水泥的比表面(miàn)積達到350 m²/kg時，礦渣的比表面(miàn)積僅有230～280 m²/kg。如果礦渣活性充分發(fā)揮出來，達到理想的細度（比表面(miàn)積需達到400～450 m²/kg），又會造成(chéng)熟料的過(guò)粉磨現象，大量的熟料細顆粒將(jiāng)在很短的時間内水化，導緻早期水化熱增加以及需水量增大、減水劑相溶性降低等一系列弊端的産生，使水泥使用性能(néng)變差，磨機産量降低，電耗升高。因此礦渣采用分别粉磨的方式，生産高細度、高比表面(miàn)積的礦粉，再與已摻入石膏的熟料粉通過(guò)混料機配制成(chéng)水泥，形成(chéng)“分别粉磨”工藝，與球磨機混合粉磨相比較可以明顯提高磨機的台時産量，有利于磨機效率和混合材摻加量的提高，充分發(fā)揮水泥活性，避免過(guò)粉磨現象，降低粉磨電耗和生産成(chéng)本。

 

03聯合粉磨（或半終粉磨）系統的優化

       在傳統聯合粉磨系統中，輥壓機爲閉路，起(qǐ)着傳統球磨機粗磨倉的作用，後(hòu)續球磨機隻承擔細磨倉的作用。從輥壓機出來進(jìn)入球磨機的物料比表面(miàn)積就已經(jīng)達到了150～200 m² /kg，如果按傳統球磨機的管理和調整思維，就難免出現球磨機電耗過(guò)高和過(guò)粉磨現象。爲此，對(duì)球磨機系統進(jìn)行重新優化，既可提高水泥質量，又可降低系統電耗。

       （1）輥壓機及分選設備實現了系統中的“分段粉磨”，在相對(duì)穩定的工藝條件下，輥壓機工作壓力越大，擠壓物料過(guò)程中産生的粉料越多，成(chéng)品量會顯著增加，被分離出的合格品也越多。因此必須充分發(fā)揮輥壓機系統料床粉磨的技術優勢和較大的處理能(néng)力。輥壓機段做功越多，對(duì)整個系統增産節電越有利。 

       （2）在後(hòu)續球磨機段粉磨過(guò)程中，主要是通過(guò)增加鋼球總表面(miàn)積來提高磨機的研磨能(néng)力。一是在鋼球裝球量相同時，可通過(guò)減小鋼球平均直徑，增加鋼球數量來加大研磨體的總表面(miàn)積。根據入球磨機物料比表面(miàn)積的變化，減小鋼球規格到13 mm～20 mm，在細磨倉采用10 mm～14 mm微段，可增加研磨體的總表面(miàn)積，提高研磨能(néng)力。由于受水泥顆粒分布範圍的影響，研磨體過(guò)小，又會造成(chéng)水泥顆粒分布範圍較窄，不利于水泥質量性能(néng)的發(fā)揮，因此鋼球直徑不能(néng)小于13 mm，微段不小于10 mm。二是如果球磨機主電機及主減速機功率富裕，可合理增加細磨倉研磨體裝載量，增大填充率，增加研磨體總表面(miàn)積。研磨能(néng)力越好(hǎo)，粉磨效率越高，越有利于系統增産節電。 

       （3）由于球磨機一倉的粗碎功能(néng)已移至磨外由輥壓機完成(chéng)，球磨機承擔的任務是單一的細磨功能(néng)，因此可以縮短一倉并延長(cháng)細磨倉有效長(cháng)度，也可將(jiāng)磨内倉數改爲單倉或雙倉，提高磨細能(néng)力。另外，球磨機的圓周速度也是根據過(guò)去入磨粒度25 mm時設計的，随着球徑減小及入磨粒度的降低，該圓周速度也是值得研究的課題。 

       （4）随着水泥粉磨工藝研究的不斷進(jìn)步，對(duì)傳統聯合粉磨系統的不斷優化，“大輥壓機配小球磨機”的半終粉磨系統脫穎而出。與傳統聯合粉磨工藝系統相比，輥壓機半終粉磨工藝采用一台物料處理能(néng)力較大的輥壓機和一台喂料、分選能(néng)力大的下進(jìn)風雙分離高效選粉機，將(jiāng)V選後(hòu)的細粉再次進(jìn)行分選，合格細粉從入磨前的物料中被分選出來并直接送入成(chéng)品庫，中粗粉進(jìn)入球磨機進(jìn)行粉磨，大幅度提高了成(chéng)品産量，改善了球磨機的工況，減少了過(guò)粉磨現象的發(fā)生。同時V型選粉機與雙分離高效選粉機共用一台系統風機，取消了聯合粉磨系統中一台循環風機與旋風收塵器及部分管道(dào)和輸送設備，進(jìn)而提高了球磨機的綜合台時産量，降低了粉磨電耗，減少了設備數量和維修成(chéng)本。典型的新型半終粉磨系統如圖1所示。

 

04立磨系統電耗的降低方法

       立磨是節能(néng)降耗的粉磨設備。近年來立磨的技術發(fā)展非常快，受到衆多水泥生産企業的青睐，成(chéng)爲粉磨系統的主要設備。立磨系統的最大負荷主要來自于磨機主電機和循環風機，用電負荷達到立磨系統總電耗的70%左右，所以有效降低系統電耗的關鍵在于如何降低立磨系統主電機和循環風機的電耗。 

 

4.1 立磨系統能(néng)耗最佳參數的選取 

       立磨的原理大同小異，由于各企業系統工藝狀況不同，原料特性不同，操作參數、方式不同，因此需要操作人員在日常生産中注意觀察分析系統重點操作參數，如：壓差、料層厚度、研磨壓力、溫度、振動值、用風量等的趨勢圖變化，通過(guò)連續多個點的變化推衍出某個時間段内的變化規律，正确判斷随機波動與異常波動，具備較強的預見能(néng)力，隻有這(zhè)樣，在異常波動發(fā)生時能(néng)很快將(jiāng)其識别出來，并采取對(duì)策進(jìn)行解決，不是看到趨勢圖稍有波動就進(jìn)行調整，而是在總結判斷的基礎上做到系統穩定運行，實現高産、高運轉率，做到系統操作的優質與低消耗，摸索出單位能(néng)耗最低的參數。在評比操作結果時，不僅要評比具體完成(chéng)的産量大小、質量好(hǎo)壞，更要看單位産品能(néng)耗的高低，從而判斷操作員是否具備選取和控制最佳參數的素質。 

4.2 系統風量的合理使用和控制 

       循環風機的電耗占整個系統電耗的35%左右，降低風量能(néng)夠有效地降低風機電耗。由于磨機操作不合理，系統風量偏高控制時，隻能(néng)通過(guò)提高選粉機轉速來控制産品質量，雖然磨機能(néng)夠穩定運行，但是循環風機和選粉機電流都(dōu)偏高控制，造成(chéng)電耗升高。另外系統漏風時，影響磨機的正常拉風，需開(kāi)大循環風機閥門，導緻風機負荷加大，直接增加了風機的電耗，嚴重時影響磨機産量，間接提高了系統的電耗。因此，在操作中要合理控制磨機風量和盡可能(néng)減少系統漏風。 

4.3 擋料圈的調整 

       根據磨機運行狀況，要定期檢查磨盤、磨輥襯闆磨損情況，及時調整擋料圈的高度，避免因料層厚度過(guò)厚或偏薄，造成(chéng)研磨效率降低、主機負荷增大、磨主電機電流升高。同時，刮料闆磨損以及與磨機底闆間隙同樣影響系統的電耗，必須加以重視。 

4.4 提高産量和設備運轉率 

       立磨在最大穩定産量的時候性能(néng)最佳，提高産量并不是追求高産，而是在設備允許範圍内，最大程度地發(fā)揮設備的性能(néng)。同時，還(hái)要合理組織生産，保證設備連續運行，設備連續運行不僅能(néng)夠使系統更加穩定、參數更加合理，而且減少了系統開(kāi)停和空載運行帶來的用電損失。所以提高産量和設備運轉率，避免無故的開(kāi)停設備，在一定程度上能(néng)夠降低立磨系統電耗。

 

05結束語

       粉磨過(guò)程中的每一道(dào)工序、每一個環節都(dōu)有潛力可挖，都(dōu)需要加以重視，通過(guò)對(duì)整個系統全面(miàn)優化，可顯著降低水泥電耗，降低生産成(chéng)本，提高産品價格的市場競争空間。作爲一線水泥工作者，不僅要了解技術進(jìn)步的現狀與方向(xiàng)，更要掌握節省電耗的技術手段和管理方法，才能(néng)在管理中做到方向(xiàng)明确，思路正确，也才能(néng)在降低能(néng)源消耗上有所成(chéng)效。