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水泥粉磨技术及能效对标时间:2010-09-27来源:国际节能环保协会(IEEPA)【大】【中】【小】简介：曾学敏[国际节能环保协会中国能效领域专家委员]，中国水泥协会常务副会长，曾任国家建材局计划司副司长。一、节能形势与任务截止2008三年间，我国国民生产总值单位能耗下降了10.08%，后两年节能减排任务仍然艰巨。政府工作报告提出了2009年节能减排与生态环保六大任务。国家发改委八方面加大节能工作力度。酝酿推出“能评”制度，重大建设投资项目立项开工之前必须通过相关部门的节能评价。原材料工业技术改造重点专项提出：支持中西部地区淘汰落后产能、发展新型干法水泥。鼓励水泥生产处理和利用废弃物、纯低温余热发电、粉磨系统改造等节能降耗减排技术应用。支持石灰石矿山以提高资源综合利用率和保护环境为目的技术改造。二、水泥工业能源消耗水平近几年水泥行业能源消耗情况年份水泥产量能源消耗万元增加值产品综合能耗固体废物总产量（万t）增长（%）总量（万t）增长（%）综合能耗（tce）增长（%）吨熟料吨水泥利用量（万ce）增长（%）能耗（kgce）增长（%）能耗（kgce）增长（%）20051068859.85117307.2214.07-2.71148-1.33127-9.25229053.1520061361115.651310211.712.77-9.25142-4.01120-5.542835923.81200713610010.10143008.3811.76-7.9138-2.0115-4.235500(预计)25.00三、粉磨技术及选择粉磨工序能耗主要体现在生料制备、煤粉制备和水泥粉磨的环节，其电量消耗占水泥生产综合电耗的72%（生料粉磨电耗约占水泥综合电耗的24%，水泥粉磨电耗约占水泥综合电耗的38%）。2008年规模以上企业5100家，粉磨企业1500多家。国家重点支持粉磨系统节能降耗减排的技术改造，粉磨系统节能潜力很大。1.不同规模生产线设计能耗指标序号生产线规模t/d熟料烧成热耗（kJ/kg）熟料综合电耗（kWh/t）水泥综合电耗（kWh/t）110003387～34717011022000～25003094～31366810033000～35003053～30736895～10044000～50002969～305365955100002927～296960-2.影响能耗的主要因素1）生料粉磨（1）原料条件：原料易磨性、入磨原料粒度、入磨原料水分。（2）工艺流程：目前国内用于生料粉磨的工艺流程较多，采用的磨机型式主要有风扫式球磨系统、中卸提升循环磨系统、尾卸提升循环磨系统、立磨系统以及辊压机系统等，近几年来立磨系统得到广泛使用。对于中等易磨性的原料，一般采用立磨系统比采用球磨系统节电5~6kWh/t生料左右。（3）生料细度：对于球磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加3%左右。对于立磨系统来说，生料0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加2%左右。（4）节能技术：采用改良的耐磨材料作为研磨介质、采用高效选粉机。2）燃料制备（1）燃料条件：燃料的易磨性、入磨燃料水分。（2）工艺流程：目前国内用于煤粉制备的磨有风扫式球磨和辊磨系统，辊磨的电耗约为球磨的一半。对于易磨性指数HGI为55的中等易磨性的原煤，煤粉细度0.08mm筛筛余12%的球磨主机电耗24.5kWh/t左右，辊磨主机电耗13kWh/t左右。（3）煤粉细度：对于球磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加3%左右。对于立磨系统来说，煤粉0.08mm筛筛余每降低1%，则粉磨电耗增加2%左右。3）水泥粉磨（1）原料条件：熟料性能、混合材的品种和掺加量、原料水分。（2）工艺流程球磨机系统：影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺；辊压机预粉磨系统：辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）已经成为水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电；辊磨终粉磨系统：粉磨水泥时辊磨的粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。（3）产品细度：水泥粉磨电耗与比表面积存在指数方关系，该指数介于1.3~1.6，采用高效选粉机、比表面积小于4000cm2/g时可取1.3进行计算，否则取高值。3.不同粉磨设备能耗比较项目名称粉磨原理粉磨物料产品比表面积(m2/kg)粉磨系统电耗(kwh/t)球磨机（闭路）单颗粒粉碎及研磨P·O42.535034-36辊压机（+球磨机）料层粉碎、一次挤压P·O42.535028-30立式磨（合成水泥）部分料层粉碎及研磨P·O42.535026-28筒辊磨（闭路）料层粉碎、多次挤压P·O42.535024-264.各类型粉磨系统特点比较名目粉磨物料立磨球磨辊压机辊筒磨粉磨机理挤压/研磨冲撞/摩擦压碎挤压/研磨粉磨动强度(MPa)1.5--4.52.5允许最大喂料水分（%）生料/矿渣283~81510产品细度（cm2/g勃氏水泥6000600055005000生产多品种水泥时最灵活不灵活中等中等研磨件平均寿命（年）水泥2321.5占地最少较多最多较少平均年运转率（%）85~9080~9580~8575~80系统总电耗（kwh/t）（3500cm2/g）2135222相当总投资（球磨=100）1101001201305.不同粉磨技术及设备能耗比较球磨机系统：影响球磨机粉磨效率的因素较多，包括研磨体级配、磨机通风、熟料温度和粉磨工艺等。应优先采用配高效选粉机的圈流球磨工艺，圈流磨利于产品细度和温度的调节和控制，粉磨效率比开流磨高10%～20%，成品越细优势越明显。辊压机预粉磨系统：辊压机与球磨机组成的各种预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等）已经成为水泥粉磨的主要方案，这是由于辊压机的粉磨效率约为球磨机的2倍左右，可以大幅度节电。辊压机系统节电水平取决于辊压机消耗功率的大小，辊压机每消耗1kWh/t,主机电耗（辊压机+球磨机）可降低0.8kWh/t～1kWh/t。辊压机的功率消耗与投影压力成线性关系，循环预粉磨辊压机投影压力为5500kN/m2～6500kN/m2，联合粉磨投影压力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。辊磨终粉磨系统：粉磨水泥时辊磨的粉磨效率是球磨机的1.6~1.8倍，系统节电30%以上。熟料温度、入料粒度、磨损程度等对产量和电耗均有较大影响。关键是终粉磨水泥性能，要通过调节粉磨压力、挡料圈高度、风速风量，控制出口温度，采用高性能选粉装置等措施优化水泥颗粒级配，保证产品性能。对于生料磨如分别更替离心式或旋风式选粉机，可增产10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好处主要是分离清晰，成品中过粗颗粒少，有利于烧成，可适当放宽细度。但生料细度较水泥粗，粗选粉并不是高效笼式选粉机的长处。因此其增产节能指标要低于水泥磨。预破碎：“多破少磨”从粉碎机理上来说是合理的。一方面破碎的单耗远比球磨的单耗低，因此后者的无用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨机中的钢球可大大变小，小钢球将减少对物料粉碎所造成的能量过剩的浪费。一般来说，大球的比能耗高，小球的比能耗低。6.粉磨系统的选择从以上粉磨系统的不同特点可以看出，各系统均有不同程度的优势和不足，企业选择粉磨系统时，特别是对现有磨机进行改造时，应根据自身的设备、原料、管理水平、资金状况等条件，按可选择方案的性价比选择适合自己企业的方案。7.工程实例：天津振兴水泥有限公司一线原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8m旋风式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝8.8kWh/t，生料细度R80μm＝13%，系统产量159t/h，系统电耗23.45kWh/t，循环负荷208%时选粉机效率63%。天津振兴水泥有限公司二线水泥粉磨采用辊压机联合粉磨系统，辊压机型号TRP140/140，电机功率2×800kW，带V型选粉机和循环风机，球磨机规格φ4.2×13，主电机功率3150kW，配N-3500高效选粉机。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g时系统产量155t/h，单位电耗32.8kWh/t。该公司一线采用球磨机规格φ3.8×13，主电机功率2500kW的球磨机圈流系统，配N-1500高效选粉机，粉磨P.O42.5水泥至3810cm2/g时系统产量61t/h，系统电耗42.3kWh/t。如换算到相同标准时，联合粉磨系统节电7kWh/t。唐山冀东水泥股份有限公司本部两台水泥磨增加辊压机、打散分级机，保证了对磨内粗颗粒的破碎作用，提高了磨机研磨能力，该项目2006年1月开始施工，历时4个月，完成改造任务，5月份开始投入运行。从运行效果看，台时产量分别提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步电耗下降9.3%，每年节电814万kWh，折合标煤2930吨。海螺集团白马山水泥厂2000t/d生产线原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效组合式选粉机，原料粉磨功指数Wi＝9.6kWh/t，生料细度R80μm＝11%，系统产量165t/h，系统电耗22.38kWh/t，选粉机的效率74%。两厂的产量比达到100:116。华新水泥集团阳新公司5500t/d生产线生料粉磨采用2台TRM3841辊磨，电机功率2240kW。原料辊磨易磨性MF=0.85，粉磨功指数Wi=12.8kWh/t，系统产量为240t/h，磨机电耗8.3kWh/t、风机电耗7.1kWh/t、选粉机电耗0.4kWh/t，总计15.8kWh/t。如采用中卸球磨系统粉磨类似原料时，系统电耗22kWh/t左右。越南福山水泥有限公司5500t/d生产线水泥粉磨系统采用了德国莱歇公司提供的LM46.2+2C立式辊磨，主辊直径2360mm，磨盘转数24.3rpm，主机功率3400kW，选粉机LSKS66CS，装机功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g时产量150t/h左右，主机电耗18kWh/t，系统电耗27kWh/t左右。