王志凌：浅谈水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合及其节能潜力

结合Φ3.2×13.0m水泥磨系统改造方案的对比浅谈水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合及其节能潜力王志凌2013年6月合肥水泥研究设计院中建材（合肥）粉体科技装备有限公司目录一、前言二、系统改造方案介绍三、系统改造方案对比分析四、结束语一、前言随着国家主管部门针对水泥行业产能严重过剩，坚决遏制新建项目的实施。所以水泥企业更多的只有依靠内部改造来进一步节能降耗。而且2009年9月中国水泥协会出台了《水泥行业准入条件》（征求意见稿），其中在水泥粉磨生产规模上，明确规定必须达到年产60万吨及以上（包括单线粉磨系统）。目前国内许多中小水泥企业有大量的φ3.2×13.0m球磨机面临着改造，而以往φ3.2×13.0m球磨机的单线粉磨系统即使是加了辊压机预粉碎的基础上，规模最多也只能做到年产50万吨，只有系统运转率在90%以上的的前提下，才能勉强达到年产60万吨的规模。针对这种状况，我们在保留辊压机加球磨机组成开路挤压联合粉磨系统的基础上，通过水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合，提出了诸多全新的工艺方案，下面就这些工艺方案进行详细的阐述和比较，希望结合水泥企业中φ3.2×13.0m水泥磨的改造，在进一步提高产能规模和节能降耗上提供更新的思路，从而达到小磨机也可以做大文章的效果。二、系统改造方案介绍1、方案一主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG140-80型辊压机、HFV2000X型气流分级机，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊压机与气流分级机构成独立回路，将辊压机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨至水泥成品，系统产量达到80t/h以上，系统电耗30kW.h/t以下。图1.系统工艺流程图：1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.辊压机；8.料饼提升机；9.气流分级机；10.气箱脉冲袋收尘器；11.收尘风机；12.球磨机；13.翻板阀；14.出磨提升机；15.成品斜槽；16.气箱脉冲袋收尘器；17.磨尾排风机；18.手动蝶阀表1.系统技术经济指标:表1.系统经济技术指标:序号技术指标单位辊压机+气流分级机+高效筛分磨1水泥品种42.5级普硅水泥2生产规模万吨/年≥603产品比表面积m2/kg≥3504系统产量t/h≥805系统运转率%≥856系统单产电耗kW.h/t≤30（从来料皮带机至成品斜槽）7系统总装机功率kW3100（新增1420）8吨水泥装机功率kW/t38.759新增占地面积m212×15=18010新增建筑面积m2800表1续序号经济指标单位辊压机+气流分级机+高效筛分磨1投资总额万元8002建筑工程费803设备费6504电气费305安装费406吨水泥基建投资万元/吨10.02、方案二主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG150-80型辊压机、HFV2500X型气流分级机、DSM-2500（Ⅱ）下进风选粉机，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊压机与气流分级机和下进风选粉机构成独立回路，将辊压机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨至水泥成品，系统产量达到100t/h以上，系统电耗29kW.h/t以下。图2.系统工艺流程图：1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸；8.辊压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.气箱脉冲袋收尘器；14.高压排风机；15.球磨机；16.翻板阀；17.出磨提升机；18.成品斜槽；19.气箱脉冲袋收尘器；20.磨尾排风机；21.手动蝶阀表2.系统经济技术指标:序号技术指标单位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+高效筛分磨1水泥品种42.5级普硅水泥2生产规模万吨/年≥753产品比表面积m2/kg≥3504系统产量t/h≥805系统运转率%≥856系统单产电耗kW.h/t≤28.5（从来料皮带机至成品斜槽）7系统总装机功率kW3820（新增2140）8吨水泥装机功率kW/t38.209新增占地面积m212×15=18010新增建筑面积m2800表2续序号经济指标单位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+高效筛分磨1投资总额万元11402建筑工程费803设备费9804电气费305安装费506吨水泥基建投资万元/吨11.403、方案二、三应用实例方案二的典型实例有曲阜中联水泥有限公司泰安粉磨站（原泰安金鲁城水泥有限公司），江西万年青赣州章贡粉磨站等，共有30多家水泥企业采用了该方案进行改造和新建，都达到或超出了预期的效果，这里就不单独叙述。由于方案三是近期针对Φ3.2×13.0m磨机改造和新建使用最为频繁的工艺系统，所以我们介绍一个典型实例，即南方水泥建德三狮水泥有限公司新建年产100万吨水泥粉磨站，目前该公司在整个南方水泥浙江片区，每次对标结果一直名列前茅，是集团内其他子公司学习的典范。其φ3.2×13.0m水泥挤压联合粉磨系统已于2010年1月份投产，系统具体技术经济指标见以下调试报告。合肥水泥研究设计院HFCG型辊压机南方水泥建德三狮水泥有限公司HFCG150-100辊压机4、方案三主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG160-140型辊压机、HFV3500X型气流分级机、DSM-3500（Ⅱ）下进风选粉机，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊压机与气流分级机和下进风选粉机构成独立回路，将辊压机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨至水泥成品，系统产量达到120t/h以上，系统电耗29kW.h/t以下。图3.系统工艺流程图：1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸；8.辊压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.旋风筒；14.翻板阀；15.循环风机；16.气箱脉冲袋收尘器；17.收尘排风机；18.半成品斜槽19.球磨机；20.翻板阀；21.出磨提升机；22.成品斜槽；23.气箱脉冲袋收尘器；24.磨尾排风机；25.电动蝶阀；26.电动蝶阀；27.手动蝶阀表3.系统经济技术指标:序号技术指标单位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+高效筛分磨1水泥品种42.5级普硅水泥2生产规模万吨/年≥903产品比表面积m2/kg≥3504系统产量t/h≥1205系统运转率%≥856系统单产电耗kW.h/t≤29（从来料皮带机至成品斜槽）7系统总装机功率kW5020（新增3320）8吨水泥装机功率kW/t40.169新增占地面积m224×15=36010新增建筑面积m21440表3续序号经济指标单位辊压机+气流分级机+下进风选粉+高效筛分磨1投资总额万元16602建筑工程费1503设备费14004电气费405安装费706吨水泥基建投资万元/吨13.285、方案四主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG180-160型辊压机、HFV4500X型气流分级机、DSM-4500（Ⅱ）下进风选粉机，并且原有φ3.2×13.0m的水泥磨采用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊压机与气流分级机和下进风选粉机构成独立回路，将辊压机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨至水泥成品，系统产量达到150t/h以上，系统电耗29kW.h/t以下。图4.系统工艺流程图：1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸；8.辊压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.旋风筒；14.翻板阀；15.循环风机；16.气箱脉冲袋收尘器；17.收尘排风机；18.半成品斜槽19.球磨机；20.翻板阀；21.出磨提升机；22.成品斜槽；23.气箱脉冲袋收尘器；24.磨尾排风机；25.电动蝶阀；26.电动蝶阀；27.手动蝶阀表4.系统经济技术指标:序号技术指标单位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+高效筛分磨1水泥品种42.5级普硅水泥2生产规模万吨/年≥1103产品比表面积m2/kg≥3404系统产量t/h≥1505系统运转率%≥856系统单产电耗kW.h/t≤28.5（从来料皮带机至成品斜槽）7系统总装机功率kW6330（新增4650）8吨水泥装机功率kW/t42.209新增占地面积m230×15=45010新增建筑面积m21800表4续序号经济指标单位辊压机+气流分级机+下进风选机+高效筛分磨1投资总额万元23302建筑工程费1803设备费20004电气费505安装费1006吨水泥基建投资万元/吨15.536、方案三、四应用实例使用方案三的企业有湖州市南浔圣船水泥有限公司Ф3.2×13m水泥磨改造项目，福建春驰新丰水泥有限公司Ф3.2×13m水泥磨改造项目，广东湛江国强水泥有限公司新建年产100万吨水泥粉磨站项目等，这些项目目前都在实施阶段，即将投产。使用方案四目前只有广东罗浮山水泥集团惠阳双新水泥公司，其原有一套Ф3.2×13m开路水泥磨系统，生产42.5普通硅酸盐水泥，产量45t/h，细度R0.082%,比面积370～390m2/kg，系统电耗为36kWh/t。2012年委托合肥院对其系统进行改造，合肥院采用增加一套HFCG180-160辊压机，装机功率为2×1600kW，与球磨机的装机功率比达到2，设计指标为生产42.5普通硅酸盐水泥，产量140t/h,细度R0.082%,比面积370～390m2/kg，系统电耗31kWh/t。经过改造于2012年底投入运行，下面是该公司改造前后运行数据对比表:表5.运行数据对比表:水泥品种产量(t/h)水泥细度(R0.08)比表面积(m2/kg)水泥温度(℃)系统电耗(kW.h/t)改造前PO42.5级45＜2370～390120～13036改造后PO42.5级152＜1.5380～40080～9029广东罗浮山水泥集团惠阳双新水泥公司HFCG180-160辊压机1、方案一和方案二对比分析方案一和方案二在工艺流程上的主要区别在于，方案二增加了下进风选粉机，原因在于：（1）方案一中辊压机规格为HFCG140-80，最大处理量为360t/h，系统产量要求80t/h，所以辊压机系统的循环负荷为（360−80）÷80=350%，正是由于该循环负荷较小，故入磨半成品比表面积只有180～200m2/kg，若再增加下进风选粉机，则因为受辊压机处理量所限，很难选出更细的入磨半成品来满足水泥磨80t/h的要求，所以方案一只采用了气流分级机进行一次粗选；方案二则不然，其辊压机规格为HFCG150-100，最大处理量为500t/h，系统产量要求100t/h，所以辊压机系统的循环负荷为（500−100）÷100=400%，该循环负荷较大，这样通过增加下进风选粉机进行二次精选，使入磨半成品比表面积达到200～220m2/kg，同时满足水泥磨100t/h的要求。三、系统改造方案对比分析（2）通过表2和表4可以看出，方案一和方案二的吨水泥装机功率分别为38.75kW/t和38.20kW/t，差别不大，但方案一和方案二的系统产量差20t/h，所以方案二比方案一更省电，系统单产电耗至少差1～2kW.h/t。（3）方案二采用的气流分级机+下进风转子式选粉机，有效地提高了辊压机系统的分级效率，不仅