技术 | 基于水泥联合粉磨系统节能降耗途径的分析

引言

水泥加工生产时，粉磨是较关键的环节，其耗电量最高，约占生产总耗电量的65%。所以，企业如何提升水泥粉磨工作效率、减少电量消耗，是各大水泥厂实现节能降耗最为重要的一部分。陶瓷球具有密度低、质量轻、强度高的特点，其密度只是钢球二分之一。当填充率相同时，磨机的装载量大幅度下降，会导致磨机运行电流降低，进而减少电力消耗量。

由此说明，同等填充率情况下，运用陶瓷研磨体可以有效节电，通过减少装载量也可以达到相同目的。下文通过对TL公司的钢球进行陶瓷研磨体替换，分析粉磨系统的节能途径，研究粉磨系统球磨机与辊压机的匹配。

TL公司生产水泥的两条生产线使用Ф170-140辊压机、N-4500选粉机以及Ф4.2m×13m水泥磨建立联合粉磨系统，其中，辊压机功率2×1 200kW，一仓、二仓均使用高铬钢球，主机功率达到3550kW。一号生产线用陶瓷研磨体替换钢球，二号生产线减少钢球装载量，以此进行实验分析。

一号生产线具体改造内容为：将一仓的隔仓板后移约1.25m，长度改为3.75m，调整一仓的钢球级配（见表1）；将二仓的有效长度缩短到8.75m，并将钢球替换为陶瓷球（见表2）。

一号生产线主要生产P·O42.5级别水泥，将钢球替换为陶瓷研磨体，持续运行生产6个月左右。

2.1 水泥的生产品质

替换成陶瓷研磨体后，水泥的各基本指标均未出现较大参数变化，强度达到相关标准。水泥比表面积与筛余未出现较大变化，稠度需水量变化均在正常范围内，符合标准要求；水泥3d和28d强度均满足标准要求。

2.2 台产的生产影响

替换后，P·O42.5的水泥生产有所降低，由于陶瓷研磨体密度相对较小，研磨能力较弱，导致磨机台产减少，平均降幅保持在15%。

2.3 对水泥单位的能耗影响

将钢球替换为陶瓷研磨体后，水泥磨工序的电耗降低，幅度在25kWh/t，平均电耗在28.0kWh/t，由此表明，生产线电耗优于32kWh/t的相应水平。

二号生产线正常钢球装载量为220t，改造后下降至177t，二号生产线同样生产P·O42.5水泥，低载量生产6个月。

3.1 水泥的生产品质

钢球装载量减少后，水泥各基本指标均未出现较大参数变化，强度均能达到相关标准。水泥比表面积与筛余均没有明显变化，稠度需水量变化均在正常范围内，符合标准要求；水泥3d和28d的强度为26.7MPa、50.3MPa，满足标准要求。

3.2 台产的生产影响

钢球装载量减少后，台产平均生产量为246t/h，与一号生产线粉磨系统生产量基本一致。由此表明，钢球的研磨特性较高，减少钢球装载量能够确保高产能。

3.3 对水泥单位的能耗影响

钢球装载量减少后，二号生产线电耗为29.2kWh/t，远优于行业先进指标。

4.1 主机的电耗分析

通过运用以下两种方法：一是钢球替换为陶瓷研磨体，二是减少钢球装载量。实验结果表明，工序产生电耗明显少于正常装载量，表4是两种方法的具体电耗情况。

表4 主机电耗的状态

表4结果显示，运用上述两种方法可减少磨机电耗，两种方法的电耗均下降到10kWh/t，下降幅度保持在18%。两种改进方法全部提升了辊压机功率，并将电耗提升到8kWh/t左右，提升近11%。一号生产线的辅助机械设备改进前的电耗是5.5kWh/t，改造后是5.9kWh/t，前后区别不大；二号生产线通过减少装载量后，其辅助机械设备产生的电耗为6.9kWh/t，没有统计改进前的二号生产线主设备电耗。

由此可知，辅助用的相关设备所产生的电耗，在生产中占比较小。改造后，电耗有效减少的原因是磨机本体电耗下降，而磨机与辊压机均得到有效改进和优化。

4.2 辊压机与磨机的做功情况

辊压机与磨机所产生的电耗在19kWh/t左右，在工序电耗中占70%。一号线将钢球替换为陶瓷研磨体后，辊压机与磨机的做功比提升到0.7以上；二号生产线减少装载量后，辊压机与磨机的做功比仍保持在0.7以上。

辊压机可以降低物料的颗粒大小，把块状物料转变为细粉形状。另外，还能使受挤压的物料内部产生晶格裂纹，进一步提升物料自身的易磨特性。粉磨的整个系统中，辊压机是非常重要的粉磨设备，其对粉磨系统各项经济技术指标有直接影响。

球磨机内的研磨体是为更有效挤压与磋磨相应物料，其主要工序是让点和点有一定接触，但做功效率较低，而辊压机则是面和面接触，做功效率相对较高。研究表明，辊压机的工作效率是球磨机的2倍，而将钢球替换为陶瓷球、减少钢球装载量均可有效减少球磨机做功，进一步提升了辊压机的做功比，更利于系统节能降耗。

通过上述分析可以看出，改进后生产的水泥均能达到原有标准，降低钢球装载量未对台产的产量产生很大影响，且电耗优于行业先进水平。通过分析总结出以下结论：

（1）减少装载量以及钢球替换为陶瓷研磨体的方法，可以有效减少系统能耗。

（2）钢球替换成陶瓷研磨体后，水泥的生产量下降到217t/h，下降幅度约为15%，电量的消耗下降至2.5kWh/t，具有较强的节能效果。

（3）减小钢球装载量后，水泥的生产量大约在246t/h，其对台产产生的影响较低，而电耗则下降至29kWh/t左右，最低时为27.4kWh/t，明显优于当前国家标准。

（4）减少装载量以及钢球替换为陶瓷研磨体的方法，能改变辊压机与磨机的做功比，并将做功率提高到0.7以上，减少系统的工序电耗。

（5）减少装载量和将钢球替换为陶瓷研磨体两种方法均显示出：联合粉磨系统辊压机的实际配置偏小，辊压机与磨机的匹配仍有优化空间。

作者：陈忆红，郭瑞广，李伟洋

来源：《濮阳同力水泥有限公司》

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