曾學(xué)敏:水泥粉磨技術(shù)及能效對(duì)標(biāo)

中國(guó)水泥網(wǎng)信息中心 · 2009-04-18 00:00

  中國(guó)水泥協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)曾學(xué)敏在18日召開(kāi)的在2009中國(guó)水泥工業(yè)粉磨技術(shù)高峰論壇上會(huì)上做精彩報(bào)告,以下為報(bào)告全文。

  一、節(jié)能形勢(shì)與任務(wù)

  截止2008三年間,我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值單位能耗下降了10.08%,后兩年節(jié)能減排任務(wù)仍然艱巨。

  政府工作報(bào)告提出了2009年節(jié)能減排與生態(tài)環(huán)保六大任務(wù)。

  國(guó)家發(fā)改委八方面加大節(jié)能工作力度。

  醞釀推出“能評(píng)”制度,重大建設(shè)投資項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)工之前必須通過(guò)相關(guān)部門(mén)的節(jié)能評(píng)價(jià)。

  原材料工業(yè)技術(shù)改造重點(diǎn)專項(xiàng)提出:支持中西部地區(qū)淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展新型干法水泥。鼓勵(lì)水泥生產(chǎn)處理和利用廢棄物、純低溫余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)改造等節(jié)能降耗減排技術(shù)應(yīng)用。支持石灰石礦山以提高資源綜合利用率和保護(hù)環(huán)境為目的技術(shù)改造。

  二、水泥工業(yè)能源消耗水平

近幾年水泥行業(yè)能源消耗情況

年份

水泥產(chǎn)量

能源消耗

萬(wàn)元增加值

產(chǎn)品綜合能耗

固體廢物

總產(chǎn)量(萬(wàn)t)

增長(zhǎng)(%)

總量(萬(wàn)t)

增長(zhǎng)(%)

綜合能耗(tce)

增長(zhǎng)(%)

熟料

 

噸水泥

利用量(萬(wàn)ce)

增長(zhǎng)(%)

能耗(kgce)

增長(zhǎng)(%)

能耗(kgce)

增長(zhǎng)(%)

2005

106885

9.85

11730

7.22

14.07

-2.71

148

-1.33

127

-9.25

22905

3.15

2006

13611

15.65

13102

11.7

12.77

-9.25

142

-4.01

120

-5.54

28359

23.81

2007

136100

10.10

14300

8.38

11.76

-7.9

138

-2.0

115

-4.2

35500(預(yù)計(jì))

25.00

  三、粉磨技術(shù)及選擇

  粉磨工序能耗主要體現(xiàn)在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環(huán)節(jié),其電量消耗占水泥生產(chǎn)綜合電耗的72%(生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%,水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%)。

  2008年規(guī)模以上企業(yè)5100家,粉磨企業(yè)1500多家。國(guó)家重點(diǎn)支持粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗減排的技術(shù)改造, 粉磨系統(tǒng)節(jié)能潛力很大。

  1. 不同規(guī)模生產(chǎn)線設(shè)計(jì)能耗指標(biāo)

序號(hào)

生產(chǎn)線規(guī)模t/d

熟料燒成熱耗(kJ/kg)

熟料綜合電耗(kWh/t)

水泥綜合電耗(kWh/t)

1

1000

3387~3471

70

110

2

2000~2500

3094~3136

68

100

3

3000~3500

3053~3073

68

95~100

4

4000~5000

2969~3053

65

95

5

10000

2927~2969

60

-

  2. 影響能耗的主要因素

  1) 生料粉磨

 ?。?)原料條件:原料易磨性、入磨原料粒度、入磨原料水分。

 ?。?)工藝流程:目前國(guó)內(nèi)用于生料粉磨的工藝流程較多,采用的磨機(jī)型式主要有風(fēng)掃式球磨系統(tǒng)、中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)以及輥壓機(jī)系統(tǒng)等,近幾年來(lái)立磨系統(tǒng)得到廣泛使用。對(duì)于中等易磨性的原料,一般采用立磨系統(tǒng)比采用球磨系統(tǒng)節(jié)電5~6kWh/t生料左右 。 [Page]

 ?。?)生料細(xì)度:對(duì)于球磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō),生料0.08mm篩篩余每降低1%,則粉磨電耗增加3%左右。對(duì)于立磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō),生料0.08mm篩篩余每降低1%,則粉磨電耗增加2%左右。

  (4)節(jié)能技術(shù):采用改良的耐磨材料作為研磨介質(zhì)、采用高效選粉機(jī)。

  2) 燃料制備

 ?。?)燃料條件:燃料的易磨性、入磨燃料水分。

 ?。?)工藝流程:目前國(guó)內(nèi)用于煤粉制備的磨有風(fēng)掃式球磨和輥磨系統(tǒng),輥磨的電耗約為球磨的一半。對(duì)于易磨性指數(shù)HGI為55的中等易磨性的原煤,煤粉細(xì)度0.08mm篩篩余12%的球磨主機(jī)電耗24.5kWh/t左右,輥磨主機(jī)電耗13 kWh/t左右。

 ?。?)煤粉細(xì)度:對(duì)于球磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō),煤粉0.08mm篩篩余每降低1%,則粉磨電耗增加3%左右。對(duì)于立磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō),煤粉0.08mm篩篩余每降低1%,則粉磨電耗增加2%左右。

  3)水泥粉磨

 ?。?)原料條件:熟料性能、混合材的品種和摻加量、原料水分。

  (2)工藝流程

   球磨機(jī)系統(tǒng):影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多,包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝;

   輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng):輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)(包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等)已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案,這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右,可以大幅度節(jié)電;

  輥磨終粉磨系統(tǒng):粉磨水泥時(shí)輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍,系統(tǒng)節(jié)電30%以上。

 ?。?)產(chǎn)品細(xì)度:水泥粉磨電耗與比表面積存在指數(shù)方關(guān)系,該指數(shù)介于1.3~1.6,采用高效選粉機(jī)、比表面積小于4000cm2/g時(shí)可取1.3進(jìn)行計(jì)算,否則取高值。

  3.不同粉磨設(shè)備能耗比較

項(xiàng)目名稱

粉磨原理

粉磨物料

產(chǎn)品比表面積(m2/kg)

粉磨系統(tǒng)電耗(kwh/t)

球磨機(jī)(閉路)

單顆粒粉碎及研磨

P·O42.5

350

34-36

輥壓機(jī)(+球磨機(jī))

料層粉碎、一次擠壓

P·O42.5

350

28-30

立式磨(合成水泥)

部分料層粉碎及研磨

P·O42.5

350

26-28

筒輥磨(閉路)

料層粉碎、多次擠壓

P·O42.5

350

24-26

  4.各類型粉磨系統(tǒng)特點(diǎn)比較

名目

粉磨物料

立磨

球磨

輥壓機(jī)

輥筒磨

粉磨機(jī)理

擠壓/研磨

沖撞/摩擦

壓碎

擠壓/研磨

粉磨動(dòng)強(qiáng)度(MPa)

1.5

--

4.5

2.5

允許最大喂料水分(%)

生料/礦渣

28

3~8

15

<10

產(chǎn)品細(xì)度(cm2/g勃氏

水泥

>6000

>6000

>5500

>5000

生產(chǎn)多品種水泥時(shí)

最靈活

不靈活

中等

中等

研磨件平均壽命(年)

水泥

>2

>3

>2

>1.5

占地

最少

較多

最多

較少

平均年運(yùn)轉(zhuǎn)率(%)

85~90

80~95

80~85

75~80

系統(tǒng)總電耗(kwh/t)(3500cm2/g)

21

35

2

22

相當(dāng)總投資 (球磨=100)

110

100

120

130

  5. 不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較

  球磨機(jī)系統(tǒng):影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多,包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝,圈流磨利于產(chǎn)品細(xì)度和溫度的調(diào)節(jié)和控制,粉磨效率比開(kāi)流磨高10%~20%,成品越細(xì)優(yōu)勢(shì)越明顯。[Page]

  輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng):輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)(包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等)已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案,這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右,可以大幅度節(jié)電。輥壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機(jī)消耗功率的大小,輥壓機(jī)每消耗1kWh/t,主機(jī)電耗(輥壓機(jī)+球磨機(jī))可降低0.8 kWh/t~1kWh/t。輥壓機(jī)的功率消耗與投影壓力成線性關(guān)系,循環(huán)預(yù)粉磨輥壓機(jī)投影壓力為5500kN/m2~6500kN/m2,聯(lián)合粉磨投影壓力略低,控制在5000kN/m2~6000kN/m2。

  輥磨終粉磨系統(tǒng):粉磨水泥時(shí)輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍,系統(tǒng)節(jié)電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對(duì)產(chǎn)量和電耗均有較大影響。關(guān)鍵是終粉磨水泥性能,要通過(guò)調(diào)節(jié)粉磨壓力、擋料圈高度、風(fēng)速風(fēng)量,控制出口溫度,采用高性能選粉裝置等措施優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配,保證產(chǎn)品性能。對(duì)于生料磨如分別更替離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī),可增產(chǎn)10%左右或5%左右,降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰,成品中過(guò)粗顆粒少,有利于燒成,可適當(dāng)放寬細(xì)度。但生料細(xì)度較水泥粗,粗選粉并不是高效籠式選粉機(jī)的長(zhǎng)處。因此其增產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)要低于水泥磨。

  預(yù)破碎:“多破少磨”從粉碎機(jī)理上來(lái)說(shuō)是合理的。一方面破碎的單耗遠(yuǎn)比球磨的單耗低,因此后者的無(wú)用功大,粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后,球磨機(jī)中的鋼球可大大變小,小鋼球?qū)p少對(duì)物料粉碎所造成的能量過(guò)剩的浪費(fèi)。一般來(lái)說(shuō),大球的比能耗高,小球的比能耗低。

  6. 粉磨系統(tǒng)的選擇

  從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以看出,各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢(shì)和不足,企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時(shí),特別是對(duì)現(xiàn)有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí),應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件,按可選擇方案的性價(jià)比選擇適合自己企業(yè)的方案。

  7. 工程實(shí)例:

  天津振興水泥有限公司一線原料磨采用φ4.6×8.5+3.5 m、2800kW的中卸烘干磨,配φ4.8 m旋風(fēng)式選粉機(jī),原料粉磨功指數(shù)Wi=8.8 kWh/t,生料細(xì)度R80μm=13 %,系統(tǒng)產(chǎn)量159t/h,系統(tǒng)電耗23.45kWh/t,循環(huán)負(fù)荷208%時(shí)選粉機(jī)效率63%。

  天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng),輥壓機(jī)型號(hào)TRP140/140,電機(jī)功率2×800kW,帶V型選粉機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī),球磨機(jī)規(guī)格φ4.2×13,主電機(jī)功率3150kW,配N-3500高效選粉機(jī)。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)量155t/h,單位電耗32.8kWh/t。該公司一線采用球磨機(jī)規(guī)格φ3.8×13,主電機(jī)功率2500kW的球磨機(jī)圈流系統(tǒng),配N-1500高效選粉機(jī),粉磨P.O42.5水泥至3810cm2/g時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)量61t/h,系統(tǒng)電耗42.3kWh/t。如換算到相同標(biāo)準(zhǔn)時(shí),聯(lián)合粉磨系統(tǒng)節(jié)電7kWh/t。

 唐山冀東水泥股份有限公司本部?jī)膳_(tái)水泥磨增加輥壓機(jī)、打散分級(jí)機(jī),保證了對(duì)磨內(nèi)粗顆粒的破碎作用,提高了磨機(jī)研磨能力,該項(xiàng)目2006年1月開(kāi)始施工,歷時(shí)4個(gè)月,完成改造任務(wù),5月份開(kāi)始投入運(yùn)行。從運(yùn)行效果看,臺(tái)時(shí)產(chǎn)量分別提高12.9%和10.3%,水泥粉磨分步電耗下降9.3%,每年節(jié)電814萬(wàn)kWh,折合標(biāo)煤2930噸。

  海螺集團(tuán)白馬山水泥廠2000t/d生產(chǎn)線原料磨亦采用φ4.6×8.5+3.5 m、2800kW的中卸烘干磨,配TLS2800高效組合式選粉機(jī),原料粉磨功指數(shù)Wi=9.6 kWh/t,生料細(xì)度R80μm=11 %,系統(tǒng)產(chǎn)量165t/h,系統(tǒng)電耗22.38kWh/t,選粉機(jī)的效率74%。兩廠的產(chǎn)量比達(dá)到100:116。

  華新水泥集團(tuán)陽(yáng)新公司5500t/d生產(chǎn)線生料粉磨采用2臺(tái)TRM3841輥磨,電機(jī)功率2240kW。原料輥磨易磨性MF=0.85,粉磨功指數(shù)Wi=12.8kWh/t,系統(tǒng)產(chǎn)量為240t/h,磨機(jī)電耗8.3kWh/t、風(fēng)機(jī)電耗7.1kWh/t、選粉機(jī)電耗0.4kWh/t,總計(jì)15.8kWh/t。如采用中卸球磨系統(tǒng)粉磨類似原料時(shí),系統(tǒng)電耗22kWh/t左右。

  越南福山水泥有限公司5500t/d生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)采用了德國(guó)萊歇公司提供的LM46.2+2C立式輥磨,主輥直徑2360mm,磨盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)24.3rpm,主機(jī)功率3400kW,選粉機(jī)LSKS66CS,裝機(jī)功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g時(shí)產(chǎn)量150t/h左右,主機(jī)電耗18kWh/t,系統(tǒng)電耗27 kWh/t左右。

  四、水泥粉磨能效對(duì)標(biāo)

  1. 水泥企業(yè)綜合能耗對(duì)標(biāo)基線

項(xiàng)   目 

國(guó)際先進(jìn)水平

國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平

全國(guó)平均水平

水泥綜合電(kgce/t)

1000~2000t/d(含1000t/d )

89

100

110

2000~4000t/d(含2000t/d )

83

90

100

4000t/d以上(含4000t/d )

80

85

95

水泥粉磨企業(yè)水泥綜合電耗(kWh/t)

60萬(wàn)t/y

34

36

40

80萬(wàn)t/y

33

35

39

120萬(wàn)t/y

32

34

38

注: *水泥綜合能耗=熟料綜合煤耗×75%+水泥綜合電耗×0.1229+2.5

  2.  不同規(guī)模水泥生產(chǎn)線粉磨工序能效指標(biāo)

項(xiàng)   

國(guó)際先進(jìn)水平

全國(guó)先進(jìn)水平

國(guó)內(nèi)平均水平

1000~2000t/d(含1000t/d )

原料粉磨(kWh/t 生料)

16

20

24

煤粉制備(kWh/t 煤粉)

24

30

32

水泥粉磨(kWh/t 水泥)

29

34

40

2000~4000t/d(含2000t/d )

原料粉磨(kWh/t 生料)

16

17

23

煤粉制備(kWh/t 煤粉)

22

23

30

水泥粉磨(kWh/t 水泥)

28

32

40

4000t/d以上(含4000t/d )

原料粉磨(kWh/t 生料)

15

16

18

煤粉制備(kWh/t 煤粉)

20

22

25

水泥粉磨(kWh/t 水泥)

28

32

40


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