生料配煤量對粉磨電耗的影響

全黑生料中，煤是一種既作燃料也作配料組分的特殊原料。各廠在配制生料時(shí)，往往只注重其煅燒所需的熱量，而對作為原料可能產(chǎn)生的不利于粉磨的因素如易磨特性、配入量等等，則未引起足夠重視。這些因素中，尤以配入量對粉磨的影響最大。實(shí)測表明，在使用比原料難磨的燃料時(shí)，配煤10%～20%，生料粉磨電耗通?？稍龃?0%～50%以上。本文對此進(jìn)行了試驗(yàn)對比，同時(shí)提出改善措施供生產(chǎn)參考。

1　影響因素與結(jié)果分析

　　
1.1　配煤量
　　實(shí)際生產(chǎn)中，全黑生料的配煤量一般都在圖1所示的范圍，即10%～20%之間。按照這一范圍，采用GB9964<水泥原料易磨性試驗(yàn)方法>分別取配煤量5%、10%、15%和20%進(jìn)行配料粉磨試驗(yàn)，測定當(dāng)量所需的單位粉磨電耗Wi，并用于磨機(jī)產(chǎn)量和電耗計(jì)算，以此論證不同配煤量對粉磨的影響程度。試驗(yàn)結(jié)果如表1。
　　

　　圖1　黑生料配料范圍

　　表1試驗(yàn)得出:石灰石及其配料隨著煤的摻入，Wi即發(fā)生變化。在配煤量≤5%時(shí)，變化尚不明顯，當(dāng)配煤量≥10%左右時(shí)，以此為分界點(diǎn)，電耗開始驟增，呈直線上升狀態(tài)，配煤量為10%、15%和20%的配料，Wi值分別增大近20%、30%和50%以上。表1中，兩組以石灰石單摻煤的配料，排除了其他組分的干擾，因此，其電耗的增大部分完全是由煤所致。在多組分配料中，煤的影響將受多組分干擾而變得較為復(fù)雜。某些原料如粘土、砂巖、鐵粉或爐渣等的配入可起到一定的改善作用，而高摻量的礬土、鐵礦石以及鋼渣、礦渣類難磨原料，則可加劇其影響程度。盡管如此，受煤影響的Wi試驗(yàn)值成正比增大這一結(jié)果卻是相同的。表1中兩組配煤量相近的多組分配料，其粉磨電耗就存在著差別，以鐵礦石配料的一組偏大。然而，該摻量下的鐵礦石對粉磨的影響極其有限，單摻的試驗(yàn)結(jié)果僅增大1%左右，摻10%以上的煤導(dǎo)致的Wi增幅則達(dá)20%～70%。上述各組試驗(yàn)在定性和定量上都具有明顯的規(guī)律。表2所列部分廠的生料實(shí)測結(jié)果，也可看出有一致的規(guī)律。

1.2　煤質(zhì)
　　通常意義上的煤質(zhì)泛指包括熱值在內(nèi)的各項(xiàng)理化指標(biāo)。這些指標(biāo)在很大程度上決定了煤的粉磨難易程度，即易磨性。目前我們采集到國內(nèi)幾種煤的易磨性Wi在16～30kWh/t之間，其中，山西潞安煤為16.28kWh/t，安徽省淮南煤為22.16kWh/t，河南平頂山煤為30.59kWh/t。其中的最大差值幾近半數(shù)，必然會(huì)影響到生料的粉磨效果。
　　由表3可見，在石灰石中分別配入不同Wi值的煤，即便配入量相同，其試驗(yàn)結(jié)果也發(fā)生改變，以Wi值較低的煤配料相對易磨，在表列范圍內(nèi)，兩者所需的粉磨電耗相差7%～10%?？梢?，煤質(zhì)和配入量的共同作用，是構(gòu)成黑生料粉磨電耗偏高的主要原因。同時(shí)也說明生產(chǎn)中在配制黑生料時(shí)，若選用Wi較低的煤配料，對控制配入量引起的粉磨電耗的大幅度增加，可起到一定的改善作用。

1.3　影響結(jié)果分析
　　上述影響因素，最終導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)中的磨機(jī)產(chǎn)量降低，粉磨電耗增大。根據(jù)邦德公式，并引入實(shí)際生產(chǎn)工藝和設(shè)備參數(shù)(C₁～C₆)，可求得不同試驗(yàn)值與工業(yè)值的變化關(guān)系:
　　
式中:Q——磨機(jī)產(chǎn)量，t/h；
　　η——磨機(jī)傳動(dòng)效率，η=0.95；
　　P₈₀——80%通過的產(chǎn)品粒徑，μm；
　　F₈₀——80%通過的入磨物料粒徑，μm；
　　C₁——磨機(jī)直徑D的修正，C₁=(2.44/D)^0.2；
　　C₂——干法閉路粉磨時(shí)的修正，C₂=1.30；
　　C₃——干法開流粉磨時(shí)的修正，C₃=1.04～1.70；
　　
　　由式，按Φ2.4m生料磨干法閉路粉磨，裝機(jī)功率N=560kW，入磨粒度F₈₀=15mm，產(chǎn)品粒度P₈₀=92μm進(jìn)行修正并計(jì)算，不同Wi試驗(yàn)值對磨機(jī)產(chǎn)量和電耗的影響結(jié)果見表4。

　　計(jì)算可知，相同生產(chǎn)條件下，隨Wi試驗(yàn)值的增大生料磨產(chǎn)量近似于同比降低，粉磨電耗的增大比例則相對較大。當(dāng)生料Wi值按16.7%遞增時(shí)，磨機(jī)產(chǎn)量以>10%速率降低，而粉磨電耗則以>20%的速率增大。實(shí)測各廠黑生料的Wi值絕大部分均處于表4中的高位，相對于石灰石的增大幅度也接近表列水平，因此，煤質(zhì)和配煤量對生產(chǎn)的影響顯而易見。

2　改善措施

　　
2.1　粉磨工藝和設(shè)備
　　采用先進(jìn)的粉磨工藝及設(shè)備如擠壓機(jī)是消除上述影響的最有效的方法。實(shí)測表明，擠壓機(jī)高產(chǎn)節(jié)能效果，得益于其粉碎機(jī)理所決定的大幅度改善物料粉磨特性的作用。表5列出兩種不同粉碎方式的試驗(yàn)對比。

　　結(jié)果表明，水泥各種原料經(jīng)擠壓打散后，易磨性得以顯著改善，其粉磨所需的電耗均低于用傳統(tǒng)的顎式破碎機(jī)或錘式破碎機(jī)預(yù)粉碎的系統(tǒng)，達(dá)30%～60%，此值同擠壓機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的節(jié)電效果完全一致。即使是較為難磨的水泥熟料，擠壓后的Wi值也僅相當(dāng)于石灰石的最低水平而達(dá)到良好的易磨狀態(tài)。因此，黑生料粉磨電耗受煤影響的因素，完全可通過擠壓機(jī)的節(jié)能作用得以消除。此項(xiàng)技改需投資較大，但從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看，這是提高立窯廠綜合效益的根本途徑。
2.2　配料方式
　　對大多數(shù)立窯廠而言，采用半黑生料配料，控制配煤量在5%左右，也許更為簡單、直接。因此，生產(chǎn)中采用少配難磨的煤，配用易磨煤的方法來制備半黑生料或黑生料并相應(yīng)調(diào)整其燒成工藝，可顯著節(jié)省粉磨電耗。

3　結(jié)語

　　實(shí)測和上述試驗(yàn)均一致證明，在采用難磨燃料情況下，生料配煤量愈高，粉磨所需的電耗愈大。其改善措施最有效的方法是采用擠壓粉磨系統(tǒng)，通過配煤量的改變或采用易磨燃料也可顯著節(jié)電。
　　本文試驗(yàn)結(jié)果，也對煤的粉磨作用提出了不同解釋。傳統(tǒng)觀點(diǎn)一直認(rèn)為:煤具有助磨作用。試驗(yàn)結(jié)果與之并不盡然。當(dāng)采用的煤本身Wi為16～30kWh/t，高于常規(guī)水泥原料及其配料，其低值已接近于熟料的粉磨難度，高值更難粉磨；隨著煤的加入量增大，生料粉磨電耗即開始增大，至于采用Wi值小于16kWh/t的煤時(shí)，是否也有上述同樣結(jié)果，尚需采集該類煤試驗(yàn)后才能確定。