日产熟料5000吨水泥生产线优化_日产5000t水泥熟料
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本文试以日产熟料5000吨水泥生产线为基准，分别对其生料、煤粉和水泥粉磨系统的选型各筛选出两种应用较广，并最具发展潜力的优化方案进行技术经济的综合比较，由此推荐出一个最佳首选系统，供正拟新建有关粉磨系统或拟对原有粉磨系统进行技改升级的用户们参考。
一、生料粉磨系统
生料粉磨系统选型优化方案，如表1所示，其中列举了两种方案，即近年在我国首先创用并处于继续完善阶段的辊压机终粉磨系统，以及已经在我国广为流行并处于成熟阶段的立磨系统。前者在我国水泥工业兴起将近4年，已经投入生产运行的约有35例，其中大多数应用于5000t/d 熟料生产线上。最初，生料辊压机终粉磨系统的单位电耗为15～16 kWh/t，与生料立磨系统的相近。但是经过系统配置设计的改进后，现今其单位电耗已下降为12～13.5kWh/t。一般来说，生料辊压机终粉磨系统的单位电耗至少比立磨系统的节省2 kWh/t 左右，加之大型辊压机（Ø2000x1600 mm）在我国的技术成熟度与运行可靠性不断提高，以及全部装备国产化配套和售后服务链的完善建立，致使生料辊压机终粉磨系统在总装机容量、设备总重、总投资和运行维修成本等多方面都比立磨系统的略胜一筹，详见表1数据。表1 生料粉磨系统选型优化方案（水泥生料细度 +80 μ
生料粉磨系统 比较项目 辊压机终粉磨系统 立磨系统
辊压机规格Ø 2000×1600 mm 磨盘直径Ø5000~5700mm 辊压机功率2×2000 kW 磨机功率3800~4200kW
排风机功率(kW)风量(m3/h)负压(Pa)2500800,000~930,000(250◦C)7000~8000 3550~4000900,000(90◦C)2000 系统总装机(kW)~7800 7780~8740 系统设备总重(t)~970 850~1100 生料总量(t/h)450~480 420~450
系统占地(m2)1820（多层厂房）1450（露天）
系统总投资（万元）4700 5300~5700 年均单位电耗kWh/t 12~13.5 13~15 年均维修费元/t生料 0.3 0.5
年均电费元/t生料 8.4~9.45 9.1~10.5
虽然生料立磨系统至今仍不失为一种应用最广和颇具优越性的粉磨系统，但是考虑到生料辊压机终粉磨系统的发展潜力，对于新建或原有球磨机技改的生料粉磨系统，笔者建议首选辊压机终粉磨系统为宜。
生料辊压机终粉磨系统与立磨系统相比有一点美中不足的是，其设备较多，系统较复杂，运行可靠性稍差；尤其是生料综合水分高于5%时，还须往选粉机中通入热风，不能像立磨那样简便处理。好在我国的水泥原料综合水分大都小于4%，不致有碍生料辊压机终粉磨系统的推广应用。
应该说明，表1中生料立磨系统中包含有进口和国产两种立磨，随着国产立磨在设计制造和配套件等方面的改进，其装机容量、装备总重和投资等是有一定下降空间的。亦就是说，立磨系统仍然具有相当竞争力的。这也是笔者同时推荐上述两亇生料粉磨系统选型优化方案，但以辊压机终粉磨系统为首选的理由。
二、煤粉制备系统
煤粉制备系统选型优化方案，如表2所示。我国采用风扫式球磨制备水泥窑所需用的煤粉已有半个多世纪的历史，技术熟练习惯，有关装备也不断有所改进。因而时至今日风扫式球磨仍是我国水泥工业煤粉制备系统的传统选择，几乎达到100%；只有少数海外总承包的水泥工程项目，因业主要求而选用进口煤粉立磨的案例。表2 煤粉粉磨系统选型优化方案
煤粉粉磨系统 比较项目 立磨系统 风扫式球磨系统
磨盘/磨辊直径(m)2.25/1.75 球磨规格(m)Ø 3.8 ×（7+2.5）
立磨功率(kW)800 风扫磨功率(kW)1600 排风机(kW)420
系统总装机(kW)1320 2040 系统设备总重(t)400~430 460 煤粉产量t/h 35~40 35~40
细度 + 80μ筛余（%）8~12 3~12
系统占地（m2）380（露天）500（多层厂房）
系统总投资（万元）2300 1800 年均单位电耗kWh/t 26~32 36~43 年均维修费元/t煤粉 1.0~1.2 2.0~2.4 年均电费元/t煤粉 18~23 25~30
但是在我国的火力发电行业立磨早已是其煤粉制备的首选。国产煤粉立磨在设计制造、备配件与售后服务等方面均已成熟可靠。水泥工业依靠我们自已现有的技术装备能力完全可以研发完善水泥行业专用的煤粉立磨系统。因为对煤粉制备系统来说，立磨系统毕竞在单位电耗和维护费用等方面均优于风扫式球磨。过去30多年，水泥工业因忙于首先要对水泥窑、生料磨和水泥磨等主机的改进研发，升级换代，无暇顾及煤磨。现在应该是到了提升煤磨系统的时候了。所以笔者建议，今后我们在煤磨选型时宜首选立磨为宜。这与国际上的技术发展趋势相吻。据统计，2010年度世界(除中国大陆外)新建水泥厂，在煤粉制备系统选型中立磨的采用率为80%以上。立磨系统将取代风扫式球磨的发展趋势已十分明显。我们中国理应赶上，而且是完全可以又不难实现的。
三、水泥粉磨系统
水泥粉磨系统选型优化方案，如表3所示。100多年以前，自从我国采用回转窑生产水泥熟料以来，水泥生产的最后一道工序——水泥粉磨始终没有离开过球（管）磨机，它们一直是我国水泥粉磨唯一的不可或缺的主机。早期的开流式小型球（管）磨机尽管粉磨效率极低，能耗有效利用率仅有3～5%，水泥粉磨单位电耗高达50～60kWh/t，但因别无选择，要把熟料粉磨到相当的细度则非它莫属。随着水泥厂生产规模的不断扩大，虽然水泥球磨机的规格及其单机产能均有较大提升，同时对球磨机也有诸多改进。但是人们始终未能摆脱球（管）磿机高电耗、高金属（钢球、衬板、隔仓板等）消耗的束缚。在这种境况下，人们无可奈何地忍受了半个多世纪。直到上世纪六十年代，欧美发达国家首次研发了选粉机，开始试验采用圈流球磨机取代沿袭了70多年的开流球（管）磨机。当时，虽然圈流球磨的粉磨效率提高不少，水泥单位电耗相应地下降了20%左右，可达40～45kwh/t。但是却因圈流球磨水泥颗粒组成、标准稠度需水量、凝结时间、抗压抗折强度，以及混疑土塌落度、流动性与施工性能等诸多技术数据相对于开流管磨水泥有所差异。原有的施工习惯一时似乎有些不太适应，于是在欧美建筑和水泥行业掀起了一场水泥粉磿宜坚持“开流”抑或逐步转向“圈流”的大辩论。两种不同观点都列举了大量的工程实践资料和数据，前后争论了10年，共发表了60余篇重量级的文章和论文。最后到1975年左右，由于工程技术的发展进步以及建筑施工公司对圈流球磨水泥性能的逐渐习惯适应，这场辨论才以圈流球磨水泥的被广泛认可与推广而告终。因为综合全社会的最终经济效益来考量，圈流球磨水泥显然优于开流管磨水泥。为了拘泥于建筑公司的施工习惯而妨碍水泥粉磨节能新技术新装备的发展应用，这无疑本末倒置，有违科学进步优胜劣汰的事物客观发展规律。
之后圈流球磨水泥粉磨系统在国际水泥界广泛地盛行了近20年。我国水泥工业在上世纪80年代初，时值国家改革开放伊始，很自然地接受了当时的先进技术，水泥圈流球磨系统。一直到本世纪初，又开发采用了辊压机＋球磨机的水泥预粉磨系统，或半终粉磨系统，或联合粉磨系统等。这类系统比水泥圈流球磨的效率高、水泥单位电耗低，在我国的应用很成功，已经成为水泥粉磨系统的主要型式，采用颇广。表3 水泥粉磨系统选型优化方案
比较项目 水泥粉磨系统 立磨系统 辊压机+球磨系统
P.O 42.5水泥，比表面~330 m2/kg P.O 42.5水泥，比表面~330 m2/kg 水泥产量：150~220 t/h 水泥产量：180~200t/h 磨盘直径: Ø 4200~5600 mm 辊压机规格：Ø 1600×1400mm 磨机装机功率：3200~5200kW 辊压机功率：2×1120 kW
排风机功率1500~2200kW 风量450,000～685,000m3/h 负压7200～8300 Pa 球磨机规格：Ø 4.2×13m球磨机功率：3550kW 系统总装机(kW)5200~7400 kW 7320 kW 系统设备总重(t)700~860 t 960t
系统占地(m2)1650（露天）2550（多层厂房）
系统总投资（万元）4300~4600 ~4550 年均单位电耗kWh/t 29~31 30~33 年均维修费元/t水泥 1 2
年均电费元/t水泥 20.3~21.7 21~23.1
话说1990年左右，水泥立磨在欧美发达国家显现了其省电、消耗金属耐磨材料少、系统简单紧凑、占地小、可以露天设置、土建费用较低、水泥品种的改变很便捷、可以灵活准确地调节水泥的颗粒组成、自动化程度高、运转率和可靠性高、操作管理方便等一系列优势。其唯一缺陷就是立磨水泥的颗粒组成、需水量、混凝土施工性能等与圈流球磨水泥的稍有差别。这种情况与欧美国家在上世纪60～70年代所发生的球磨水泥“开流”与“圈流”之争何其相似。虽然开始采用水泥立磨时也曾有过所谓水泥“施工性能”之争，但是鉴于历史的经验，加以立磨设计和操作多种调节手段的有效措施，基本上足以克服立磨水泥的“缺陷”，使得立磨水泥各方面的性能均可以与球磨水泥相媲美。所以到2000年水泥立磨已完全被欧美市场所接受，基本取代了圈流球磨成为顺理成章之事。然而在本世纪初，当水泥立磨开始介绍到我国市场时，因为我国水泥界没有经历球磨水泥“开流”和“圈流”之争的过程。因而有不少同仁难免把立磨水泥与球（管）磨水泥的些许性能差别估计得过于严重，再加上某些施工单位为固守其原来的习惯而进行的若干宣染，以致在一定程度上延缓了水泥立磨在我国推广的进程。
其实早在2005年我国首台现代水泥立磨已在当时的云南东骏水泥公司的5000t/d生产线上成功投产，该厂前后经历了3～4个月与施工单位的相互磨合适应，其生产的立磨水泥随即成为昆明市场上最受欢迎的水泥，一直享誉至今。缘于各种因素的巧合，可惜这一有力的工程实践的正面信息未能及时传播；反而是某些半工业半试验室的实验所得出的负面信息在我国东南沿海地区被广为流传。阴错阳差延误了一段时间。即使这样，先进的技术装备总是要不停地发展壮大的，至今我国已投产的水泥立磨已超过了100台，其年产P.O42.5水泥近1亿吨，约占全国42.5级水泥总量的15～20%，市场对立磨水泥的适应性与欢迎度日益上升。大量的工程实践足以打消各种疑虑（如果还有的话），充分显示了水泥立磨的技术经济优越性。同时也为水泥立磨在我国进一步的推广打下了坚实的基础。笔者对水泥粉磨选型的推荐为首选立磨系统。
表1：历年新建水泥项目各种（生料、煤、水泥、矿渣）立磨选用率（%）增长表现 粉磨物料 国际（不含中国）中国大陆
年 度
2000 2005 2010 2000 2005 2010 生料 35 90 85 0 70 80 煤 60 75 80 2 5 12 水泥 15 45 70 0 2 8
矿渣 1～2 80 93 0 65 85
图1：历年新建水泥项目各种（生料、煤、水泥、矿渣）立磨选用率增长示意
表2：2000～2012年各供应商在我国销售的立磨台数粗略统计 用户 粉磨物料 合肥院 天津院 国内其他厂商 进口 合计
水泥厂 生料水泥（或兼磨矿渣）煤 30025162 1203016 1801020 25035 850100198 钢铁厂 矿渣 90 120 20 110 340
表3：天津院立磨应用业绩（台数）
物料 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 合计
生料 1 2 6 15 20 36 11 18 109 矿渣 1 4 12 6 22 30 36 111 水泥 3 2 3 19 27 煤 1 1 1 6 2 5 16 石灰石 2 3 1 1 7
合计 3 5 13 28 35 62 45 79 270
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