現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)芻議

劉保良

（水泥廠工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)新技術(shù)研發(fā)， 山東 菏澤）

0 引言

在現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)中，需要對(duì)原材料進(jìn)行突出使用，并保證材料質(zhì)量。對(duì)于水泥工藝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，在工藝設(shè)計(jì)不斷發(fā)展的背景下，相應(yīng)領(lǐng)域也得到了較好的發(fā)展機(jī)遇，逐漸受到社會(huì)關(guān)注。當(dāng)前，水泥工藝設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)的工藝事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生一定影響，其內(nèi)容有著極高的探究?jī)r(jià)值。

1 現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)中的設(shè)備選型

第一，設(shè)備選型。通常情況下，水泥廠中的設(shè)備投資占總投資金額的40%-50%，占比相對(duì)較大。因此，在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，要盡可能在同等價(jià)位中選擇運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備，降低用于設(shè)備引進(jìn)的投資額。

第二，物料輸送。在水泥廠的生產(chǎn)實(shí)踐中，一般使用膠帶傳輸機(jī)完成物料的輸送。在條件允許的情況下，為了進(jìn)一步縮減運(yùn)輸距離，可以使用具備大傾角的膠帶傳輸機(jī)，盡可能降低氣力輸送設(shè)備的應(yīng)用次數(shù)，以此達(dá)到降低設(shè)備預(yù)轉(zhuǎn)實(shí)際能耗的效果。

第三，原料粉磨系統(tǒng)。在進(jìn)行原料粉磨系統(tǒng)的選型中，需要重點(diǎn)參考的內(nèi)容如下：原料的不同物理特性，包括含水量、易磨程度、入磨物料的粒徑等等；具有節(jié)能性與環(huán)保性；可以展開(kāi)量產(chǎn)；自動(dòng)化操作；系統(tǒng)運(yùn)行高度可靠合理。

第四，電動(dòng)機(jī)選型。目前，現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)中使用的電動(dòng)機(jī)普遍不會(huì)在額定功率下運(yùn)行，在接近額定功率下運(yùn)行的次數(shù)也相對(duì)較少。造成這一現(xiàn)象的主要原因?yàn)楣β视?jì)算公式選擇不當(dāng)、儲(chǔ)備系數(shù)大。而通過(guò)合理的電動(dòng)機(jī)選型，能夠確保電動(dòng)機(jī)始終在有效范圍運(yùn)轉(zhuǎn)，功率因數(shù)得到優(yōu)化，達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，水泥廠內(nèi)使用的交流電動(dòng)機(jī)電壓主要依托電容完成確定。

第五，燒成系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用直接影響著水泥廠的實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐，其主要又預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、三次風(fēng)管、噴煤管及篦式冷卻機(jī)等構(gòu)件構(gòu)成。

第六，收塵設(shè)備。為了在滿(mǎn)足的吸塵效果的同時(shí)減低能耗，可以使用新型脈沖袋收塵器；而在原料粉磨系統(tǒng)中，更多的使用了電用收塵器。

2 現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容探究

2.1 原料與燃料

原料的開(kāi)采、破碎等操作與原料及燃料質(zhì)量有著相對(duì)密切的關(guān)系，必須要對(duì)原來(lái)與燃料開(kāi)采加工質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)保證，以此達(dá)到生產(chǎn)出合格水泥產(chǎn)品的目標(biāo)。就當(dāng)前的情況來(lái)看，存在于市場(chǎng)中的原料與燃料質(zhì)量參差不齊，化學(xué)、物理性能也具有較大的差異性。基于這樣的情況，相關(guān)人員要更加關(guān)注原料的選擇，盡可能使用符合熟料率值、礦物組織要求的原料。與此同時(shí)，還要著重關(guān)注原料與燃料的工藝技術(shù)，結(jié)合防護(hù)措施的及時(shí)展開(kāi)避免危害物質(zhì)的擴(kuò)散。例如，無(wú)煙煤、泥煤、褐煤的腐蝕性較強(qiáng)、揮發(fā)點(diǎn)地、發(fā)熱量小且易磨性不高，有著一定危害。在生產(chǎn)中，需要第一時(shí)間清除相物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)不合格原料的及時(shí)處理，能夠降低工業(yè)設(shè)計(jì)延誤、二次浪費(fèi)等問(wèn)題的發(fā)生概率。

2.2 原料的破碎技術(shù)

在實(shí)際的水泥生產(chǎn)過(guò)程中，大部分的原料均需要提前完成破碎出處理，包括石灰石、粘土、砂巖、粉砂巖、鐵礦石、煤、熟料、石膏、混合材等等。依托原料的良好破碎，能夠?yàn)楹罄m(xù)的粉磨、輸送、儲(chǔ)存等工序的展開(kāi)提供更好條件[1]。一般來(lái)說(shuō)，泥廠破碎車(chē)間普遍設(shè)置了石灰石破碎、輔助原料破碎車(chē)間。實(shí)踐中，原煤破碎、石膏破碎等處理要結(jié)合來(lái)料情況確定。當(dāng)前，水泥廠中破碎量最大的物料是石灰石，每生產(chǎn)1 噸熟料通常需要1.3-1.5 噸左右的石灰石。

為了保證原料破碎效果，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)原料的不同完成破碎設(shè)備的選用。例如，在進(jìn)行黏土破碎時(shí)，需要使用齒輥破碎機(jī)或是沖擊式破碎；在進(jìn)行砂巖、粉砂巖的破碎時(shí)，需要使用反擊式破碎機(jī)，也可以使用顎式破碎機(jī)或是錘式破碎機(jī)；在進(jìn)行原煤的破碎時(shí)，需要使用環(huán)錘式破碎機(jī)、立軸式破碎機(jī)或是顎式破碎機(jī)；在進(jìn)行石膏的破碎時(shí)，需要使用錘式破碎機(jī)或顎式破碎機(jī)。

2.3 原料均化與預(yù)均化

1.原料（生料）的均化

對(duì)于原料的均齊性來(lái)說(shuō)，其與熟料的質(zhì)量有著極為緊密的關(guān)系，同時(shí)對(duì)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)周期、熱耗、產(chǎn)量等因素均有著較大影響。相比較來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)代大型干法回轉(zhuǎn)窯中，上述影響情況更加明顯。因此，為了確保生產(chǎn)質(zhì)量，相關(guān)人員必須要對(duì)原料展開(kāi)均化，以此達(dá)到降低原料化學(xué)成本波動(dòng)的效果，更好的保證原料化學(xué)成分的穩(wěn)定性。

2.原料的預(yù)均化

在當(dāng)前的生產(chǎn)中，原料的預(yù)均化普遍在堆料與取料過(guò)程中完成，場(chǎng)地一般為預(yù)均化堆場(chǎng)。常用的預(yù)均化堆場(chǎng)包括圓形預(yù)均化堆場(chǎng)與長(zhǎng)方形預(yù)均化堆場(chǎng)。實(shí)踐中，需要結(jié)合原料的成分波動(dòng)情況，分別完成不同種類(lèi)原料的預(yù)均化，包括硅質(zhì)原料、石灰石、燃料等?，F(xiàn)階段，也存在部分生產(chǎn)工藝實(shí)施石灰石與黏土的混合預(yù)均化。

2.4 原料粉磨

在實(shí)施原料粉磨的過(guò)程中，需要消耗大量的電能。而在水泥生產(chǎn)實(shí)踐中，生料磨制、粉煤制備、水泥制作等操作的實(shí)現(xiàn)均需要粉磨作業(yè)的支持。此時(shí)，若是使用煤作為粉磨操作燃料，則生產(chǎn)1 噸水泥普遍會(huì)消耗物料2.7-2.8 噸；若是使用電能，則根據(jù)粉磨設(shè)備的不同所產(chǎn)生的能源消耗量也存在差異，具體有：生料粉磨電耗在16-22 kW·h/t 的范圍內(nèi) ；煤磨電耗在30-35kW·h/t 左右；水泥電耗在30-40kW·h/t 之間。

在當(dāng)前的發(fā)展中，粉磨設(shè)備逐漸向著節(jié)能化的方向發(fā)展。當(dāng)前，更多水泥廠選擇了輥式磨與輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)對(duì)落實(shí)原料粉磨操作[2]。同時(shí)，要依托煤質(zhì)情況的不同使用差異性的立磨系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)用于水泥粉磨的情況并不常見(jiàn)，水泥粉磨更多的使用了輥壓機(jī)、輥式磨等具有高度節(jié)能性的粉磨系統(tǒng)。

2.5 水泥粉磨

總體來(lái)看，水泥粉磨系統(tǒng)模式較多，具體包括：輥式磨終粉磨、輥壓機(jī)圈流+管磨開(kāi)流、輥壓機(jī)開(kāi)流+管磨開(kāi)流、輥壓機(jī)開(kāi)流+管磨圈流、管磨開(kāi)流、管磨圈流、輥壓機(jī)圈流+管磨圈流等。而在當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)踐中，輥壓機(jī)圈流+管磨開(kāi)流與輥壓機(jī)圈流+管磨圈流系統(tǒng)的應(yīng)用更為廣泛。相比于其他系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，輥壓機(jī)圈流+管磨圈流的優(yōu)勢(shì)在于產(chǎn)量高且能耗低。例如，對(duì)于Ф4.2×13m 水泥磨圈流系統(tǒng)，其產(chǎn)量普遍為每小時(shí)90 噸，耗能則不低于38kW·h/t；結(jié)合輥壓機(jī)后，系統(tǒng)產(chǎn)量提升至每小時(shí)150 噸，耗能則在30-32kW·h/t 之間。

需要注意的是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥廠雖然對(duì)立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)的應(yīng)用較少，但是該系統(tǒng)的能耗低且產(chǎn)量高，因此其在水泥生產(chǎn)中的廣泛是未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。通常情況下，立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)的耗電在25-29kW·h/t 之間，且操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，有著極高的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3 總結(jié)

綜上所述，水泥工藝設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)的工藝事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生一定影響，其內(nèi)容有著極高的探究?jī)r(jià)值。在實(shí)踐中，要從原材料入手進(jìn)行質(zhì)量保證，結(jié)合原料的破碎技術(shù)、原料均化與預(yù)均化、原料粉磨、水泥粉磨的優(yōu)化，提升了現(xiàn)代水泥工藝設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，推動(dòng)水泥工藝設(shè)計(jì)的更好發(fā)揮，增強(qiáng)我國(guó)在世界工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的影響力。