基于水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗途徑的分析

陳憶紅 郭瑞廣 李偉洋

（濮陽同力水泥有限公司，河南 濮陽 457000）

水泥加工生產(chǎn)時(shí)，粉磨是較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其耗電量最高，約占生產(chǎn)總耗電量的65%。所以，企業(yè)如何提升水泥粉磨工作效率、減少電量消耗，是各大水泥廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗最為重要的一部分。陶瓷球具有密度低、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其密度只是鋼球二分之一。當(dāng)填充率相同時(shí)，磨機(jī)的裝載量大幅度下降，會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)運(yùn)行電流降低，進(jìn)而減少電力消耗量。

由此說明，同等填充率情況下，運(yùn)用陶瓷研磨體可以有效節(jié)電，通過減少裝載量也可以達(dá)到相同目的。下文通過對(duì)TL公司的鋼球進(jìn)行陶瓷研磨體替換，分析粉磨系統(tǒng)的節(jié)能途徑，研究粉磨系統(tǒng)球磨機(jī)與輥壓機(jī)的匹配。

1 實(shí)驗(yàn)方法

TL公司生產(chǎn)水泥的兩條生產(chǎn)線使用Ф170-140輥壓機(jī)、N-4500選粉機(jī)以及Ф4.2m×13m水泥磨建立聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，其中，輥壓機(jī)功率2×1 200kW，一倉、二倉均使用高鉻鋼球，主機(jī)功率達(dá)到3 550kW。一號(hào)生產(chǎn)線用陶瓷研磨體替換鋼球，二號(hào)生產(chǎn)線減少鋼球裝載量，以此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

一號(hào)生產(chǎn)線具體改造內(nèi)容為：將一倉的隔倉板后移約1.25m，長(zhǎng)度改為3.75m，調(diào)整一倉的鋼球級(jí)配（見表1）；將二倉的有效長(zhǎng)度縮短到8.75m，并將鋼球替換為陶瓷球（見表2）。

表1 一倉改造前后磨機(jī)裝載情況

表2 二倉改造前后磨機(jī)裝載情況

二號(hào)生產(chǎn)線的一倉和二倉有效長(zhǎng)度分別為2.5m和10m，鋼球裝載量由220t下降到177t（見表3）。

表3 二號(hào)生產(chǎn)線磨機(jī)裝載情況

2 改造實(shí)際效果

一號(hào)生產(chǎn)線主要生產(chǎn)P·O42.5級(jí)別水泥，將鋼球替換為陶瓷研磨體，持續(xù)運(yùn)行生產(chǎn)6個(gè)月左右。

2.1 水泥的生產(chǎn)品質(zhì)

替換成陶瓷研磨體后，水泥的各基本指標(biāo)均未出現(xiàn)較大參數(shù)變化，強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。水泥比表面積與篩余未出現(xiàn)較大變化，稠度需水量變化均在正常范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；水泥3d和28d強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 臺(tái)產(chǎn)的生產(chǎn)影響

替換后，P·O42.5的水泥生產(chǎn)有所降低，由于陶瓷研磨體密度相對(duì)較小，研磨能力較弱，導(dǎo)致磨機(jī)臺(tái)產(chǎn)減少，平均降幅保持在15%。

2.3 對(duì)水泥單位的能耗影響

將鋼球替換為陶瓷研磨體后，水泥磨工序的電耗降低，幅度在25kWh/t，平均電耗在28.0kWh/t，由此表明，生產(chǎn)線電耗優(yōu)于32kWh/t的相應(yīng)水平。

3 降低裝載量的效果

二號(hào)生產(chǎn)線正常鋼球裝載量為220t，改造后下降至177t，二號(hào)生產(chǎn)線同樣生產(chǎn)P·O42.5水泥，低載量生產(chǎn)6個(gè)月。

3.1 水泥的生產(chǎn)品質(zhì)

鋼球裝載量減少后，水泥各基本指標(biāo)均未出現(xiàn)較大參數(shù)變化，強(qiáng)度均能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。水泥比表面積與篩余均沒有明顯變化，稠度需水量變化均在正常范圍內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求；水泥3d和28d的強(qiáng)度為26.7MPa、50.3MPa，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 臺(tái)產(chǎn)的生產(chǎn)影響

鋼球裝載量減少后，臺(tái)產(chǎn)平均生產(chǎn)量為246t/h，與一號(hào)生產(chǎn)線粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)量基本一致。由此表明，鋼球的研磨特性較高，減少鋼球裝載量能夠確保高產(chǎn)能。

3.3 對(duì)水泥單位的能耗影響

鋼球裝載量減少后，二號(hào)生產(chǎn)線電耗為29.2kWh/t，遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)先進(jìn)指標(biāo)。

4 節(jié)能降耗分析

4.1 主機(jī)的電耗分析

通過運(yùn)用以下兩種方法：一是鋼球替換為陶瓷研磨體，二是減少鋼球裝載量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工序產(chǎn)生電耗明顯少于正常裝載量，表4是兩種方法的具體電耗情況。

表4 主機(jī)電耗的狀態(tài)

表4結(jié)果顯示，運(yùn)用上述兩種方法可減少磨機(jī)電耗，兩種方法的電耗均下降到10kWh/t，下降幅度保持在18%。兩種改進(jìn)方法全部提升了輥壓機(jī)功率，并將電耗提升到8kWh/t左右，提升近11%。一號(hào)生產(chǎn)線的輔助機(jī)械設(shè)備改進(jìn)前的電耗是5.5kWh/t，改造后是5.9kWh/t，前后區(qū)別不大；二號(hào)生產(chǎn)線通過減少裝載量后，其輔助機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的電耗為6.9kWh/t，沒有統(tǒng)計(jì)改進(jìn)前的二號(hào)生產(chǎn)線主設(shè)備電耗。

由此可知，輔助用的相關(guān)設(shè)備所產(chǎn)生的電耗，在生產(chǎn)中占比較小。改造后，電耗有效減少的原因是磨機(jī)本體電耗下降，而磨機(jī)與輥壓機(jī)均得到有效改進(jìn)和優(yōu)化。

4.2 輥壓機(jī)與磨機(jī)的做功情況

輥壓機(jī)與磨機(jī)所產(chǎn)生的電耗在19kWh/t左右，在工序電耗中占70%。一號(hào)線將鋼球替換為陶瓷研磨體后，輥壓機(jī)與磨機(jī)的做功比提升到0.7以上；二號(hào)生產(chǎn)線減少裝載量后，輥壓機(jī)與磨機(jī)的做功比仍保持在0.7以上。

輥壓機(jī)可以降低物料的顆粒大小，把塊狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)粉形狀。另外，還能使受擠壓的物料內(nèi)部產(chǎn)生晶格裂紋，進(jìn)一步提升物料自身的易磨特性。粉磨的整個(gè)系統(tǒng)中，輥壓機(jī)是非常重要的粉磨設(shè)備，其對(duì)粉磨系統(tǒng)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有直接影響。

球磨機(jī)內(nèi)的研磨體是為更有效擠壓與磋磨相應(yīng)物料，其主要工序是讓點(diǎn)和點(diǎn)有一定接觸，但做功效率較低，而輥壓機(jī)則是面和面接觸，做功效率相對(duì)較高。研究表明，輥壓機(jī)的工作效率是球磨機(jī)的2倍，而將鋼球替換為陶瓷球、減少鋼球裝載量均可有效減少球磨機(jī)做功，進(jìn)一步提升了輥壓機(jī)的做功比，更利于系統(tǒng)節(jié)能降耗。

5 結(jié)束語

通過上述分析可以看出，改進(jìn)后生產(chǎn)的水泥均能達(dá)到原有標(biāo)準(zhǔn)，降低鋼球裝載量未對(duì)臺(tái)產(chǎn)的產(chǎn)量產(chǎn)生很大影響，且電耗優(yōu)于行業(yè)先進(jìn)水平。通過分析總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）減少裝載量以及鋼球替換為陶瓷研磨體的方法，可以有效減少系統(tǒng)能耗。

（2）鋼球替換成陶瓷研磨體后，水泥的生產(chǎn)量下降到217t/h，下降幅度約為15%，電量的消耗下降至2.5kWh/t，具有較強(qiáng)的節(jié)能效果。

（3）減小鋼球裝載量后，水泥的生產(chǎn)量大約在246t/h，其對(duì)臺(tái)產(chǎn)產(chǎn)生的影響較低，而電耗則下降至29kWh/t左右，最低時(shí)為27.4kWh/t，明顯優(yōu)于當(dāng)前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（4）減少裝載量以及鋼球替換為陶瓷研磨體的方法，能改變輥壓機(jī)與磨機(jī)的做功比，并將做功率提高到0.7以上，減少系統(tǒng)的工序電耗。

（5）減少裝載量和將鋼球替換為陶瓷研磨體兩種方法均顯示出：聯(lián)合粉磨系統(tǒng)輥壓機(jī)的實(shí)際配置偏小，輥壓機(jī)與磨機(jī)的匹配仍有優(yōu)化空間。