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水泥粉磨站

水泥粉磨站

水泥粉磨站是将水泥生产中的最后成品阶段单独独立出来而形成的水泥成品生产单位。该阶段将水泥熟料加入适量的混合材料进行粉磨,产出成品水泥。水泥的生产,一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序。硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性,是以石灰石和粘土为主要原料,经破碎、配料、磨细制成生料,然后喂入水泥窑中煅烧成熟料,再将熟料加适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。   
水泥生产的布局是在矿区建立水泥熟料生产线,在靠近水泥销售市场建立水泥粉磨站,以减少运输成本。如果把熟料生产线建在城市附近,每生产1t熟料,需要1.6t左右的水泥生料,要增加60%的运输成本。如果把水泥粉磨站和熟料生产线一起建在矿山,由于混合材大部分是城市产生的废渣,这些混合材要运到建在矿山附近的水泥厂里,磨成水泥后再运到城市,增加了运输成本。因此,熟料生产线要建在矿山附近,水泥粉磨站要建在市场附近。水泥粉磨站是一个具有绿色效益的产业。编辑本段概述  按全国工业产品生产许可证办公室2007.4.4公布的《水泥产品生产许可证实施细则》(以下简称细则)1.3.4规定:水泥企业按生产工艺划分为水泥厂、熟料厂、粉磨站和配制厂四种类型。粉磨站包括:水泥粉磨、水泥均化及配制、水泥包装及散装生产工序的企业。   

1 粉磨站的选址
  水泥企业的布局,一般是在靠近原料矿区建立水泥熟料生产线,在大中城市附近也就是靠近水泥销售市场建立水泥粉磨站,这样可以减少运输成本。如果把熟料生产线建在城市附近,由于每吨熟料约需1.6吨生料,就需要增加60%的运输成本。反之,如果把粉磨站和熟料生产线一起建在原料矿区附近,由于混合材大部分是城市产生的废渣,这些混合材要运到建在矿区附近的水泥厂里,粉磨成水泥后再运到城市使用,又增加了运输成本。因此,在城市附近建设粉磨站有其节约运输成本的社会经济效益。所以,近些年来,许多大中城市周围建立了水泥粉磨站。
2 工艺流程及主机设备
  实现年产60万吨水泥的工艺流程,可以采用:   
方案一:辊压机+Φ3.2×13m球磨机;   
方案二:Φ3.8×13m闭路磨;   
方案三:熟料细碎机+Φ3.2×13m球磨机。   甲级设计院一致的意见是采用方案一,理由是:   (1)辊压机是自上世纪八十年代中期引进的技术,历经二十多年的消化改造,实践证明是一种先进成熟的预粉磨工艺技术。   (2)采用辊压机可以大幅度提高磨机产量,从而减小磨机使用规格,较大幅度降低磨机采购费用。Φ3.2×13m球磨机是边缘传动磨,每台260~265万元,Φ3.8×13m球磨机是中心传动磨,每台480~485万元。两者差价达220万元。   (3)采用辊压机可以显著节电并增大水泥中混合材掺加比例,延长磨内装置的使用寿命,从而降低水泥制造成本,提高粉磨站效益。   (4)采用辊压机可以大幅度降低球磨噪音,利于生产一线工人身心健康。据合肥院专家介绍,由于熟料经辊压后,球磨机所配钢球可由空90或100mm降为直径60mm以下,磨机噪音可由原100~110分贝降到70或60分贝以下。   方案二的优点是系统维护简单,该系统磨机甚至被称为“傻瓜磨”,但吨水泥电耗一般在35~36kWh左右,没有运行成本低的优势,缺乏市场竞争力。相较之下,方案一毕竟增加了辊压机系统,运行维护复杂性增加。但据我们调研结果:辊压机故障集中表现在液压系统和辊面磨损两个方面。前者采用国外元件后稳定性大为提高,后者一般运行6000~7000小时(一年)才需要对辊面堆焊(一些采用低谷电生产的厂家,在每天避高峰期间固定抽出两小时打开辊面检查,见辊面有磨损点就及时堆焊效果更好)。一般方案一系统运转率可以达到72%以上。   方案三为一些省级水泥设计院和私企性质的设计单位乐于推荐,但业主往往担心细碎机的破碎效果和运行稳定性。细碎机往往被推荐的有华氏磨、冲击式细碎机、球破磨,据介绍有较好的运行稳定性。球破磨在理论上分析只能提高系统产量,不能降低电耗。这一分析结论在安徽省巢湖市一家使用球破磨的粉磨站得到验证:该企业用球破磨配Φ3.2×13m开路磨,球破磨系统功率近360 kW(其球破磨320kW,其余为除尘和输送设备功率),运行后系统台时产量提高6~8吨。

3 辊压机系统配置
  辊压机的配置可分“辊压机+打散机”和“辊压机+V形机”两种。   按合肥院的介绍,辊压机配置打散机,Φ3.2×13m球磨机配套的应是HFCG120×50系统,而采用V形机配置的辊压机就要增大一一规格。虽然系统产量可以提高15%左右,但投资要增加,吨水泥电耗也要增加1~2kWh。但辊压机+V形机配制由于V形机没有运动部件,运转率高于辊压机+打散机配置,运行维护也更简单,其分离分级效果也优于打散机。另有介绍,采用配置如果引入热源(另建热风炉等设施),可以同时烘干矿渣,进系统矿渣水分在10%以下没有问题。   南京一公司介绍,选择辊压机配置的依据是看熟料的温度。如果熟料温度不高,可以选择辊压机配置打散机。反之,宜采用辊压机+v形机配置。

4 辊压机系统维护维修
  辊压机忌铁器进入,一旦进入会严重损伤辊面。因此,进辊压机的物料必须安装除铁器和金属探测器。前者直接除去铁器,后者检测除锰钢等非磁性金属件如锰钢件后,人工除去。   对于辊压机系统在运行中维护维修难度及费用,合肥水泥院专家介绍:日常运行中只需注意确保润滑并紧地脚螺栓即可,能保证90%以上的运转率。运行一个周期6000小时(一般8000小时)堆焊一次辊面,约花费20000元左右。运行五个周期以后,需要更换轴套,约花费30万元。   打散机中的风轮一般3个月堆焊一次,如果用耐磨焊条堆焊,寿命会更长。V形机中的冲击板现有的做成抽屉式结构,方便更换。值得一提的是,该系统循环风机风叶必须采用耐磨技术,否则磨损很快。

5 球磨机工艺流程
  对于球磨机是选择开路还是闭路,各单位意见不一。海螺设计院认为应选闭路流程,开路磨出磨水泥质量适应性不好,主要是水泥温度高混凝土搅拌站不欢迎。合肥院认为开路流程水泥标准稠度用水量低,搅拌站欢迎。南京两家公司都认为就粉磨工艺流程的先进性而言,肯定是闭路流程优于开路。但具体到规格Φ3.2×13m这种磨机,长径比较大就是为开路流程设计的。一公司认为如果采用闭路流程,磨机长度宜减少到11m。   事实上,调研中一资深水泥专家介绍:发达国家在上世纪八十年代就停止关于球磨机开闭路的争论,而转向采用闭路流程了。某大院极力推销他们的开流高细磨实源自丹麦,可是到了上世纪九十年代,丹麦人自己都不做开流磨而转向闭路流程磨了。水泥的生产应该向精细化方向发展,发达国家一个粉磨站最多能生产70多个品种的水泥,全靠闭路流程调整。我国华南理工学院在广东局部主张采用开路流程磨,北方绝大部分主张采用闭路流程。   其实相对于闭路磨,开路流程磨机只是投资省些,维护管理方便。但闭路磨调整方便,对原材料品质变化及水分的适应性更强些。新建粉磨站,从数家熟料生产企业购买熟料时,熟料易磨性必然不同,此时闭路磨产量及出磨水泥细度因易于调节而变化不大,比开路磨有优势。而当入磨物料综合水分超过1.5%时,开路磨产量下降幅度较大。如我单位拟建的粉磨站,将来生产的水泥,一方面是出售给混凝土搅拌站,另一方面是本公司内部用于生产水泥混凝土轨枕。这两者对水泥细度的要求正好相反:前者不能太细。否则水泥与混凝土中减水剂的适应性不好。后者不能太粗,否则水泥早强上不来,影响水泥轨枕早期强度。这样的水泥细度需要,只有在闭路流程中调整才方便。   一些推荐采用开路流程磨的专家认为,开路流程磨出磨水泥因为具有比闭路磨更宽的粒径分布,因而标准稠度需水量更低,混凝土搅拌站欢迎。对此,资深水泥专家认为,闭路流程磨完全可以通过调整选粉机的办法来调整出磨水泥粒径。我国选粉机产业有一种片面追求高选粉效率的倾向,不好!选粉效率在70%左右即可。第一代选粉机有约30%合格细粉进入粗粉;第二代选粉机有约20%~25%合格细粉进入粗粉;第三代选粉机只有约5%~8%合格细粉进入粗粉。可以调整选粉效率,使约14%的合格细粉进入粗粉。这样闭路流程磨的出磨水泥的粒径分布变宽,标准稠度需水量因之得到改善。但磨机产量会下降,可同时进行磨内改造及研磨体级配调整使磨内物料流速变慢,加大循环负荷来提高磨机产量。事实上影响水泥标准稠度需水量的因素很多,水泥粒径分布只是一个方面。关于这个问题的详细论述,可参见笔者的另外一篇文章《浅谈水泥标准稠度用水量对混凝土用水量的影响》。   至于开路磨水泥温度,一般人可能认为粉磨站不存在这个问题,在线水泥企业出磨水泥温度容易高。其实,笔者调研的一些采用辊压机+Φ3.2×13m开流磨企业,冬季出磨水泥温度都大致在120℃,夏天则高达140℃。另一在线辊压机+Φ3.8×13m开路磨,投产后竟因磨内温度高导致轴瓦温度高而致磨机跳停。资深水泥专家介绍,发达国家都控制出厂水泥温度,我国很快也会控制。笔者通过学习,总结出出厂水泥温度高的四大缺点:与混凝土中减水剂的相容性不好;容易导致混凝土早期裂缝;易导致石膏脱水水泥假凝;易使水泥标准稠度需水量升高。因此,新建粉磨站球磨机系统采用开流系统实为不明智。采用闭路磨流程时,如果采用O-Sepa选粉机引入冷风选粉,可以较开路磨降低出磨水泥温度30~40℃。   对于Φ3.2×13m磨机长径比较高更适于开流磨的说法,笔者认为可以将磨机长度缩短两米,即采用Φ3.2×11m磨机作为闭路磨。这既可以降低一点磨机采购费用,又可以减少磨内研磨体装载量从而减少磨机基础土建费用。还可以降低磨机电机功率200kW,从而降低吨水泥电耗。这也是一个有经济价值的选择。当然,也可以用Φ3.2×13m磨机作为闭路磨机,这对提高出磨水泥比表面积,增大混合材掺量更有利。

6 混合材的使用工艺
  目前,矿渣微粉的使用日渐普遍,粉煤灰也将以其微粉形式被利用。因此,凡新建粉磨站要考虑在水泥磨尾、水泥库前设矿渣(或粉煤灰)微粉库及矿渣(或粉煤灰)计量秤,以便与出磨水泥搭配经“均化”后入水泥库。此举既可改善水泥品质,又可较大幅度增加粉磨站水泥产量。
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