PO42.5水泥粉磨电耗降至20度以下技术途径

  一、概述

  我国是水泥生产大国，水泥粉磨技术直接影响着水泥工业的振兴和发展，相关资料表明每生产一吨水泥需粉磨各种物料达3-4吨之多，粉磨电耗占水泥生产总电耗的65-75%，粉磨成本占水泥生产总成本的35%左右，在能源日趋紧张的今天，要求我们不断探索、采用新思路、新工艺、新技术向着优质高产、节能降耗的方向发展。

  水泥辊压机联合粉磨系统相关技术经过国内多年来的实践，技术日趋成熟，节能降耗初见成效。然在“多破少磨”理念指导下所采取的“大辊压机配小管磨”的粉磨工艺，始终未达到预期的最佳效果。

  江苏盐城吉达公司是一家专注于水泥粉磨技术研究的高新技术企业，在水泥辊压机联合粉磨技术发展方面有着多年的技术改造经验，公司于2012年6月在天山股份-库车分公司的5000t/d 生产线的水泥联合粉磨技改中，对辊压机、球磨机采用“双闭路联合粉磨系统”取得了重大突破：Ф4.2×13m水泥磨系统产量达350t/h，水泥质量稳定，吨水泥粉磨电耗降至22度左右；但我公司在磨尾选粉系统改造中同样取得很多骄人业绩！借这次机会与大家分享、探讨、交流！目前此系统相关工艺技术正在国内同类粉磨生产线（中联、南方、西南等水泥）在建或技术改造项目中全面推广。

  二、现有水泥辊磨联合粉磨工艺状况介绍

  本着节能降耗充分挖掘企业的生产潜力的目的，江苏盐城吉达公司通过多年的技改实践，根据相关公司现场基础技术资料，吉达公司对技改方案进行了深入的技术探讨，对目前传统计工艺进行比较分析如下。

  1、一代工艺；

  辊压机+离心打散机+管磨机+O-Sepa选粉机

  工艺特点：

  1、一代工艺，辊压机配离心打散机，多用于控制入磨物料粒度。

  2、设备规格较小，系统产能低，小型化生产大多采用的工艺。

  3、离心打散机分选效率低，切割粒径2.0~3.0mm，入磨粒度偏大，通常分离不干净，粗粉中含较多细粉。

  4、系统能耗高，单产电耗大，吨水泥电耗40kw.h，不利于节能降耗，属淘汰的生产工艺。

  5、因设备规格小，初期投资少，门槛低，见效快。

  6、磨尾O-Sepa选粉机需配大型袋除尘，设备配置功率高，能耗高。磨尾选粉设备性能还有一定的提升空间。

  辊压机出来的物料提升入离心打散机，打散分级出的粗粉重回辊压机挤压，细粉入磨研磨。研磨后的物料通过磨尾提升机入O-sepa选粉机选粉，选出细粉成品入库，粗粉重回磨机研磨。此工艺磨前离心打散分级机的主轴有运转部件，属动态粗分级设备，分散精度较低，适宜分级入磨水份较大的物料，以机械筛分为主结合少部分风选为辅，分级切割粒径一般在2.0～3.0mm，入磨比表面积：80-120㎡/kg，R80筛余40-50%，R45筛余60-70%，由于打散分级机分出的粗粉中仍含有一部分较细的颗粒物料进入称重仓，影响辊压机的做功，影响了系统产量；磨尾配套O-Sepa选粉机需配大型袋除尘，设备配置功率高，能耗高。使得系统粉磨电耗较高。

  2、二代工艺；

  工艺特点：

  1、二代工艺，辊压机配V型选粉机，采用空气分选，分选气流内循环。

  2、设备规格大型化，可适应现代大型化生产需求。

  3、系统能耗有所下降，吨水泥电耗35kw.h，单产电耗仍偏高。

  4、V选分选效率有所提高，切割粒径﹤1.0mm,细粉依靠旋风分离器进行收集。

  5、旋风筒收集的物料含大量微细粉进入球磨机，球磨会存在一定的过粉现象，影响水泥质量和系统产量。

  6、磨尾O-Sepa选粉机需配大型袋除尘，设备配置功率高，能耗高。磨尾选粉设备性能还有一定的提升空间。

  辊压机出来的物料提升入V型选粉机，V型选粉机分级出来的粗料入辊压机重新挤压，细料通过细料收集器收集后入管磨机研磨，研磨后的物料通过磨尾提升机入O-sepa选粉机选粉，选出细粉成品入库，粗粉重回磨机研磨。此工艺磨V型选粉机内部无运转部件，属于完全通过气流分级的静态分级设备，适宜于配置处理能力较大的辊压机系统中，该系统循环风机功率较大，由于采用气流分级、V型选粉机分级精度比打散分级机有所提高，分级切割粒径＜1mm,经挤压、分级后入磨物料比表面积150～220㎡/kg，R80筛余15-35%，R45筛余40-50%，通过气流分级的入磨物料比打散分级机处理后的入磨物料粒径小得多。磨尾仍配套O-Sepa选粉机需配大型袋除尘，设备配置功率高，能耗高。系统粉磨电耗一般。

  3、半终粉工艺；

  辊压机+V型选粉机+吉达涡流精细选粉机+管磨机+O-Sepa选粉机

  工艺特点：

  1、现今较流行工艺，在V选后增加一台精细涡流选粉机，将辊压机产生的细粉及时选出，由旋风分离器分离后进入成品。

  2、入磨物料中的细粉被选净，消除过粉磨现象，改善了球磨机的工况。

  3、系统产能高，辊压机的细粉被选出进入成品水泥，本工艺提产幅度大。

  4、精细涡流选粉机切割粒径需﹤30微米，否则易造成水泥需水量增高。

  5、磨尾O-Sepa选粉机需配大型袋除尘，设备配置功率高，能耗高。磨尾选粉设备性能还有一定的提升空间！

  6、综合粉磨电耗较低，吨水泥电耗可达25kw.h。（好的水平吨水泥电耗可达22kw.h）

  辊压机出来的物料提升入V型选粉机，V型选粉机分级出来的粗料入辊压机重新挤压，＜1mm细料进入高效精细选粉机进行分级，分级出的＜30μm微粉通过细料收集器收集后与磨尾选粉机成品一起搅拌入库，30μm＜粗粉＜1mm入管磨机研磨，研磨后的物料通过磨尾提升机入O-sepa选粉机选粉，选出细粉成品入库，粗粉重回磨机研磨。此工艺就是在V型选粉机与细粉收集器之间增加一级高效涡流精细选粉机，组成的联合粉磨工艺系统。通过研究发现在辊压系统中，物料经辊压机强力挤压后，挤压过物料含有大量30μm及以下的成品合格细粉，易在球磨机中形成“料垫”，降低了球磨机的粉磨效率并产生严重的过粉磨现象。因此，将辊压系统中产生的合格细粉从入磨物料中分离出并送入成品，可大幅度提高成品产量，降低电耗，同时改善球磨机的工况，进而提高球磨机的产量。

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  4、半终粉双闭路内循环工艺；（提倡）

  （磨前半终粉加磨尾内循环工艺）

  工艺特点：

  现今较新（先进）工艺，主要特点在磨尾分选系统

  1、磨前预粉磨系统采用了较先进的半终粉磨工艺。同时具备工艺3的优点。

  2、磨尾采用吉达Sepax高效涡流选粉机为独立内循环分选系统代替高能耗的O-Sepa选粉机分选系统。

  3、吉达Sepax高效涡流选粉机选粉效率高达90%，切割粒径达0.010mm～0.030mm。

  4、采用高效旋风筒收集成品实现内循环工艺，低阻、高效、没有粉尘外排，噪音小。

  5、分选系统装机功率小，是原O-Sepa系统的40%。

  6、质量稳定，水泥适应性能好，3微米含量在5-8%以下。

  7、设备体积小，备于老线改造，新建线土建投资少。

  8、吉达Sepax涡流选粉机为独立内循环分选系统，改造对原工艺系统参数没有影响。

  9、综合粉磨电耗较低，吨水泥电耗可达22kw.h以下。

  5、高效低阻双闭路内循环工艺（推荐！）

  辊压机+吉达双轴涡流精细选粉机+管磨机+吉达高效涡流选粉机

  （联合粉磨工艺）

  工艺特点：

  1、磨尾技术改造：

  ⑴球磨系统采用吉达Sepax涡流内循环选粉机替代O-Sepa选粉机，不需配置 大型布袋除尘器。

  ⑵磨尾选粉设备配置功率大幅度降低，是常规系统的40%，效率高，体积小，技改方便。

  2、磨前技术改造：

  ⑴辊压系统采用吉达Sepax双轴涡流选粉机，双轴异步转动，集打散分级、功能于一体，是打散分级机、v型选粉机、涡流选粉机优点的整合体。

  ⑵辊压预粉磨系统工艺简单，非标管道少，系统阻力小，结构紧凑，装机功率为常规配置的70%左右。

  ⑶吉达Speax涡流选粉机具有两级选粉，三级分散的功能，为了提高一级预分选的效率及精度，现采用双轴传动，使下部一级预选粉的效率提高到时70%,切割粒径达80μm,当我们将切割粒径放宽到150μm,可极大的提高了一级选效率，同时减轻了二级精细选粉的负荷，进一步确保了二级选粉效率高达90%，切割粒径控制在0.010mm～0.030mm。可在原工艺基础上再提产5-10%。

  3、前后系统进行综合技术改造后，吨水泥电耗可低至20kw.h以下。

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  三、典型粉磨工艺实际参数及可行性分析

  φ1700×1100（φ1600×1100 ）辊压机配套φ4.2×13m水泥磨联合几种工艺比较（工艺一离心打散的因较少，故暂未例出）

  未改造前的工艺

  原闭路粉磨系统主要配置情况一览（改造前）

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  1、在辊压系统V型选粉机与旋风筒之间增加一台SV-4000高效精细选粉机形成半终粉磨工艺，对V型选粉机收集的细料进行精选，旋风除尘器收集下来的合格细粉与磨机系统成品混合入库，从而减少磨机系统过粉磨现象，提高成品质量；

  2、原双旋风筒改成四个旋风筒，在旋风筒下口增设一台成品空气输送斜槽，可选XZ400型，长度约为20米；

  3、其它系统工艺不变。

  改造后工艺流程图如下：

  优点：1、前后为独立闭路系统，原系统工艺改变不大，便于实施，并基本不增加系统能耗；2、改善水泥质量，减少过粉磨同时，前后两种水泥的可控配制能有效调整优化水泥颗粒级配；

  系统主要配置情况一览（改造后）

  改造前与改造后装机功率增加

  改造效果：联合粉磨系统台时预计可达250t。

  改造为：半终粉磨双闭路内循环工艺

  1、在球磨机闭路系统中拆除原OSPA-N4000选粉机后面LPM-2×15D气箱式袋式除尘器

  2、选用Speax4500型高效涡流选粉机代替OSPA-N4000选粉机，选粉系统用风采用内循环工艺，用4-φ2700mm高效旋风分离器代替原LPM-2×15D气箱式袋式除尘器

  3、球磨磨尾混合料NSE700提升机提高3米。

  改造后工艺流程图如下：

  优点：1、具备工艺三的优点；2、提产：由于选粉效率高，O-sepa选粉机选粉效率一般在50%左右而Sepax高效涡流选机选粉效率可达80%以上，可提产15%以上；3、节能：磨尾配套选粉机系统采用高效旋风分离器代替大布袋除尘器，系统阻力小，降低装机功率（455KW）；4、环保：由于采用闭路内循环系统，故没有粉尘外排，同时噪音小。

  系统主要配置情况一览（改造后）

  改造效果：联合粉磨系统台时预计可达280t。

  改造为:高效低阻双闭路内循环工艺五

  1、在半终粉双闭路内循环工艺基础上拆除原辊压系统的V选（或离心打散分级）、精细选粉机及细粉收集器。

  2、改用采用吉达Sepax双轴涡流选粉机，双轴异步转动，集打散分级、功能于一体，是打散分级机、v型选粉机、涡流选粉机优点的整合体。

  3、辊压预粉磨系统工艺简单，非标管道少，系统阻力小，结构紧凑，装机功率为常规配置的70%左右。

  系统主要配置情况一览（改造后）

  改造效果：联合粉磨系统台时预计可达280t，综合粉磨电耗在＜20Kw/h.t。

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  四、用户案例分析

  一、新疆天山库车分公司半终粉磨技改后的效果分析

  1、2012年5月选粉机运至技改现场，经两周的精心安装，试车，6月10日系统联动开机试生产，在φ4.2×13m球磨机研磨体装载量达75%时，系统产量已经达290t/h，现场调试人员对这么高的系统产量表示怀疑，当即通过现场校准计量系统，结合开机时间及库存水泥量核算发现平均台时产量达300t/h。在额定装载量达到100%时，整个系统台时产量达到了创历史的新高-；磨机台时350t/h，平均比表面积在360 m2/kg左右，具体参数见下表：

  2、改造后成品综合样质量粒度激光分析结果

  ⑴成品粒度特征参数表

  ⑵成品粒径分布表

  ⑶成品样品粒度分布图

  二、磨尾吉达Sepax涡流内循环工艺代替O-sepa选粉机改造后的效果分析

  1、宜宾瑞兴实业有限公司

  宜宾瑞兴实业有限公司原有φ4.2×13m水泥粉磨线，为闭路生产，磨前配套φ1700×1000mm辊压机、V选、循环风机240000m3/h、全压3500pa，电机400kw。球磨机配套一台SX3500选粉机、收尘器风机Y5-47-11№.22.5F、电机560kw。P.O42.5物料配比：熟料77.4%、炉渣7%、石膏3.6%、石灰石6%、粉煤灰6%，水泥产量：180t/h； P.C32.5物料配比：熟料58.5%、炉渣10%、石膏4.5%、石灰石17%、粉煤灰10%，水泥产量：170 t/h。

  物料配比情况

  改造后如下图所示：

  质量指标、台时、能耗

  2、扬州兴龙水泥有限公司

  扬州兴龙水泥有限公司原有有一台φ3.5×13m水泥粉磨线，为开路生产，磨前配套φ1400×800mm辊压机、V选、循环风机160000m3/h、全压3500pa，电机355kw。球磨机开路，电机1800kw。P.O42.5物料配比：熟料66%、炉渣10%、石膏4.5%、石灰石17%，水泥产量：90t/h；

  物料配比情况

  质量指标、台时、能耗

  原工艺如下图所示：

  改造后工艺如下：

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  3、邳州中联水泥有限公司（新建线）

  邳州中联水泥有限公司有一新建线φ3.8×13m水泥粉磨线，原拟为闭路生产，磨前配套φ1700×1100mm辊压机、V选、循环风机240000m3/h、全压5500pa，电机560kw。球磨机配套一台O-SEPA3500选粉机、收尘器风机Y5-47-11№.22.5F、电机710kw。P.O42.5物料配比：熟料80%、水渣10%、石膏6%、石灰石4%、粉煤灰0%，设计水泥产量：150t/h。后经多次反复考察调研，决定采用新工艺，

  原拟工艺如下图所示：

  新工艺如下图所示：

  中联水泥42.5、52.5质量检验报告单

↑邳州中联水泥中控画面

  物料配比情况

  质量指标、台时、能耗

  磨前辊压系统分选出的精细成品粒度激光分析结果

↑PO52.5水泥粒度分析报告

↑PO42.5水泥粒度分析报告

  4、吉达公司粉磨技改体会

  (1)粉磨技改体会

  我国的水泥粉磨工艺与装备技术在各界同仁的共同努力下，主要技术指标已进入世界领先行列。

  磨前辊磨系统一般精细选粉机成品质量控制标准为30μm零筛余；后续闭路球磨系统所用内循环高效涡流选粉机成品质量控制标准为45μm筛余2.5－6%左右。这主要是考虑前置的精细选粉机所选成品为辊压机直接形成，颗粒圆形度较差，但其粒径较小，进入后续管磨系统，会大大增加管磨机内的“软垫”，破碎研磨效率锐减；而后续的内循环高效涡流选粉机所选成品颗粒圆形度较高，故其粒径可放宽至45μm筛余2.5－6%左右。实践探索，在此成品质量控制标准下，Φ4.2×13M闭路管磨联合粉磨系统，产量从230-250t/h增产350t/h以上，整体效益较好，熟料配比下降2%，水泥的标准稠度用水量稍有下降，水泥质量将会得到一定改善，极易受到混凝土客户的喜爱。

  盐城吉达公司在天山库车、邳州中联、西南筠连、宜宾瑞兴（星船城）、邓州中联半终粉磨等系统均取得了很好的效果。

  （2）技术改造不足之处

  磨前采用半终粉磨精细选粉工艺，磨尾仍采是o-sepa选粉机，相对于内循环高效涡流选粉机，其选粉效率与选粉精度较低，装机功率较大，在一定程度上影响了水泥粉磨电耗的进一步降低。就天山库车联合粉磨系统工艺而言，如果前后均采用内循环高效涡流选粉机（见系统工艺图3），则完全可以实现Po42.5水泥半终粉磨吨电耗可降至20度以下。扬州义合水泥有限公司Ф3.5×13m管磨机采用辊压机联合粉磨系统（生产Po42.5，45um筛余2.5%左右，成品比表面积≥360m2/kg）；宜宾瑞兴水泥有限公司Ф4.2×13m、徐州金塔水泥公司Ф3.2×13m联合粉磨系统, 未采用半终粉磨工艺，仅后续闭路管磨机系统选用内循环高效涡流选粉机，吨水泥粉磨电耗也能达到22度左右便是例证。

  （3）联合粉磨吨电耗20度以下是可行的

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  五、吉达Sepax高效涡流选粉机

  Sepax吉达涡流式选粉机是盐城吉达公司在引见丹麦史密斯高效选粉技术基础上，采用航空空气动力学分析方法与国内知名高校科研院所联合研制开发成功的最新科技产品。该产品整合了O-sepa选粉机的平面涡流分级原理及旋风除尘的成品收集方法，使Sepax吉达涡流高效选粉机具有高性价比，为Sepax吉达涡流式选粉机推广使用奠定了良好的基础，Sepax吉达涡流式选粉机系统配置简单，工艺布置灵活，选粉效率特高，节能效果显著，推向市场后受到众多水泥企业的一致好评，用户收到极大的经济效益，是新形势下水泥企业提高水泥磨产质量的新途径。

  工作原理：Sepax吉达涡流式选粉机工作时，可变速电机通过传动装置带动主轴转动，物料通过设在选粉室上部的进料口进入选粉室中心，再通过专用落料管落到选粉室下部随主轴转动的撒料盘上，物料在高速旋转撒料盘的作用下，向四周均匀撒出，在外接循环风机产生的高速旋转气流作用下，对高速抛散的物料进行强力分散，物料中的粗重颗粒（d>150μm）受到惯性离心力的作用被甩向选粉室内壁面，碰撞后失去动能沿壁面滑下落到粗粉锥中，其余物料被旋转气流吹起继续上升，经过大风叶区时又有一部分粗颗粒被分选出落入粗粉锥中。

  被撒料盘和大风叶两次分选后的物料（d<150μm）继续上升进入精确分级区：平面涡流分级区，含尘气流在旋转的笼形转子形成的强烈而稳定的平面涡流作用下，使不符合成品要求的粗粉进一步被精确选出，因粗颗粒产生的惯性离心力要大于涡流的向心吸力，粗颗粒被抛向周围的立式导向叶片，撞击后失去动能，落到中粗粉锥中，经中粗粉锁风阀排出。符合要求的细粉（d<60μm）穿过笼子进入其内部，随选粉气流进入布置在选粉室四周的旋风分离器中，被收集成成品细粉。

  国产内循环高效涡流选粉机与o-sepa选粉机相比，采用内循环旋风筒收集成品，无须配套大规格收尘器（其配套风机功率动辄数百千瓦），系统能耗大幅度降低。国内多家水泥企业实践证明，由于其独特的原理、结构，选粉效率、选粉精度等主要经济、技术指标明显优于o-sepa选粉机，且已达到国际领先水平（循环风机叶轮维修周期在两年以上便是例证）。

  A、结构性能比较：

  ① 与O-Sepa选粉机相比Sepax高效涡流选粉机增设分散和予分级区域，采用高风压，强气流，首先将高速抛散的物料进行强力分散，并在旋转气流作用下将大于150～200μm的粗颗粒分离出来，这样既提高了物料分散度，又大大减轻了主分离区域内物料的相互干扰作用。

  ② Sepax高效涡流选粉机其专利型整流笼形转子的运用使得分级圈表面气体流场均匀而稳定，其任何一处的气体流速相对误差均<5%，为精确分级创造了条件。

  ③ Sepax高效涡流选粉机彻底改变了现有各种选粉机分散与分离完全处在统一区域的弊端，将分散与分离区域隔开，能够单独分别调节分散和分离区域内气体流场的流速，这样既能提高物料的分散程度，又能提高物料的分离效率。

  ④ Sepax高效涡流选粉机选粉效率85%以上，回粉中45μm以下颗粒含量3%以下，特别适合与高细磨相配套使用，控制循环负荷在100～150%范围内，使得系统既有高产量又有高质量，即合理的颗粒级配和颗粒形貌。

  B、投资比较

  Sepax高效涡流选粉机与O-Sepa选粉机相比，其主机部分与O-Sepa选粉机投资价格相当，但O-Sepa选粉机需配套一台大型脉冲除尘器收集成品，而Sepax涡流选粉机仅须一台处理量小得多的除尘器用于磨机通风除尘，其一次投资要少得多。Sepax涡流选粉可在正压下工作，细粉收集采用高效旋风筒即可，无需再配置庞大的气箱脉冲袋式除尘器，这样不但降低了粉磨电耗，而且也降低了投资费用（省去了气箱脉冲袋式除尘器）和维护保养费用。

  六、结束语

  随着现代水泥工业的发展，新粉磨设备的出现，新型联合粉磨工艺不断涌现，如半终粉双闭路内循环工艺、高效低阻双闭路内循环工艺等新工艺的出现，对选粉机提出了更多更高的要求。不仅要求选粉效率高、增产节能，选粉力精度高，改善水泥质量。而且要求选粉机细度调节灵敏、调节范围大、操作方便，以适应千变万化的市场需要。因此新型高效涡流选粉机，以其显著的特点而得到了迅猛的发展。目前用新型高效涡流选粉机代替第一代、第二代、第三代早期的传统选粉机已成为当前水泥工业中的新潮流，传统选粉机被淘汰的趋势已经形成。同时由于新型高效涡流选粉机的广泛应用，不仅解决了用辊式磨粉磨水泥的质量问题，而且也解决了辊压机终粉磨系统粉磨水泥的质量问题，使得最终取缔粉磨效率极低的筒式磨机成为可能。