2023年两种水泥立磨终粉磨系统的比较研究.docx
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1、2023年两种水泥立磨终粉磨系统的比较研究 第一篇:两种水泥立磨终粉磨系统的比较探讨 两种水泥立磨终粉磨系统的比较探讨 0 引言 在水泥生产过程中,需要消耗大量的能量,水泥粉磨电耗占水泥生产过程中总电耗的三分之一以上。多年来,降低水泥粉磨电耗始终是水泥行业技术人员探讨的重要课题。 目前在中国的水泥工业中,水泥粉磨主要有管式磨、立磨和辊压机三种粉磨方式,接受辊压机和管式磨组合成的预粉磨、联合粉磨成为主流水泥粉磨技术路途。而立磨由于其能耗低、运行稳定、操作简洁、维护工作量小,在水泥生料粉磨和煤粉磨中取得了很大胜利。近年来,通过国内外科研工作者的努力,以立磨为代表的新一代水泥粉磨技术在水泥工业上得到
2、了应用和进展,尤其是水泥立磨终粉磨技术,以其工艺系统简洁、单位电耗低等优点而获得诸多应用,尤其是在国外,水泥立磨终粉磨技术已日趋成熟且应用广泛。 目前市场上普遍接受的水泥立磨终粉磨均属内循环立磨,即立磨本体上方设有选粉机。由于要由喷嘴环高速的喷射气流将大部分物料吹起并带入选粉区域,立磨内部需要通入大量风,且本体阻力损失大,因此这种内循环立磨系统的风机消耗功率比较大,即使是水泥终粉磨系统,其成品电耗也要在2834kWh/t,粉磨节能优势并不是特殊明显。 为进一步发挥水泥立磨终粉磨的技术优势,我公司在自主研发外循环立磨装备的基础上,将外循环立磨用于水泥终粉磨系统已获得胜利。本文就针对外循环和内循环
3、两种不同形式的水泥立磨终粉磨系统进行比较分析与探讨。1 水泥立磨终粉磨工艺流程比较1.1 内循环立磨终粉磨流程 内循环水泥立磨终粉磨系统工艺流程见图1。来自水泥配料站的物料经提升机、喂料皮带经锁风阀喂入内循环立磨,物料在立磨中随着磨盘的旋转从其中心向边缘运动,同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料在磨盘边缘处被从喷嘴环进入的高速气流带起,粗颗粒落回到磨盘再粉磨;较细颗粒被带到选粉区域,经过选粉机(布置在立磨上方,与立磨成为一个整体)进行分选,分选后的粗粉由内部锥斗返回到磨盘进行循环粉磨,合格细粉被带出立磨,进入袋除尘器收集为水泥成品。部分难磨的大颗粒物料在风环处不能被风带起,通过排渣口排出后
4、进入排渣斗式提升机,经过斗式提升机再次进入立磨与新喂物料一起粉磨。出除尘器的水泥成品通过空气输送斜槽、提升机等设备送入到成品库中。图1 内循环水泥立磨终粉磨系统工艺流程示意1.2 外循环立磨终粉磨流程 外循环水泥立磨终粉磨系统工艺流程见图2。来自水泥配料站的物料经配料皮带机喂入立磨,物料在立磨中随着磨盘的旋转从中心向边缘运动,同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料从磨盘边缘甩出,并由立磨下部刮料板刮出至循环提升机,循环提升机将物料送至设置在磨外的V型选粉机进行初步分选,分选后粗料再次进入立磨粉磨,细料则随风带入精细选粉机,由精细选粉机再次分选,粗料返回立磨接着粉磨,合格水泥成品由袋除尘器收集
5、后经斜槽、提升机等设备送入成品库中储存。出选粉机气体经除尘器收尘后由系统风机送出,排入大气。图2 外循环水泥立磨终粉磨系统工艺流程示意1.3 工艺流程对比 从以上两种立磨终粉磨系统的比较可以看出,内循环和外循环立磨的工艺流程基本相像,其区分在于:内循环立磨将动态选粉机集成在设备本体,物料仅部非常循环排渣,大部分料需在立磨内部靠气流输送进入选粉区域。外循环立磨将选粉系统置于立磨之外,并分成粗选和精选两部分,物料全部经过机械输送进入选粉系统。比较而言,外循环立磨工艺流程上虽稍为困难,但物料全部用机械提升较气力提升更节能,选粉系统的外置也为系统的精细化、特性化的设计和操作供应了可能。2 系统运行状况
6、比较2.1 外循环水泥立磨终粉磨系统水泥配比 山东某厂为淘汰管磨机等高能耗落后产能,新建一条年产100万吨水泥粉磨生产线,主要生产PO42.5R水泥。接受KVM46.4-C外循环水泥立磨终粉磨系统,其水泥配比见表1。 表1 水泥配比 %本文比较的内循环立磨厂家较多,其配比不再一一列出。诸多探讨说明,对水泥原料易磨性影响显著的原料主要有熟料和矿渣,因此,本文在比较不同水泥立磨终粉磨系统的指标时,仅列出各系统所用原料中熟料含矿渣的比例,便于比较。2.2 不同水泥立磨终粉磨系统电耗比较 表2为国内外一些内循环立磨以及我公司在山东某厂投运的外循环立磨实际运行数据。表2 外循环水泥立磨与内循环水泥立磨实
7、际运行数据 注:1外循环立磨电耗为从配料站至水泥入库的整个粉磨系统总电耗,包含设备、水、气及车间照明等; 2内循环立磨数据参考相关文献报道,其中标“*电耗指“立磨+排风机+选粉机电耗,其他内循环立磨电耗统计范围不详。 从表2可以看出,在水泥原料配比接近,比外表积限制指标相当时,外循环水泥立磨系统电耗远比内循环水泥立磨系统电耗低。由此可见,接受外循环立磨终粉磨系统,在充分利用立磨料床粉磨的优势上,系统节能优势也得以充分发挥,使得单位水泥电耗进一步降低。2.3 系统单位水泥粉磨电耗组成两种立磨终粉磨系统电耗组成比较见表3。表3 两种立磨终粉磨系统电耗组成比较 从表3可以看出,外循环立磨系统主机电耗
8、较内循环立磨稍低,一方面,可能是由于磨机本体磨辊、磨盘结构形式确定的;另一方面,外循环立磨独特的操作方式以及料层限制,提高了磨机粉磨效率;而出现显著差异的是,外循环立磨系统风机电耗仅为内循环立磨系统风机的45%。由此可见,接受机械提升能大幅降低单位产品的能耗。 2.4 系统阻力 外循环立磨系统袋除尘器出口压力在-3700Pa,入V型选粉机压力一般在-300-500Pa,即整个系统的阻力损失为32003400Pa;内循环立磨由于其立磨内的喷嘴环阻力大,一般而言,仅立磨本身的压损就达6000Pa,再加上收尘系统阻力损失,整个系统阻力损失可达7500Pa。由此可见,外循环水泥立磨系统阻力损失远远小于
9、内循环立磨系统,对循环风机或排风机全压要求低,有助于降低风机功耗,使得系统电耗较低。3 产品性能 长期以来,水泥立磨终粉磨的水泥产品始终存在颗粒形貌、颗粒级配、标准稠度用水量等问题。针对这些问题,本文分析了两种不同立磨终粉磨系统的水泥细度、颗粒分布、标准稠度用水量等指标,其结果见表4和表5。表4 外循环立磨水泥性能 表5 内循环立磨水泥性能 通过表4和表5的比较可以看出,两种立磨终粉磨的水泥标准稠度用水量均在27%以下。在水泥粒度分布方面,相比而言,所分析的外循环立磨水泥细度较细,对水泥强度起主要作用的颗粒为332m,其含量到达了71.26%,而所分析的内循环立磨,其530m的含量仅为45.6
10、%。若进一步降低内循环立磨系统的水泥成品粒度,产量将会适当降低,电耗要适当增加,标准稠度用水量可能会上升。4 结束语 通过对不同类型水泥立磨终粉磨系统的工艺流程、运行状况以及水泥产品性能的比较,可以看出,外循环立磨终粉磨系统较现有的内循环立磨终粉磨系统工艺流程稍困难,由于系统阻力小,循环风机(或排风机)功耗低,系统产品电耗远比内循环立磨系统低。在水泥性能上,两系统产品标准稠度用水量相当,外循环立磨的颗粒分布更为合理(选粉机在设计与调整上更为灵敏),对水泥强度发挥更有利。 其次篇:水泥粉磨站 水泥粉磨站 水泥粉磨站是将水泥生产中的最终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
11、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,经裂开、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,以削减运输本钱。假如把熟料生产线建在城市旁边,每生产1t熟料,需要1.6t左右的水泥生料,要增加60的运输本钱。假如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旁边的水泥厂里,磨成水泥
12、后再运到城市,增加了运输本钱。因此,熟料生产线要建在矿山旁边,水泥粉磨站要建在市场旁边。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答应证办公室2023.4.4公布的水泥产品生产答应证明施细则(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。 笔者所在企业拟建一年产60万吨规模的粉磨站,从2023年起即对该项目绽开了调研工作,驾驭了大量的调研资料。现撰文谈谈关于建设粉磨站企业方面的一些问题,以供同行参考。由于按细则3.7条规定:2023年10月17日以后新建
13、粉磨站规模至少为年产60万吨。这一规模的粉磨站建设问题对于拟新建粉磨站的业主具有针对性,以下探讨对象基本限制在年产60万吨规模粉磨站建设问题方面。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,在大中城市旁边也就是靠近水泥销售市场建立水泥粉磨站,这样可以削减运输本钱。假如把熟料生产线建在城市旁边,由于每吨熟料约需1.6吨生料,就需要增加60%的运输本钱。反之,假如把粉磨站和熟料生产线一起建在原料矿区旁边,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旁边的水泥厂里,粉磨成水泥后再运到城市运用,又增加了运输本钱。因此,在城市旁边建设粉磨站有其节省运输本钱的社会经
14、济效益。所以,近些年来,许多大中城市四周建立了水泥粉磨站。工艺流程及主机设备 实现年产60万吨水泥的工艺流程,可以接受: 方案一:辊压机+3213m球磨机; 方案二:3813m闭路磨; 方案三:熟料细碎机+3213m球磨机。 甲级设计院一样的看法是接受方案一,理由是: (1)辊压机是自上世纪八十年头中期引进的技术,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)接受辊压机可以大幅度提高磨机产量,从而减小磨机运用规格,较大幅度降低磨机选购费用。3213m球磨机是边缘传动磨,每台260265万元,3813m球磨机是中心传动磨,每台480485万元。两者差价达220万元。 (
15、3)接受辊压机可以显著节电并增大水泥中混合材掺加比例,延长磨内装置的运用寿命,从而降低水泥制造本钱,提高粉磨站效益。 (4)接受辊压机可以大幅度降低球磨噪音,利不保及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,球磨机所配最大钢球可由空90或100mm降为直径60mm以下,磨机噪音可由原100110分贝降到70或60分贝以下。 方案二的最大优点是系统维护简洁,该系统磨机甚至被称为“傻瓜磨,但吨水泥电耗一般在3536kWh左右,没有运行本钱低的优势,缺乏市场竞争力。相较之下,方案一终归增加了辊压机系统,运行维护困难性增加。但据我们调研结果:辊压机故障集中表如今液压系统和辊面磨损两个方
16、面。前者接受国外元件后稳定性大为提高,后者一般运行60007000小时(一年)才需要对辊面堆焊(一些接受低谷电生产的厂家,在每天避高峰期间固定抽出两小时打开辊面检查,见辊面有磨损点就刚好堆焊效果更好)。一般方案一系统运转率可以到达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举荐,但业主往往担忧细碎机的裂开效果和运行稳定性。细碎机往往被举荐的有华氏磨、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运用球破磨的粉磨站得到验证:该企业用球破磨配3213m开路磨,球破磨系统功率近360 kW(其球破磨
17、320kW,其余为除尘和输送设备功率),运行后系统台时产量提高68吨。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,3213m球磨机配套的应是HFCG12050系统,而接受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12kWh。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,运行维护也更简洁,其分别分级效果也优于打散机。另有介绍,接受配置假如引入热源(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
18、配置的根据是看熟料的温度。假如熟料温度不高,可以选择辊压机配置打散机。反之,宜接受辊压机+v形机配置。辊压机系统维护修理 辊压机忌铁器进入,一旦进入会严峻损伤辊面。因此,进辊压机的物料必需安装除铁器和金属探测器。前者干脆除去铁器,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修理难度及费用,合肥水泥院专家介绍:日常运行中只需留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,假如用耐磨焊条堆焊,
19、寿命会更长。V形机中的冲击板现有的做成抽屉式结构,便利更换。值得一提的是,该系统循环风机风叶必需接受耐磨技术,否则磨损很快。球磨机工艺流程 对于球磨机是选择开路还是闭路,各单位看法不一。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,确定是闭路流程优于开路。但具体到规格3213m这种磨机,长径比较大就是为开路流程设计的。一公司认为假如接受闭路流程,磨机长度宜削减到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头就停止关于球磨机开闭路
20、的争论,而转向接受闭路流程了。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头,丹麦人自己都不做开流磨而转向闭路流程磨了。水泥的生产应当向精细化方向进展,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见接受开路流程磨,北方绝大部分主见接受闭路流程。 其实相对于闭路磨,开路流程磨机只是投资省些,维护管理便利。但闭路磨调整便利,对原材料品质转变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置熟料时,熟料易磨性必定不同,此时闭路磨产量及出磨水泥细度因易于调整而转变不大,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
21、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便利。 一些举荐接受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,因此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方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
22、。第一代选粉机有约30%合格细粉进入粗粉;其次代选粉机有约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。关于这个问题的具体论述,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简洁高。其实
23、,笔者调研的一些接受辊压机+3.213m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+3.813m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,发达国家都限制出厂水泥温度,我国很快也会限制。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;简洁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上升。因此,新建粉磨站球磨机系统接受开流系统实为不明智。接受闭路磨流程时,假如接受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3040。 对于3.213m磨机长径比较高更适于开流磨的说法,
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