談?wù)勊喾勰フ窘ㄔO(shè)的若干問題
0 前言
按全國(guó)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)許可證辦公室2007.4.4公布的《水泥產(chǎn)品生產(chǎn)許可證實(shí)施細(xì)則》(以下簡(jiǎn)稱細(xì)則)1.3.4規(guī)定：水泥企業(yè)按生產(chǎn)工藝劃分為水泥廠、熟料廠、粉磨站和配制廠四種類型。粉磨站包括：水泥粉磨、水泥均化及配制、水泥包裝及散裝生產(chǎn)工序的企業(yè)。
筆者所在企業(yè)擬建一年產(chǎn)60萬噸規(guī)模的粉磨站，從2007年起即對(duì)該項(xiàng)目展開了調(diào)研工作，掌握了大量的調(diào)研資料?，F(xiàn)撰文談?wù)勱P(guān)于建設(shè)粉磨站企業(yè)方面的一些問題，以供同行參考。由于按《細(xì)則》3.7條規(guī)定：2006年10月17日以后新建粉磨站規(guī)模至少為年產(chǎn)60萬噸。這一規(guī)模的粉磨站建設(shè)問題對(duì)于擬新建粉磨站的業(yè)主具有針對(duì)性，以下討論對(duì)象基本限制在年產(chǎn)60萬噸規(guī)模粉磨站建設(shè)問題方面。
1 粉磨站的選址
水泥企業(yè)的布局，一般是在靠近原料礦區(qū)建立水泥熟料生產(chǎn)線，在大中城市附近也就是靠近水泥銷售市場(chǎng)建立水泥粉磨站，這樣可以減少運(yùn)輸成本。如果把熟料生產(chǎn)線建在城市附近，由于每噸熟料約需1.6噸生料，就需要增加60%的運(yùn)輸成本。反之，如果把粉磨站和熟料生產(chǎn)線一起建在原料礦區(qū)附近，由于混合材大部分是城市產(chǎn)生的廢渣，這些混合材要運(yùn)到建在礦區(qū)附近的水泥廠里，粉磨成水泥后再運(yùn)到城市使用，又增加了運(yùn)輸成本。因此，在城市附近建設(shè)粉磨站有其節(jié)約運(yùn)輸成本的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。所以，近些年來，許多大中城市周圍建立了水泥粉磨站。
2 工藝流程及主機(jī)設(shè)備
實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)60萬噸水泥的工藝流程，可以采用：
方案一：輥壓機(jī)+Φ3．2×13m球磨機(jī)；
方案二：Φ3．8×13m閉路磨；
方案三：熟料細(xì)碎機(jī)+Φ3．2×13m球磨機(jī)。
甲級(jí)設(shè)計(jì)院一致的意見是采用方案一，理由是：
(1)輥壓機(jī)是自上世紀(jì)八十年代中期引進(jìn)的技術(shù)，歷經(jīng)二十多年的消化改造，實(shí)踐證明是一種先進(jìn)成熟的預(yù)粉磨工藝技術(shù)。
(2)采用輥壓機(jī)可以大幅度提高磨機(jī)產(chǎn)量，從而減小磨機(jī)使用規(guī)格，較大幅度降低磨機(jī)采購(gòu)費(fèi)用。Φ3．2×13m球磨機(jī)是邊緣傳動(dòng)磨，每臺(tái)260～265萬元，Φ3．8×13m球磨機(jī)是中心傳動(dòng)磨，每臺(tái)480～485萬元。兩者差價(jià)達(dá)220萬元。
(3)采用輥壓機(jī)可以顯著節(jié)電并增大水泥中混合材摻加比例，延長(zhǎng)磨內(nèi)裝置的使用壽命，從而降低水泥制造成本，提高粉磨站效益。
(4)采用輥壓機(jī)可以大幅度降低球磨噪音，利不保及生產(chǎn)一線工人身心健康。據(jù)合肥院專家介紹,由于熟料經(jīng)輥壓后，球磨機(jī)所配最大鋼球可由空90或100mm降為直徑60mm以下，磨機(jī)噪音可由原100～110分貝降到70或60分貝以下。
方案二的最大優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，該系統(tǒng)磨機(jī)甚至被稱為“傻瓜磨”，但噸水泥電耗一般在35～36kWh左右，沒有運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。相較之下，方案一畢竟增加了輥壓機(jī)系統(tǒng),運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜性增加。但據(jù)我們調(diào)研結(jié)果：輥壓機(jī)故障集中表現(xiàn)在液壓系統(tǒng)和輥面磨損兩個(gè)方面。前者采用國(guó)外元件后穩(wěn)定性大為提高，后者一般運(yùn)行6000～7000小時(shí)(一年)才需要對(duì)輥面堆焊(一些采用低谷電生產(chǎn)的廠家，在每天避高峰期間固定抽出兩小時(shí)打開輥面檢查，見輥面有磨損點(diǎn)就及時(shí)堆焊效果更好)。一般方案一系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率可以達(dá)到72%以上。
方案三為一些省級(jí)水泥設(shè)計(jì)院和私企性質(zhì)的設(shè)計(jì)單位樂于推薦，但業(yè)主往往擔(dān)心細(xì)碎機(jī)的破碎效果和運(yùn)行穩(wěn)定性。細(xì)碎機(jī)往往被推薦的有華氏磨、沖擊式細(xì)碎機(jī)、球破磨，據(jù)介紹有較好的運(yùn)行穩(wěn)定性。球破磨在理論上分析只能提高系統(tǒng)產(chǎn)量，不能降低電耗。這一分析結(jié)論在安徽省巢湖市一家使用球破磨的粉磨站得到驗(yàn)證：該企業(yè)用球破磨配Φ3．2×13m開路磨，球破磨系統(tǒng)功率近360 kW(其球破磨320kW，其余為除塵和輸送設(shè)備功率)，運(yùn)行后系統(tǒng)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高6～8噸。
3 輥壓機(jī)系統(tǒng)配置
輥壓機(jī)的配置可分“輥壓機(jī)+打散機(jī)”和“輥壓機(jī)+V形機(jī)”兩種。
按合肥院的介紹，輥壓機(jī)配置打散機(jī)，Φ3．2×13m球磨機(jī)配套的應(yīng)是HFCG120×50系統(tǒng)，而采用V形機(jī)配置的輥壓機(jī)就要增大一一規(guī)格。雖然系統(tǒng)產(chǎn)量可以提高15%左右，但投資要增加，噸水泥電耗也要增加1～2kWh。但輥壓機(jī)+V形機(jī)配制由于V形機(jī)沒有運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)率高于輥壓機(jī)+打散機(jī)配置，運(yùn)行維護(hù)也更簡(jiǎn)單，其分離分級(jí)效果也優(yōu)于打散機(jī)。另有介紹，采用配置如果引入熱源(另建熱風(fēng)爐等設(shè)施)，可以同時(shí)烘干礦渣，進(jìn)系統(tǒng)礦渣水分在10%以下沒有問題。
南京一公司介紹，選擇輥壓機(jī)配置的依據(jù)是看熟料的溫度。如果熟料溫度不高，可以選擇輥壓機(jī)配置打散機(jī)。反之，宜采用輥壓機(jī)+v形機(jī)配置。
4 輥壓機(jī)系統(tǒng)維護(hù)維修
輥壓機(jī)忌鐵器進(jìn)入，一旦進(jìn)入會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷輥面。因此，進(jìn)輥壓機(jī)的物料必須安裝除鐵器和金屬探測(cè)器。前者直接除去鐵器，后者檢測(cè)除錳鋼等非磁性金屬件如錳鋼件后，人工除去。
對(duì)于輥壓機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中維護(hù)維修難度及費(fèi)用，合肥水泥院專家介紹：日常運(yùn)行中只需注意確保潤(rùn)滑并緊地腳螺栓即可，能保證90%以上的運(yùn)轉(zhuǎn)率。運(yùn)行一個(gè)周期6000小時(shí)(一般8000小時(shí))堆焊一次輥面，約花費(fèi)20000元左右。運(yùn)行五個(gè)周期以后，需要更換軸套，約花費(fèi)30萬元。
打散機(jī)中的風(fēng)輪一般3個(gè)月堆焊一次，如果用耐磨焊條堆焊，壽命會(huì)更長(zhǎng)。V形機(jī)中的沖擊板現(xiàn)有的做成抽屜式結(jié)構(gòu)，方便更換。值得一提的是，該系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)葉必須采用耐磨技術(shù)，否則磨損很快。
5 球磨機(jī)工藝流程
對(duì)于球磨機(jī)是選擇開路還是閉路，各單位意見不一。海螺設(shè)計(jì)院認(rèn)為應(yīng)選閉路流程，開路磨出磨水泥質(zhì)量適應(yīng)性不好，主要是水泥溫度高混凝土攪拌站不歡迎。合肥院認(rèn)為開路流程水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量低，攪拌站歡迎。南京兩家公司都認(rèn)為就粉磨工藝流程的先進(jìn)性而言，肯定是閉路流程優(yōu)于開路。但具體到規(guī)格Φ3．2×13m這種磨機(jī)，長(zhǎng)徑比較大就是為開路流程設(shè)計(jì)的。一公司認(rèn)為如果采用閉路流程，磨機(jī)長(zhǎng)度宜減少到11m。
事實(shí)上，調(diào)研中一資深水泥專家介紹：發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)八十年代就停止關(guān)于球磨機(jī)開閉路的爭(zhēng)論，而轉(zhuǎn)向采用閉路流程了。某大院極力推銷他們的開流高細(xì)磨實(shí)源自丹麥，可是到了上世紀(jì)九十年代，丹麥人自己都不做開流磨而轉(zhuǎn)向閉路流程磨了。水泥的生產(chǎn)應(yīng)該向精細(xì)化方向發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家一個(gè)粉磨站最多能生產(chǎn)70多個(gè)品種的水泥，全靠閉路流程調(diào)整。我國(guó)華南理工學(xué)院在廣東局部主張采用開路流程磨，北方絕大部分主張采用閉路流程。
其實(shí)相對(duì)于閉路磨，開路流程磨機(jī)只是投資省些，維護(hù)管理方便。但閉路磨調(diào)整方便，對(duì)原材料品質(zhì)變化及水分的適應(yīng)性更強(qiáng)些。新建粉磨站，從數(shù)家熟料生產(chǎn)企業(yè)購(gòu)買熟料時(shí)，熟料易磨性必然不同，此時(shí)閉路磨產(chǎn)量及出磨水泥細(xì)度因易于調(diào)節(jié)而變化不大，比開路磨有優(yōu)勢(shì)。而當(dāng)入磨物料綜合水分超過1.5%時(shí)，開路磨產(chǎn)量下降幅度較大。如我單位擬建的粉磨站，將來生產(chǎn)的水泥，一方面是出售給混凝土攪拌站，另一方面是本公司內(nèi)部用于生產(chǎn)水泥混凝土軌枕。這兩者對(duì)水泥細(xì)度的要求正好相反：前者不能太細(xì)。否則水泥與混凝土中減水劑的適應(yīng)性不好。后者不能太粗，否則水泥早強(qiáng)上不來，影響水泥軌枕早期強(qiáng)度。這樣的水泥細(xì)度需要，只有在閉路流程中調(diào)整才方便。
一些推薦采用開路流程磨的專家認(rèn)為，開路流程磨出磨水泥因?yàn)榫哂斜乳]路磨更寬的粒徑分布，因而標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量更低，混凝土攪拌站歡迎。對(duì)此，資深水泥專家認(rèn)為，閉路流程磨完全可以通過調(diào)整選粉機(jī)的辦法來調(diào)整出磨水泥粒徑。我國(guó)選粉機(jī)產(chǎn)業(yè)有一種片面追求高選粉效率的傾向，不好!選粉效率在70%左右即可。第一代選粉機(jī)有約30%合格細(xì)粉進(jìn)入粗粉；第二代選粉機(jī)有約20%～25%合格細(xì)粉進(jìn)入粗粉；第三代選粉機(jī)只有約5%～8%合格細(xì)粉進(jìn)入粗粉?？梢哉{(diào)整選粉效率，使約14%的合格細(xì)粉進(jìn)入粗粉。這樣閉路流程磨的出磨水泥的粒徑分布變寬，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量因之得到改善。但磨機(jī)產(chǎn)量會(huì)下降，可同時(shí)進(jìn)行磨內(nèi)改造及研磨體級(jí)配調(diào)整使磨內(nèi)物料流速變慢，加大循環(huán)負(fù)荷來提高磨機(jī)產(chǎn)量。事實(shí)上影響水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的因素很多，水泥粒徑分布只是一個(gè)方面。關(guān)于這個(gè)問題的詳細(xì)論述，可參見筆者的另外一篇文章《淺談水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量對(duì)混凝土用水量的影響》。
至于開路磨水泥溫度，一般人可能認(rèn)為粉磨站不存在這個(gè)問題，在線水泥企業(yè)出磨水泥溫度容易高。其實(shí)，筆者調(diào)研的一些采用輥壓機(jī)+Φ3.2×13m開流磨企業(yè)，冬季出磨水泥溫度都大致在120℃，夏天則高達(dá)140℃。另一在線輥壓機(jī)+Φ3.8×13m開路磨，投產(chǎn)后竟因磨內(nèi)溫度高導(dǎo)致軸瓦溫度高而致磨機(jī)跳停。資深水泥專家介紹，發(fā)達(dá)國(guó)家都控制出廠水泥溫度，我國(guó)很快也會(huì)控制。筆者通過學(xué)習(xí)，總結(jié)出出廠水泥溫度高的四大缺點(diǎn)：與混凝土中減水劑的相容性不好；容易導(dǎo)致混凝土早期裂縫；易導(dǎo)致石膏脫水水泥假凝；易使水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量升高。因此，新建粉磨站球磨機(jī)系統(tǒng)采用開流系統(tǒng)實(shí)為不明智。采用閉路磨流程時(shí)，如果采用O-Sepa選粉機(jī)引入冷風(fēng)選粉，可以較開路磨降低出磨水泥溫度30～40℃。
對(duì)于Φ3.2×13m磨機(jī)長(zhǎng)徑比較高更適于開流磨的說法，筆者認(rèn)為可以將磨機(jī)長(zhǎng)度縮短兩米，即采用Φ3.2×11m磨機(jī)作為閉路磨。這既可以降低一點(diǎn)磨機(jī)采購(gòu)費(fèi)用，又可以減少磨內(nèi)研磨體裝載量從而減少磨機(jī)基礎(chǔ)土建費(fèi)用。還可以降低磨機(jī)電機(jī)功率200kW，從而降低噸水泥電耗。這也是一個(gè)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的選擇。當(dāng)然，也可以用Φ3.2×13m磨機(jī)作為閉路磨機(jī)，這對(duì)提高出磨水泥比表面積，增大混合材摻量更有利。
6 混合材的使用工藝
目前，礦渣微粉的使用日漸普遍，粉煤灰也將以其微粉形式被利用。因此，凡新建粉磨站要考慮在水泥磨尾、水泥庫(kù)前設(shè)礦渣(或粉煤灰)微粉庫(kù)及礦渣(或粉煤灰)計(jì)量秤，以便與出磨水泥搭配經(jīng)“均化”后入水泥庫(kù)。此舉既可改善水泥品質(zhì)，又可較大幅度增加粉磨站水泥產(chǎn)量。
7 結(jié)束語(yǔ)
以上僅為筆者總結(jié)了在粉磨站建設(shè)調(diào)研中形成的一些觀點(diǎn)。其實(shí)，各種選擇都有其利弊，不存在一個(gè)十全十美的方案，關(guān)鍵是業(yè)主在做選擇時(shí)追求的目標(biāo)要明確。選擇時(shí)要考慮方案的先進(jìn)及成熟性，還要考慮本企業(yè)員工素質(zhì)能否適合。比如單從節(jié)約噸水泥電耗降低運(yùn)行成本方面看，選擇立磨終粉磨系統(tǒng)肯定是最先進(jìn)的。但鑒于國(guó)內(nèi)制造的立磨其磨輥材質(zhì)及出磨水泥粒徑分布不理想(某大院介紹在酒鋼集團(tuán)有一臺(tái)用來粉磨水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量尚存在問題)，目前不宜采用。因此，就當(dāng)前技術(shù)水平，考慮粉磨站運(yùn)行后具有一定的成本優(yōu)勢(shì)和確保水泥質(zhì)量，筆者贊同粉磨站應(yīng)采用輥壓機(jī)+閉路磨形式的粉磨工藝。
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