1 生料制備工序技術方案

    生料制備技術方案有多種，本文僅已投運的5000t/d生產線經常采用的生料制備技術方案進行比較。

1.1 管磨工藝技術方案

    管磨工藝技術方案一般常見于建設較早的生產線，具有對物料物理性質波動適應性強，產品細度、顆粒級配易于調節等特點。根據原料的易磨性、含水量以及生產規模的不同，主要有風掃磨系統、尾卸提升循環系統和中卸提升循環系統。這種磨機結構簡單，容易管理和維護；缺點是動力消耗大，尤其當用于處理含水較少并易磨的物料時，用于風掃和提升物料所需的氣體量大于烘干物料所需的熱風量，則更不經濟。由于管磨系統電耗大，一般生料單位主機電耗15～16kWh/t，系統電耗20～22kWh/t，為此逐步讓位于立磨系統或生料終粉磨系統。為了更清楚地了解這些生產工藝，現采集了有代表性的烘干中卸式生料粉磨系統的生產裝備及經濟技術指標（見表1）。

1.2 立磨工藝技術方案

    立磨主要特點是粉磨效率高，烘干能力強，產品的化學成分穩定，顆粒級配均勻，有利于煅燒。工藝流程簡單、建筑面積及占有空間小、操作環境清潔、磨損小、利用率高等。目前，國內外立磨的生產廠家比較多。其中，國外比較有代表性的公司主要有萊歇、史密斯、菲凡、伯利休斯等。進入21世紀以來，在國內外5 000t/d生產線的設計中多有采用。國內立磨生產裝備生產技術也日臻成熟，并大量運用。目前國產立磨已經逐漸達到并超過國外立磨的生產技術指標。

    筆者主要從立磨的生產工藝布置形式談一些粗淺的看法。立磨的工藝布置形式主要有兩種：二風機系統和三風機系統，兩種系統的生產裝備和技術經濟指標見表2。

    通過上述對比和生產實踐，可以看出： 三風機系統的特點：

    （1）操作方便，生料系統有一個相對獨立的自我封閉系統，可以獨立操作，并對窯的影響不大。

    （2）方便大型袋式收塵器的使用，收塵器布袋的使用壽命長。

    （3）與二風機系統相比，裝機功率高，占地面積大，生料工序電耗高。
   
    與二風機系統相比的特點：

   （1）系統裝機功率低，占地面積小，生料工序電耗低。

   （2）操作復雜，與窯系統共用一臺尾排風機，磨機的操作會對窯系統造成一定的影響，且磨機出口處負壓較高，磨機出口閥門操作困難，且對磨機操作影響較大。

   （3）由于磨機出口處負壓較高，要求共用的尾排風機要有較高的全壓（D工廠企業的尾排風機全壓為11kPa），對袋式收塵器的使用壽命影響較大。

      兩類型系統存在的共性問題：

    （1）由于余熱利用，入磨風溫普遍偏低。

    （2）磨機的壓差普遍較高，基本都在5 500Pa左右，有的企業甚至在6 000Pa以上。

    （3）噴口環通風面積在4.9m2左右，這或者是系統風量低，或者是噴口環處風速過高。所以對立磨入口風量的標定是非常重要的，對確定噴口環通風面積具有重要意義。

   （4）加載壓力大都在110～130bar之間，對應的臺時產量均在420t/h左右。
 
1.3 輥壓機終粉磨工藝技術方案

    輥壓機終粉磨系統的特點是粉磨效率高、電耗較立磨系統更低，金屬消耗低，有的達到0.5g/t生料，且體積小、占地面積小，易于安裝。進入21世紀，國內設計開發的大型輥壓機終粉磨系統試驗成功，并在國內外大量推廣使用。某企業使用國產輥壓機終粉磨系統裝備及有關經濟技術指標見表3。

    從實際運行來看，實際生產能力均超過設計生產能力，經濟技術指標優于立磨系統。且輥壓機系統已國有化，設備及備件購置方便，成本低，維修方便。生料制備采用輥壓機終粉磨系統已經逐漸顯現出其技術魅力，并受到使用企業的廣泛贊譽。

1.4 三種粉磨工藝技術方案的比較

    表4為5 000t/d生產線生料制備三種粉磨工藝技術可以看出輥壓機終粉磨系統的電耗最低，立磨次之，中卸磨的電耗最高；輥壓機終粉磨系統中，輥壓機主體部分的電耗為7.96 kW/t；立磨系統中立磨主體部分的電耗為8.8 kW/t。兩者相差0.84 kW/t;輥壓機終粉磨系統中，循環風機的電耗為4.4kW/t；立磨系統中，循環風機的電耗為7.4kW/t。兩者相差3.0kW/t。僅就粉磨電耗來看，終粉磨系統與立磨系統的差別并不是很大，但由于立磨要求噴口環處的風速要高達45m/s～60m/s，導致磨內阻力要比立磨系統V選內的阻力高3 000～4 000Pa，從而要求循環風機的功率要遠遠大于終粉磨系統，這也是終粉磨系統比立磨系統省電的原因所在。我們得到的啟示是在設計過程中，優化系統布置、降低系統阻力、優化選粉設備是進一步降低電耗的方向。

2 水泥粉磨工序技術方案

2.1 開路管磨系統

    該系統具有工藝流程簡單、操作方便、占地面積小、投資省等優點，水泥早期的生產中被廣泛采用，且至今在一些小的粉磨站和＜φ3m磨機中仍有廣泛的市場。隨著國家行業政策的結構優化，＜φ3m磨機因其消耗高、產能低已逐漸被淘汰而結束其發展的歷史。

2.2 輥壓機+開路管磨系統
    
    在＞φ3m以上開路系統磨機中，為了提高產能、降低消耗，根據磨機型號的不同而加設不同規格的輥壓機系統進行物料的預粉磨。不同型號磨機配置的輥壓機系統的設備配置表和經濟指標見表5。

    對于不同配置的輥壓機+開路管磨系統，通過對比可以得到如下結論：

    （1）φ4.2m×13m水泥磨約為φ3.2m×13m水泥磨的總裝機功率的2倍多一些，臺時產量也約為2倍。

    （2）φ4.2m×13m水泥磨系統比φ3.2m×13m水泥磨系統單位產品的工序電耗約高出1 kWh / t左右。

    （3）φ4.2m×13m水泥磨配置φ1 400m×800mm輥壓機與φ3.2m×13m水泥磨配置φ1 200 mm×450mm～500mm輥壓機的功率與產能基本是成比例增加的。

2.3 閉路管磨系統

    目前，建設時間相對較早的企業，還有相當一部分沒有采用輥壓機的閉路管磨系統，其設備配置及經濟技術指標見表6。

    對于不同配置的閉路管磨系統，通過對比，我們可以得到如下結論：

  （1）這種類型的水泥磨布置，工序電耗基本在36 kWh / t左右；

  （2）隨著磨機直徑的加大，雖然產量有一定的提高，但工序電耗并沒有較大的改善。

2.4 輥壓機+閉路管磨系統（見表7）

    對于不同配置的輥壓機+閉路管磨系統，通過對比，我們可以得到如下結論：

    （1）隨著輥壓機配置的不斷加大，臺時產量也隨之增加，但并沒有成比例增加。

    （2）隨著輥壓機配置的不斷加大，工序電耗并沒有得到預想的改善。

    （3）采用打散機配置比采用V選的工序電耗低2～3kWh / t。

    （4）輥壓機的實際運行壓力普遍較設計壓力低，其運行效果沒有得到應有的發揮。

2.5 CKP立磨預粉磨系統（立磨+管磨系統）

     CKP立磨為簡易立磨，機械卸料，沒有上部殼體的籠式選粉機，結構簡單。不同配置CKP立磨預粉磨系統配置及經濟技術指標見表8。

     對于不同配置的CKP立磨預粉磨系統，可以得到如下結論：

    （1）在配置同規格球磨機的情況下，用CKP立磨比用輥壓機電耗低。

    （2）在CKP預粉磨系統不同配置的情況下，通過進一步優化配置，還可以進一步降低電耗。

2.6 立磨終粉磨系統

    國際上新建的水泥生產線粉磨系統對立磨終粉磨系統的選用率已達70%，隨著我國水泥立磨制造與應用的成功，近年來水泥立磨終粉磨的選用率也已顯著上升。水泥立磨終粉磨技術，以其工藝系統流程簡單、單位產品電耗低等諸多優點，引起水泥行業的高度重視。立磨終粉磨系統設 備配置與經濟技術指標見表9。

    研究不同設備制造商研發生產的水泥立磨終粉磨系統得出如下結論：

    （1）水泥立磨終粉磨系統的電耗指標優于其它水泥粉磨系統。

    （2）外循環立磨系統的電耗低于內循環系統，主要是風機功率消耗較大。

    （3）國內水泥磨的開發制造日臻成熟，技術指標、裝備水平已接近國際先進水平。

3  結 語

    （1）粉磨系統的電耗在水泥行業中占比接近水泥綜合電耗的80%，如何通過選用合適的工藝設備和技術方案，意義重大。直接關系到企業生產成本的降低和市場競爭能力的提高，以及實現節能減排的目標。

    （2）對于生料制備系統，輥壓機終粉磨系統具有不可比擬的節能優勢，但在輥壓機的使用壽命和工藝布置上還需進一步優化，使其更具有技術優勢和魅力。

    （3）輥壓機的使用能夠大幅提高水泥磨的產能，降低工序電耗，但基本上輥壓機都沒有達到設計的加載壓力，使輥壓機的產能和效果沒有得到有效的發揮，需要制造商和使用企業進一步研究和摸索。

    （4）水泥粉磨系統產能不斷提高，輥壓機規格隨之加大，但單位產品電耗并沒有降低。因此，應對輥壓機與水泥磨的匹配問題進行深入細致的研究，以使經濟技術指標更加優化。

    （5）以前國內普遍認為，水泥立磨終粉磨產品存在顆粒形貌、顆粒級配、標準稠度需水量等問題。從目前國內使用情況看，都已不是問題。經檢測，立磨工藝生產的水泥3μm～30μm顆粒含量高，有利于水泥強度的發揮；水泥的標準稠度需水量低于閉路球磨機生產的水泥；立磨水泥配制的混凝土塌落度大，具有良好的工作性能，有利于工程施工；實踐證明立磨終粉磨水泥，完全能滿足市場需求，市場適應性良好。

   （6）水泥立磨終粉磨方案集烘干、研磨、選粉于一體，工藝流程簡單、建筑面積和占地面積小、設備數量少、允許進磨物料水分高、運轉率高、粉磨效率高、操作維護簡單、節電效果好、運行費用低、單機規模大等優勢，其取代水泥球磨的趨勢已十分明顯。方案技術經濟指標進行對比。