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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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水泥粉磨新技术  

2016-11-20 07:25:42|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  水泥生产粉磨系统采用“多点给料、多点取料、循环粉磨”最新工艺技术

  我国是水泥生产大国,而水泥粉磨技术又直接影响到水泥工业的振兴和发展,据有关资料表明,在水泥厂中每生产一吨水泥需要粉磨的各种物料就有三四种之多,粉磨电耗占工厂总电耗的65%~70%,粉磨成本占水泥生产总成本的35%左右,而粉磨系统的维修量占全厂设备维修量的60%。显而易见水泥粉磨工艺的优劣对水泥生产效益影响极大。目前水泥的粉磨生产工艺方法较多,也比较混乱,各持己见,规范性差,较多水泥企业存在着工艺设备不完善,窑磨产量不均衡的现象,有些厂家采用了少量先进技术,对其他几项先进技术缺乏了解,找不到实用先例,不了解生产设备厂家,不熟悉先进工艺设备的原理和起到的作用,也有些水泥企业只注重磨机外部的辅助配套设备的健全,不考虑磨机本身的水平高低。还有的企业只注重磨机本身的能力,不考虑配套设备的实用性和先进性,因此国内粉磨工艺整体水平有待提高。

  一、现有水泥粉磨工艺存在的不足

  第一种方法是:开流粉磨工艺。主要粉磨设备是利用一台长筒管磨机,将不同硬度、不同块度的水泥混合物料同时进入磨机内进行粉磨。这种方案的缺点是:①混合材过粉磨。在水泥产品中0~15μm的微细颗粒含量高,且主要成分都是混合材,比表面积虽然高,但这是混合材的超细粉磨产生的,称为假性比表面积。混合材在水泥产品中虽然具有一定的化合调节作用,其主要是起到物理载体作用,活性度低,颗粒形状相对来讲是小一点好,但是过细之后会导致产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水、水泥砂浆漂浮物增多。更主要的是由于混合材的过粉磨耗费了大量的电耗和时间,作了许多无用功。②在水泥产品中较大的颗粒都是水泥熟料。30~100μm的较粗颗粒水泥熟料约占80%,这些水泥熟料在水泥砂浆中有较大一部分不能水化形成胶凝作用,因此就不能达到尽可能地发挥水泥熟料的凝结强度作用,吨水泥的水泥熟料的消耗量大,生产成本高。③磨机台时产量低。为了符合水泥产品细度要求,80μm的筛余不超过3%时,磨机的台时产量需要压得很低,粉磨电耗高,粉磨效率差。因此,开流粉磨水泥还是有一定自身缺陷的。

  第二种方法是:采取了圈流粉磨工艺方案,经管磨机排出的水泥粉体被输送至选粉机后被分离成一种水泥成品和另一种粗粉被送回磨机再粉磨。这种方法克服了前者的弊病,但也带来新的问题。其缺点:①水泥强度较低。水泥产品中25~45μm的平均粒径明显增多,水泥熟料被磨成20μm以下的含量极少,水泥颗粒级配不合理,熟料强度没有最大限度地发挥出来。在施工混配砂浆时和易性差,同样的熟料添加量、同样的筛余细度,水泥强度略低,水泥熟料消耗量大,生产成本高。②循环负荷增加。由于选粉机的大量回粉再送回磨头,给磨机带来物料量的增多、料层加厚、流速加快、研磨时间缩短、粉磨效率下降、循环负荷的功耗增多。③投资大。设备多、施工量大、工艺复杂、维修量大及操作人员多。圈流粉磨工艺由于对混合材不产生过粉磨,磨机的台时产量较高,当水泥产品比表面积超过370m2/kg时,台时产量的提高幅度明显下降。

  第三种方法:是在长筒管磨机前增加了比较单纯的预粉磨设备。30万吨以下规模多采用细破碎机,30万吨以上规模多采用辊压机方式,其粉磨方法是将各种水泥混合料同时进入预粉磨设备再输送到管磨机细磨后为水泥成品,仍然是相同于开流粉磨工艺。其缺点是:①混合材过粉磨现象存在。虽然台时产量大幅度增加,等于是磨机的加大型号或磨机加长筒体产生的提产效果。因为水泥混合物料经过磨机前的预粉磨设备进行粉磨之后,有一部分的物料的粒径已经很小,然后再经过下道粉磨设备管磨机的自前向后的全过程的粉磨之后,混合材的过粉磨现象较为严重,也会产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水、水泥砂浆漂浮物增多。由于混合材的过粉磨耗费了大量的电耗和时间,吨水泥电耗略高。水泥成品的比表面积虽大,但大于30μm的颗粒组成多数是水泥熟料,该磨细的还有一部分没有磨细,已经较细的混合材磨得过细,还存在水泥强度没有最大限度地发挥出来等诸多缺点。②台时产量不稳定。当破碎设备的锤头或篦条磨损、辊压机的辊皮磨损后,磨机的台时产量就会大幅度下降。另外随着管磨机和辊压机规格的逐渐增大,其磨机的台时产量有逐渐降低的趋势,电耗增高。③辊压机的设备和基础建设投资较大,设备大型化后,用于预粉磨设备的投资都要超过管磨机的投资。(见图1-3)

  目前较多的研究机构新推出了联合粉磨工艺,在辊压机、管磨机设备的外部增设了选粉机设备,明显地起到了减少混合材过粉磨现象,台时产量提高,电耗下降,但是需要再增加较多的设备和较大的投资。水泥成品的比表面积偏低,颗粒级配不尽合理。

  二、多点给料、多点取料、循环粉磨工艺是水泥粉磨系统的核心技术

  针对现有三种水泥粉磨工艺存在的缺点,北票理想粉磨研究所和粉磨实验站的技术人员做了大量的研究和实践,在同比直径实验磨机上进行了一百多次的反复实践;又将新工艺新设备安装到水泥企业进行实际应用,取得了新的成果。新粉磨工艺的中心技术内容是采用对物料进行多点给料、多点取料、循环粉磨工艺流程,其技术方案是:

  1.在管磨机的前端设置了具有风选筛分技术和循环粉磨功能的预粉磨设备循环粗粉磨机,对易磨性较差的如熟料等单独进入到循环粗粉磨机进行预粉磨。由于该磨机自身的特殊粉磨特性(详见循环粗粉磨机产品介绍),磨机自身能够将粗粉返回到磨前进行循环粉磨,使熟料等较硬物料被粉磨后,出料粒度均匀,细度稳定,为第二段磨机进一步细磨奠定了良好的基础。

  2.对易磨性较好的混合材料和循环粗粉磨机出磨粉状熟料,一起进入到第二段的双位进料微粉管磨机的一仓进行细粉磨。

  3.混合材种类中的像粉煤灰、石膏粉、矿渣超细粉及粗粉磨机除尘器收下的细粉由于不能完全达到水泥成品的细度,将其进入第二段的双位进料微粉磨机的二仓继续研磨,同时也起到混合、搅拌均匀之目的。

  4.微粉磨机的多点取料的技术原理:微粉管磨机筒体的轴向设置为二至四个粉磨仓,物料在筒体内研磨体的冲击和研磨作用下自筒体的前端向后端移动,物料每经过一个仓的粉磨后,都有一部分物料的颗粒细度已经达到了成品的指标,为了使这一部分的物料不进入到下一个仓产生过粉磨,影响磨机的产品产量,在微粉磨机的仓与仓之间的双层隔仓部位设置了提取成品物料的隔仓装置,经过前仓粉磨后的成品物料在这里被提取。通过外部设置的除尘器,将成品收集后送到磨尾的成品提升机,连同磨尾的成品一同提升到成品储料罐中。

  通过对不同硬度、不同粒度的物料在粉磨时采取了多点给料方式和多点排料方式,使难磨的物料磨得时间长,容易磨细的物料在磨机里粉磨得时间短,使其达到各种物料经过粉磨之后达到粒径比较接近,水泥成品粒径分布更加合理,水泥成品中30~80μm的颗粒中水泥熟料的含量明显减少,水泥强度增高,熟料掺加量减少5%~10%以上。此工艺流程设计新颖合理,克服了现有粉磨生产工艺存在的多种物料一同直接进入磨机前仓共同粉磨时出现的过粉磨现象。多点给料、多点取料、循环粉磨的新型粉磨工艺,其突出特点是取代了采用选粉机的圈流粉磨工艺,减少了循环负荷所用电耗,具有工艺布置简单,土建施工费用低,节省工程投资,电力配套功率小,吨水泥电力消耗低,水泥台时产量高,水泥熟料消耗小,水泥产品成本低,水泥比表面积高,颗粒分布合理,提高设备运转率,减少设备维修量等诸多优点。

  三、节省投资

  可以节省购买辊压机这样的大投资设备,或采用圈流粉磨工艺需要购买选粉机等设备。过去采用选粉机的圈流粉磨工艺,主要是减少混合物料的过粉磨现象,当采用多点给料、多点取料、循环粉磨的新型粉磨工艺设备之后,粉磨设备本身已经解决了过粉磨现象,因此设备工艺布置上完全可以取消选粉机及其辅助设备。工艺布置简单,土建施工费用低;循环粗粉磨机,由于配套的电机功率小,产品单位售价低。

  采用多点给料、多点取料、循环粉磨工艺可以设计为一条生产线,具有设备少、工艺简单、操作人员少的优点,但投资略高于双线设计方案。易可实施两条生产线并联作业的生产系统,其优点是32.5级和42.5级两等级水泥可以同时生产,一种等级水泥用量大时可以两条线同时生产。在投资上除比其他粉磨工艺节省大量投资外,还比采用一条生产线的投资要低。

  四、电力配套功率小、吨水泥电量消耗低

  第一方面是:在工艺布置上取消选粉机及其辅助设备之后,既减少了许多设备,同时也减少了设备本身所用的电机功率消耗。众所周知,选粉机及其辅助设备的本身不会对物料起到粉碎粉磨作用,当微粉管磨机设备本身已经解决了过粉磨现象之后,不需要增加电机功率,就可以达到减少混合物料的过粉磨现象,因此在水泥粉磨生产过程中电机功率也会大幅度降低。第二方面是:由于预粉磨系统采用了循环型粗粉磨机,取代了辊压机的设备配置,或磨机前面的熟料破碎设备,配套电机功率减小了许多。第三方面是:循环粉磨粗粉磨机和双位进料、多点取料微粉管磨机,都采用了滚动轴承技术,磨机内部结构都采用了双“U”型研磨结构,提高了对物料的研磨效率,大幅度提高了磨机台时产量。通过上述多方面技术措施之后,在水泥产品吨电耗上可由35度降至26~30度,每吨水泥可节省5~10度电,年产60万吨水泥生产线,全年可节省电费400余万元。

单位:河北水泥网
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