水泥粉磨站是將水泥生產中的最後成品階段單獨獨立出來而形成的水泥成品生產單位。
基本介紹
簡介,建設規劃,粉磨站的選址,工藝流程及主機設備,輥壓機系統配置,輥壓機系統維護維修,球磨機工藝流程,混合材的使用工藝,結束語,
簡介
水泥粉磨站是將水泥生產中的最後成品階段單獨獨立出來而形成的水泥成品生產單位。該階段將水泥熟料加入適量的混合材料進行粉磨，產出成品水泥。水泥的生產，一般可分生料製備、熟料煅燒和水泥製成等三個工序。矽酸鹽類水泥的生產工藝在水泥生產中具有代表性，是以石灰石和粘土為主要原料，經破碎、配料、磨細製成生料，然後餵入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時還摻加混合材料或外加劑）磨細而成。
水泥生產的布局是在礦區建立水泥熟料生產線，在靠近水泥銷售市場建立水泥粉磨站，以減少運輸成本。如果把熟料生產線建在城市附近，每生產1t熟料，需要1.6t左右的水泥生料，要增加60%的運輸成本。如果把水泥粉磨站和熟料生產線一起建在礦山，由於混合材大部分是城市產生的廢渣，這些混合材要運到建在礦山附近的水泥廠里，磨成水泥後再運到城市，增加了運輸成本。因此，熟料生產線要建在礦山附近，水泥粉磨站要建在市場附近。水泥粉磨站是一個具有綠色效益的產業。
建設規劃
按全國工業產品生產許可證辦公室2007.4.4公布的《水泥產品生產許可證實施細則》(以下簡稱細則)1.3.4規定：水泥企業按生產工藝劃分為水泥廠、熟料廠、粉磨站和配製廠四種類型。粉磨站包括：水泥粉磨、水泥均化及配製、水泥包裝及散裝生產工序的企業。
筆者所在企業擬建一年產60萬噸規模的粉磨站，從2007年起即對該項目展開了調研工作，掌握了大量的調研資料。現撰文談談關於建設粉磨站企業方面的一些問題，以供同行參考。由於按《細則》3.7條規定：2006年10月17日以後新建粉磨站規模至少為年產60萬噸。這一規模的粉磨站建設問題對於擬新建粉磨站的業主具有針對性，以下討論對象基本限制在年產60萬噸規模粉磨站建設問題方面。
粉磨站的選址
水泥企業的布局，一般是在靠近原料礦區建立水泥熟料生產線，在大中城市附近也就是靠近水泥銷售市場建立水泥粉磨站，這樣可以減少運輸成本。如果把熟料生產線建在城市附近，由於每噸熟料約需1.6噸生料，就需要增加60%的運輸成本。反之，如果把粉磨站和熟料生產線一起建在原料礦區附近，由於混合材大部分是城市產生的廢渣，這些混合材要運到建在礦區附近的水泥廠里，粉磨成水泥後再運到城市使用，又增加了運輸成本。因此，在城市附近建設粉磨站有其節約運輸成本的社會經濟效益。所以，近些年來，許多大中城市周圍建立了水泥粉磨站。
工藝流程及主機設備
實現年產60萬噸水泥的工藝流程，可以採用：
方案二：Φ3．8×13m閉路磨；
甲級設計院一致的意見是採用方案一，理由是：
(1)輥壓機是自上世紀八十年代中期引進的技術，歷經二十多年的消化改造，實踐證明是一種先進成熟的預粉磨工藝技術。
(2)採用輥壓機可以大幅度提高磨機產量，從而減小磨機使用規格，較大幅度降低磨機採購費用。Φ3．2×13m球磨機是邊緣傳動磨，每台260～265萬元，Φ3．8×13m球磨機是中心傳動磨，每台480～485萬元。兩者差價達220萬元。
(3)採用輥壓機可以顯著節電並增大水泥中混合材摻加比例，延長磨內裝置的使用壽命，從而降低水泥製造成本，提高粉磨站效益。
(4)採用輥壓機可以大幅度降低球磨噪音，利於生產一線工人身心健康。據合肥院專家介紹,由於熟料經輥壓後，球磨機所配最大鋼球可由空90或100mm降為直徑60mm以下，磨機噪音可由原100～110分貝降到70或60分貝以下。
方案二的最大優點是系統維護簡單，該系統磨機甚至被稱為“傻瓜磨”，但噸水泥電耗一般在35～36kWh左右，沒有運行成本低的優勢，缺乏市場競爭力。相較之下，方案一畢竟增加了輥壓機系統,運行維護複雜性增加。但據我們調研結果：輥壓機故障集中表現在液壓系統和輥面磨損兩個方面。前者採用國外元件後穩定性大為提高，後者一般運行6000～7000小時(一年)才需要對輥面堆焊(一些採用低谷電生產的廠家，在每天避高峰期間固定抽出兩小時打開輥面檢查，見輥面有磨損點就及時堆焊效果更好)。一般方案一系統運轉率可以達到72%以上。
方案三為一些省級水泥設計院和私企性質的設計單位樂於推薦，但業主往往擔心細碎機的破碎效果和運行穩定性。細碎機往往被推薦的有華氏磨、衝擊式細碎機、球破磨，據介紹有較好的運行穩定性。球破磨在理論上分析只能提高系統產量，不能降低電耗。這一分析結論在安徽省巢湖市一家使用球破磨的粉磨站得到驗證：該企業用球破磨配Φ3．2×13m開路磨，球破磨系統功率近360 kW(其球破磨320kW，其餘為除塵和輸送設備功率)，運行後系統台時產量提高6～8噸。
輥壓機系統配置
輥壓機的配置可分“輥壓機+打散機”和“輥壓機+V形機”兩種。
按合肥院的介紹，輥壓機配置打散機，Φ3．2×13m球磨機配套的應是HFCG120×50系統，而採用V形機配置的輥壓機就要增大一一規格。雖然系統產量可以提高15%左右，但投資要增加，噸水泥電耗也要增加1～2kWh。但輥壓機+V形機配製由於V形機沒有運動部件，運轉率高於輥壓機+打散機配置，運行維護也更簡單，其分離分級效果也優於打散機。另有介紹，採用配置如果引入熱源(另建熱風爐等設施)，可以同時烘乾礦渣，進系統礦渣水分在10%以下沒有問題。
輥壓機系統維護維修
對於輥壓機系統在運行中維護維修難度及費用，合肥水泥院專家介紹：日常運行中只需注意確保潤滑並緊地腳螺栓即可，能保證90%以上的運轉率。運行一個周期6000小時(一般8000小時)堆焊一次輥面，約花費20000元左右。運行五個周期以後，需要更換軸套，約花費30萬元。
打散機中的風輪一般3個月堆焊一次，如果用耐磨焊條堆焊，壽命會更長。V形機中的衝擊板現有的做成抽屜式結構，方便更換。值得一提的是，該系統循環風機風葉必須採用耐磨技術，否則磨損很快。
球磨機工藝流程
事實上，調研中一資深水泥專家介紹：已開發國家在上世紀八十年代就停止關於球磨機開閉路的爭論，而轉向採用閉路流程了。某大院極力推銷他們的開流高細磨實源自丹麥，可是到了上世紀九十年代，丹麥人自己都不做開流磨而轉向閉路流程磨了。水泥的生產應該向精細化方向發展，已開發國家一個粉磨站最多能生產70多個品種的水泥，全靠閉路流程調整。我國華南理工學院在廣東局部主張採用開路流程磨，北方絕大部分主張採用閉路流程。
其實相對於閉路磨，開路流程磨機只是投資省些，維護管理方便。但閉路磨調整方便，對原材料品質變化及水分的適應性更強些。新建粉磨站，從數家熟料生產企業購買熟料時，熟料易磨性必然不同，此時閉路磨產量及出磨水泥細度因易於調節而變化不大，比開路磨有優勢。而當入磨物料綜合水分超過1.5%時，開路磨產量下降幅度較大。如我單位擬建的粉磨站，將來生產的水泥，一方面是出售給混凝土攪拌站，另一方面是本公司內部用於生產水泥混凝土軌枕。這兩者對水泥細度的要求正好相反：前者不能太細。否則水泥與混凝土中減水劑的適應性不好。後者不能太粗，否則水泥早強上不來，影響水泥軌枕早期強度。這樣的水泥細度需要，只有在閉路流程中調整才方便。
一些推薦採用開路流程磨的專家認為，開路流程磨出磨水泥因為具有比閉路磨更寬的粒徑分布，因而標準稠度需水量更低，混凝土攪拌站歡迎。對此，資深水泥專家認為，閉路流程磨完全可以通過調整選粉機的辦法來調整出磨水泥粒徑。我國選粉機產業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。第一代選粉機有約30%合格細粉進入粗粉；第二代選粉機有約20%～25%合格細粉進入粗粉；第三代選粉機只有約5%～8%合格細粉進入粗粉。可以調整選粉效率，使約14%的合格細粉進入粗粉。這樣閉路流程磨的出磨水泥的粒徑分布變寬，標準稠度需水量因之得到改善。但磨機產量會下降，可同時進行磨內改造及研磨體級配調整使磨內物料流速變慢，加大循環負荷來提高磨機產量。事實上影響水泥標準稠度需水量的因素很多，水泥粒徑分布只是一個方面。關於這個問題的詳細論述，可參見筆者的另外一篇文章《淺談水泥標準稠度用水量對混凝土用水量的影響》。
至於開路磨水泥溫度，一般人可能認為粉磨站不存在這個問題，線上水泥企業出磨水泥溫度容易高。其實，筆者調研的一些採用輥壓機+Φ3.2×13m開流磨企業，冬季出磨水泥溫度都大致在120℃，夏天則高達140℃。另一線上輥壓機+Φ3.8×13m開路磨，投產後竟因磨內溫度高導致軸瓦溫度高而致磨機跳停。資深水泥專家介紹，已開發國家都控制出廠水泥溫度，我國很快也會控制。筆者通過學習，總結出出廠水泥溫度高的四大缺點：與混凝土中減水劑的相容性不好；容易導致混凝土早期裂縫；易導致石膏脫水水泥假凝；易使水泥標準稠度需水量升高。因此，新建粉磨站球磨機系統採用開流系統實為不明智。採用閉路磨流程時，如果採用O-Sepa選粉機引入冷風選粉，可以較開路磨降低出磨水泥溫度30～40℃。
對於Φ3.2×13m磨機長徑比較高更適於開流磨的說法，筆者認為可以將磨機長度縮短兩米，即採用Φ3.2×11m磨機作為閉路磨。這既可以降低一點磨機採購費用，又可以減少磨內研磨體裝載量從而減少磨機基礎土建費用。還可以降低磨機電機功率200kW，從而降低噸水泥電耗。這也是一個有經濟價值的選擇。當然，也可以用Φ3.2×13m磨機作為閉路磨機，這對提高出磨水泥比表面積，增大混合材摻量更有利。
