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水泥粉磨站的建設規劃

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工序的企業。

筆者所在企業擬建壹年產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壹些問題,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。這壹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。 實現年產60萬噸水泥的工藝流程,可以采用:

方案壹:輥壓機+Φ3.2×13m球磨機;

方案二:Φ3.8×13m閉路磨;

方案三:熟料細碎機+Φ3.2×13m球磨機。

甲級設計院壹致的意見是采用方案壹,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,實踐證明是壹種先進成熟的預粉磨工藝技術。

(2)采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,較大幅度降低磨機采購費用。Φ3.2×13m球磨機是邊緣傳動磨,每臺260~265萬元,Φ3.8×13m球磨機是中心傳動磨,每臺480~485萬元。兩者差價達220萬元。

(3)采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,從而降低水泥制造成本,提高粉磨站效益。

(4)采用輥壓機可以大幅度降低球磨噪音,利於生產壹線工人身心健康。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”,但噸水泥電耗壹般在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,方案壹畢竟增加了輥壓機系統,運行維護復雜性增加。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。前者采用國外元件後穩定性大為提高,後者壹般運行6000~7000小時(壹年)才需要對輥面堆焊(壹些采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)。壹般方案壹系統運轉率可以達到72%以上。

方案三為壹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、沖擊式細碎機、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。這壹分析結論在安徽省巢湖市壹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,其余為除塵和輸送設備功率),運行後系統臺時產量提高6~8噸。 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,而采用V形機配置的輥壓機就要增大壹壹規格。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形機配制由於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,采用配置如果引入熱源(另建熱風爐等設施),可以同時烘幹礦渣,進系統礦渣水分在10%以下沒有問題。

南京壹公司介紹,選擇輥壓機配置的依據是看熟料的溫度。如果熟料溫度不高,可以選擇輥壓機配置打散機。反之,宜采用輥壓機+v形機配置。 輥壓機忌鐵器進入,壹旦進入會嚴重損傷輥面。因此,進輥壓機的物料必須安裝除鐵器和金屬探測器。前者直接除去鐵器,後者檢測除錳鋼等非磁性金屬件如錳鋼件後,人工除去。

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:日常運行中只需註意確保潤滑並緊地腳螺栓即可,能保證90%以上的運轉率。運行壹個周期6000小時(壹般8000小時)堆焊壹次輥面,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。

打散機中的風輪壹般3個月堆焊壹次,如果用耐磨焊條堆焊,壽命會更長。V形機中的沖擊板現有的做成抽屜式結構,方便更換。值得壹提的是,該系統循環風機風葉必須采用耐磨技術,否則磨損很快。 對於球磨機是選擇開路還是閉路,各單位意見不壹。海螺設計院認為應選閉路流程,開路磨出磨水泥質量適應性不好,主要是水泥溫度高混凝土攪拌站不歡迎。合肥院認為開路流程水泥標準稠度用水量低,攪拌站歡迎。南京兩家公司都認為就粉磨工藝流程的先進性而言,肯定是閉路流程優於開路。但具體到規格Φ3.2×13m這種磨機,長徑比較大就是為開路流程設計的。壹公司認為如果采用閉路流程,磨機長度宜減少到11m。

事實上,調研中壹資深水泥專家介紹:發達國家在上世紀八十年代就停止關於球磨機開閉路的爭論,而轉向采用閉路流程了。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,發達國家壹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采用開路流程磨,北方絕大部分主張采用閉路流程。

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,壹方面是出售給混凝土攪拌站,另壹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。

壹些推薦采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。我國選粉機產業有壹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。第壹代選粉機有約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,水泥粒徑分布只是壹個方面。關於這個問題的詳細論述,可參見筆者的另外壹篇文章《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,壹般人可能認為粉磨站不存在這個問題,在線水泥企業出磨水泥溫度容易高。其實,筆者調研的壹些采用輥壓機+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℃。另壹在線輥壓機+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,發達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采用開流系統實為不明智。采用閉路磨流程時,如果采用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,即采用Φ3.2×11m磨機作為閉路磨。這既可以降低壹點磨機采購費用,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。這也是壹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。 以上僅為筆者總結了在粉磨站建設調研中形成的壹些觀點。其實,各種選擇都有其利弊,不存在壹個十全十美的方案,關鍵是業主在做選擇時追求的目標要明確。選擇時要考慮方案的先進及成熟性,還要考慮本企業員工素質能否適合。比如單從節約噸水泥電耗降低運行成本方面看,選擇立磨終粉磨系統肯定是最先進的。但鑒於國內制造的立磨其磨輥材質及出磨水泥粒徑分布不理想(某大院介紹在酒鋼集團有壹臺用來粉磨水泥,系統產量尚存在問題),目前不宜采用。因此,就當前技術水平,考慮粉磨站運行後具有壹定的成本優勢和確保水泥質量,筆者贊同粉磨站應采用輥壓機+閉路磨形式的粉磨工藝。