?一、節(jié)能形勢(shì)與任務(wù)
截止2008三年間，我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值單位能耗下降了10.08%，后兩年節(jié)能減排任務(wù)仍然艱巨。
政府工作報(bào)告提出了2009年節(jié)能減排與生態(tài)環(huán)保六大任務(wù)。
國(guó)家發(fā)改委八方面加大節(jié)能工作力度。
醞釀推出“能評(píng)”制度，重大建設(shè)投資項(xiàng)目立項(xiàng)開(kāi)工之前必須通過(guò)相關(guān)部門的節(jié)能評(píng)價(jià)。
原材料工業(yè)技術(shù)改造重點(diǎn)專項(xiàng)提出：支持中西部地區(qū)淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展新型干法水泥。鼓勵(lì)水泥生產(chǎn)處理和利用廢棄物、純低溫余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)改造等節(jié)能降耗減排技術(shù)應(yīng)用。支持石灰石礦山以提高資源綜合利用率和保護(hù)環(huán)境為目的技術(shù)改造。
二、水泥工業(yè)能源消耗水平
近幾年水泥行業(yè)能源消耗情況
年份 水泥產(chǎn)量 能源消耗 萬(wàn)元增加值 產(chǎn)品綜合能耗 固體廢物 總產(chǎn)量（萬(wàn)t） 增長(zhǎng)（%） 總量（萬(wàn)t） 增長(zhǎng)（%） 綜合能耗（tce） 增長(zhǎng)（%） 噸熟料 ? 噸水泥 利用量（萬(wàn)ce） 增長(zhǎng)（%） 能耗（kgce） 增長(zhǎng)（%） 能耗（kgce） 增長(zhǎng)（%） 2005 106885 9.85 11730 7.22 14.07 -2.71 148 -1.33 127 -9.25 22905 3.15 2006 13611 15.65 13102 11.7 12.77 -9.25 142 -4.01 120 -5.54 28359 23.81 2007 136100 10.10 14300 8.38 11.76 -7.9 138 -2.0 115 -4.2 35500(預(yù)計(jì)) 25.00
三、粉磨技術(shù)及選擇
粉磨工序能耗主要體現(xiàn)在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環(huán)節(jié)，其電量消耗占水泥生產(chǎn)綜合電耗的72%（生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%，水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%）。
2008年規(guī)模以上企業(yè)5100家，粉磨企業(yè)1500多家。國(guó)家重點(diǎn)支持粉磨系統(tǒng)節(jié)能降耗減排的技術(shù)改造， 粉磨系統(tǒng)節(jié)能潛力很大。
1.?????? 不同規(guī)模生產(chǎn)線設(shè)計(jì)能耗指標(biāo)
|
序號(hào) |
生產(chǎn)線規(guī)模t/d |
熟料燒成熱耗（kJ/kg） |
熟料綜合電耗（kWh/t） |
水泥綜合電耗（kWh/t） |
|
1 |
1000 |
3387～3471 |
70 |
110 |
|
2 |
2000～2500 |
3094～3136 |
68 |
100 |
|
3 |
3000～3500 |
3053～3073 |
68 |
95～100 |
|
4 |
4000～5000 |
2969～3053 |
65 |
95 |
|
5 |
10000 |
2927～2969 |
60 |
- |
2. 影響能耗的主要因素
1） 生料粉磨
（1）原料條件：原料易磨性、入磨原料粒度、入磨原料水分。
（2）工藝流程：目前國(guó)內(nèi)用于生料粉磨的工藝流程較多，采用的磨機(jī)型式主要有風(fēng)掃式球磨系統(tǒng)、中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、尾卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)、立磨系統(tǒng)以及輥壓機(jī)系統(tǒng)等，近幾年來(lái)立磨系統(tǒng)得到廣泛使用。對(duì)于中等易磨性的原料，一般采用立磨系統(tǒng)比采用球磨系統(tǒng)節(jié)電5~6kWh/t生料左右 。
（3）生料細(xì)度：對(duì)于球磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對(duì)于立磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。
（4）節(jié)能技術(shù)：采用改良的耐磨材料作為研磨介質(zhì)、采用高效選粉機(jī)。
2） 燃料制備
（1）燃料條件：燃料的易磨性、入磨燃料水分。
（2）工藝流程：目前國(guó)內(nèi)用于煤粉制備的磨有風(fēng)掃式球磨和輥磨系統(tǒng)，輥磨的電耗約為球磨的一半。對(duì)于易磨性指數(shù)HGI為55的中等易磨性的原煤，煤粉細(xì)度0.08mm篩篩余12%的球磨主機(jī)電耗24.5kWh/t左右，輥磨主機(jī)電耗13 kWh/t左右。
（3）煤粉細(xì)度：對(duì)于球磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對(duì)于立磨系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。
3）水泥粉磨
（1）原料條件：熟料性能、混合材的品種和摻加量、原料水分。
（2）工藝流程
?球磨機(jī)系統(tǒng)：影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝；
?輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電；
輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時(shí)輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。
（3）產(chǎn)品細(xì)度：水泥粉磨電耗與比表面積存在指數(shù)方關(guān)系，該指數(shù)介于1.3~1.6，采用高效選粉機(jī)、比表面積小于4000cm2/g時(shí)可取1.3進(jìn)行計(jì)算，否則取高值。
3.不同粉磨設(shè)備能耗比較
|
項(xiàng)目名稱 |
粉磨原理 |
粉磨物料 |
產(chǎn)品比表面積(m2/kg) |
粉磨系統(tǒng)電耗(kwh/t) |
|
球磨機(jī)（閉路） |
單顆粒粉碎及研磨 |
P·O42.5 |
350 |
34-36 |
|
輥壓機(jī)（+球磨機(jī)） |
料層粉碎、一次擠壓 |
P·O42.5 |
350 |
28-30 |
|
立式磨（合成水泥） |
部分料層粉碎及研磨 |
P·O42.5 |
350 |
26-28 |
|
筒輥磨（閉路） |
料層粉碎、多次擠壓 |
P·O42.5 |
350 |
24-26 |
4.各類型粉磨系統(tǒng)特點(diǎn)比較
|
名目 |
粉磨物料 |
立磨 |
球磨 |
輥壓機(jī) |
輥筒磨 |
|
粉磨機(jī)理 |
擠壓/研磨 |
沖撞/摩擦 |
壓碎 |
擠壓/研磨 | |
|
粉磨動(dòng)強(qiáng)度(MPa) |
1.5 |
-- |
4.5 |
2.5 | |
|
允許最大喂料水分（%） |
生料/礦渣 |
28 |
3~8 |
15 |
<10 |
|
產(chǎn)品細(xì)度（cm2/g勃氏 |
水泥 |
>6000 |
>6000 |
>5500 |
>5000 |
|
生產(chǎn)多品種水泥時(shí) |
最靈活 |
不靈活 |
中等 |
中等 | |
|
研磨件平均壽命（年） |
水泥 |
>2 |
>3 |
>2 |
>1.5 |
|
占地 |
最少 |
較多 |
最多 |
較少 | |
|
平均年運(yùn)轉(zhuǎn)率（%） |
85~90 |
80~95 |
80~85 |
75~80 | |
|
系統(tǒng)總電耗（kwh/t）（3500cm2/g） |
21 |
35 |
2 |
22 | |
|
相當(dāng)總投資 （球磨=100） |
110 |
100 |
120 |
130 |
5. 不同粉磨技術(shù)及設(shè)備能耗比較
球磨機(jī)系統(tǒng)：影響球磨機(jī)粉磨效率的因素較多，包括研磨體級(jí)配、磨機(jī)通風(fēng)、熟料溫度和粉磨工藝等。應(yīng)優(yōu)先采用配高效選粉機(jī)的圈流球磨工藝，圈流磨利于產(chǎn)品細(xì)度和溫度的調(diào)節(jié)和控制，粉磨效率比開(kāi)流磨高10%～20%，成品越細(xì)優(yōu)勢(shì)越明顯。
輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)：輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的各種預(yù)粉磨系統(tǒng)（包括循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨、半終粉磨等）已經(jīng)成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機(jī)的粉磨效率約為球磨機(jī)的2倍左右，可以大幅度節(jié)電。輥壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)電水平取決于輥壓機(jī)消耗功率的大小，輥壓機(jī)每消耗1kWh/t,主機(jī)電耗（輥壓機(jī)+球磨機(jī)）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。輥壓機(jī)的功率消耗與投影壓力成線性關(guān)系，循環(huán)預(yù)粉磨輥壓機(jī)投影壓力為5500kN/m2～6500kN/m2，聯(lián)合粉磨投影壓力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。
輥磨終粉磨系統(tǒng)：粉磨水泥時(shí)輥磨的粉磨效率是球磨機(jī)的1.6~1.8倍，系統(tǒng)節(jié)電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對(duì)產(chǎn)量和電耗均有較大影響。關(guān)鍵是終粉磨水泥性能，要通過(guò)調(diào)節(jié)粉磨壓力、擋料圈高度、風(fēng)速風(fēng)量，控制出口溫度，采用高性能選粉裝置等措施優(yōu)化水泥顆粒級(jí)配，保證產(chǎn)品性能。對(duì)于生料磨如分別更替離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī)，可增產(chǎn)10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰，成品中過(guò)粗顆粒少，有利于燒成，可適當(dāng)放寬細(xì)度。但生料細(xì)度較水泥粗，粗選粉并不是高效籠式選粉機(jī)的長(zhǎng)處。因此其增產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)要低于水泥磨。
預(yù)破碎：“多破少磨”從粉碎機(jī)理上來(lái)說(shuō)是合理的。一方面破碎的單耗遠(yuǎn)比球磨的單耗低，因此后者的無(wú)用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨機(jī)中的鋼球可大大變小，小鋼球?qū)p少對(duì)物料粉碎所造成的能量過(guò)剩的浪費(fèi)。一般來(lái)說(shuō)，大球的比能耗高，小球的比能耗低。
6. 粉磨系統(tǒng)的選擇
從以上粉磨系統(tǒng)的不同特點(diǎn)可以看出，各系統(tǒng)均有不同程度的優(yōu)勢(shì)和不足，企業(yè)選擇粉磨系統(tǒng)時(shí)，特別是對(duì)現(xiàn)有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身的設(shè)備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價(jià)比選擇適合自己企業(yè)的方案。
7. 工程實(shí)例：
天津振興水泥有限公司一線原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋風(fēng)式選粉機(jī)，原料粉磨功指數(shù)Wi＝8.8 kWh/t，生料細(xì)度R80μm＝13 %，系統(tǒng)產(chǎn)量159t/h，系統(tǒng)電耗23.45kWh/t，循環(huán)負(fù)荷208%時(shí)選粉機(jī)效率63%。
天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，輥壓機(jī)型號(hào)TRP140/140，電機(jī)功率2×800kW，帶V型選粉機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)，球磨機(jī)規(guī)格φ4.2×13，主電機(jī)功率3150kW，配N-3500高效選粉機(jī)。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)量155t/h，單位電耗32.8kWh/t。該公司一線采用球磨機(jī)規(guī)格φ3.8×13，主電機(jī)功率2500kW的球磨機(jī)圈流系統(tǒng)，配N-1500高效選粉機(jī)，粉磨P.O42.5水泥至3810cm2/g時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)量61t/h，系統(tǒng)電耗42.3kWh/t。如換算到相同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)節(jié)電7kWh/t。
唐山冀東水泥股份有限公司本部?jī)膳_(tái)水泥磨增加輥壓機(jī)、打散分級(jí)機(jī)，保證了對(duì)磨內(nèi)粗顆粒的破碎作用，提高了磨機(jī)研磨能力，該項(xiàng)目2006年1月開(kāi)始施工，歷時(shí)4個(gè)月，完成改造任務(wù)，5月份開(kāi)始投入運(yùn)行。從運(yùn)行效果看，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量分別提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步電耗下降9.3%，每年節(jié)電814萬(wàn)kWh，折合標(biāo)煤2930噸。
海螺集團(tuán)白馬山水泥廠2000t/d生產(chǎn)線原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效組合式選粉機(jī)，原料粉磨功指數(shù)Wi＝9.6 kWh/t，生料細(xì)度R80μm＝11 %，系統(tǒng)產(chǎn)量165t/h，系統(tǒng)電耗22.38kWh/t，選粉機(jī)的效率74%。兩廠的產(chǎn)量比達(dá)到100:116。
華新水泥集團(tuán)陽(yáng)新公司5500t/d生產(chǎn)線生料粉磨采用2臺(tái)TRM3841輥磨，電機(jī)功率2240kW。原料輥磨易磨性MF=0.85，粉磨功指數(shù)Wi=12.8kWh/t，系統(tǒng)產(chǎn)量為240t/h，磨機(jī)電耗8.3kWh/t、風(fēng)機(jī)電耗7.1kWh/t、選粉機(jī)電耗0.4kWh/t，總計(jì)15.8kWh/t。如采用中卸球磨系統(tǒng)粉磨類似原料時(shí)，系統(tǒng)電耗22kWh/t左右。
越南福山水泥有限公司5500t/d生產(chǎn)線水泥粉磨系統(tǒng)采用了德國(guó)萊歇公司提供的LM46.2+2C立式輥磨，主輥直徑2360mm，磨盤轉(zhuǎn)數(shù)24.3rpm，主機(jī)功率3400kW，選粉機(jī)LSKS66CS，裝機(jī)功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g時(shí)產(chǎn)量150t/h左右，主機(jī)電耗18kWh/t，系統(tǒng)電耗27 kWh/t左右。
四、水泥粉磨能效對(duì)標(biāo)
1. 水泥企業(yè)綜合能耗對(duì)標(biāo)基線
|
項(xiàng)?? 目 |
國(guó)際先進(jìn)水平 |
國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平 |
全國(guó)平均水平 |
? |
|
水泥綜合電(kgce/t) |
1000～2000t/d（含1000t/d ） |
89 |
100 |
110 |
|
2000～4000t/d（含2000t/d ） |
83 |
90 |
100 | |
|
4000t/d以上（含4000t/d ） |
80 |
85 |
95 | |
|
水泥粉磨企業(yè)水泥綜合電耗(kWh/t) |
60萬(wàn)t/y |
34 |
36 |
40 |
|
80萬(wàn)t/y |
33 |
35 |
39 | |
|
120萬(wàn)t/y |
32 |
34 |
38 |
注： *水泥綜合能耗=熟料綜合煤耗×75%+水泥綜合電耗×0.1229+2.5
2.? 不同規(guī)模水泥生產(chǎn)線粉磨工序能效指標(biāo)
|
項(xiàng)??? 目 |
國(guó)際先進(jìn)水平 |
全國(guó)先進(jìn)水平 |
國(guó)內(nèi)平均水平 |
? |
|
1000～2000t/d（含1000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
16 |
20 |
24 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
24 |
30 |
32 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
29 |
34 |
40 | |
|
2000～4000t/d（含2000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
16 |
17 |
23 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
22 |
23 |
30 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
28 |
32 |
40 | |
|
4000t/d以上（含4000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
15 |
16 |
18 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
20 |
22 |
25 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
28 |
32 |
40 |
