水泥回转窑节能技改 Microsoft Word 文档.doc

水泥回转窑节能技改潜力巨大由江苏水泥工程杂志社和国家建材局技术情报研究所联合举办的回转窑水泥厂节能技术改造暨新型干法生产技术交流会日前在南京结束。 会议期间，中材国际南京水泥工业设计研究院、中国建筑材料科学研究院、中材国际成都建材设计院、合肥水泥研究设计院等科研机构对当前国内外新型干法回转窑发展中的热点问题进行了研究、分析，提出了多项适合我国水泥工业发展的技术方案。 近年来，在国家加大基础设施建设投资及良好经济运行态势推动下，各地纷纷新建或改扩建多条大、中型水泥新型干法生产线。据统计，去年新增的新型干法熟料生产能力达万吨，今年月，已经建成投产的新型干法生产线共有条，新增熟料生产能力万吨。这样的建设规模和速度，是建国以来前所未有的。与此同时，随着企业现代化发展战略的实施及市场竞争的日趋激烈，提高产品质量，降低生产能耗，依靠科技进步挖掘企业潜力，将是这部分企业当前及今后必然选择的技术路线。此外，还有一批较早建成的湿法窑、立筒预热器窑、中空窑及立波尔窑等，当时由于受到资金、设备技术水平的限制，在原燃料预均化、生料配料、预分解及熟料冷却方面都存在较多问题，造成原燃材料消耗大、环保不达标、不能长期稳定生产等。这些企业也需要采用新的技术路线进行改造提高，以增强企业市场竞争力。 会议期间，共有多位专家介绍了近年来新型干法回转窑科研开发的新成果。其中，南京水泥院新型干法燃无烟煤生产水泥熟料技术及其应用、水泥厂中低温纯余热发电技术与应用、新型控制流篦冷技术，中国建材研究院的水泥厂料层间挤压粉磨新技术喷射型选粉机终粉磨系统、空气喷射型高效选粉机，合肥水泥院立磨生料粉磨机技术的开发与应用、袋除尘技术，成都建材院分解炉技术的研制开发与应用、湿磨干烧生产线的设计与生产等，成为与会代表们关注的重点。项目介绍：2008-03-04项目所属行业资源建设规模采用窑外分解和纯低温余热发电技术，对现有余热发电回转窑进行节能技术改造，形成2500吨/日生产能力，在窑头新增AQC余热锅炉和篦冷机各一台，在窑尾增加窑外分解系统，并对现有锅炉和汽轮机进行改造，实现吨熟料标准煤耗106kg，吨水泥综合电耗87Kwh。总投资及资金来源总投资8371.92万元其中:企业自筹4371.92万元国内银行贷款4000万元国外资金0万元其他资金0万元(来源：） 令会议主办方意想不到的是，这次会议得到了国内多家大型水泥企业的关注，共有来自全国各地的水泥企业、科研院所及装备企业共余名代表参加了会议，表明国内大型水泥企业对新型干法水泥生产技术进一步升级的高度关注。(杜小卫)来源：中国建材报新型干法水泥节能降耗技术 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右约束性指标，但“十一五”节能降耗工作的开局并不好，2006年万元GDP能源消耗水平为1.26吨标准煤，仅比2005年下降了1.33%，进一步加大了节能目标实现的难度。 水泥是中国的基础工业和传统工业，06年中国水泥产能达到了12.4亿吨，占全球水泥总产能的一半左右，同时水泥工业也是高能耗工业，有关资料表明，水泥能耗占全国建材行业总能耗的75%左右，其消耗的煤炭占全国煤炭总消费量的15%左右，因此水泥行业节能降耗的工作进展对国家节能降耗目标的实现将起到非常重要的作用。 近几年随着新型干法水泥在生产工艺、技术装备、基建成本、生产管理等方面取得了突破性进展，新型干法水泥工艺已经以其所具有的技术、经济和规模优势主导了水泥工业的发展，新型干法水泥比重已经从2000年前的不足10%提高到2006年的46%。目前，新型干法水泥发展已经形成了由政府导向、市场拉动、企业自主发展的良好局面，对促进水泥工业结构调整起到了重要的推动作用。 在这种历史背景下，有必要对新型干法水泥节能降耗技术进行研究和探索，这对加快水泥工业结构调整、降低水泥工业能耗、提高水泥企业经济效益和实现国家节能目标是非常关键的。 1我国新型干法水泥能耗特点 (1)单位热耗与其他工艺相比有明显优势。根据国家发改委2006年发布的水泥工业发展专项规划中统计的数据，与新型干法水泥回转窑相比，机立窑的单位热耗高39%，湿法窑的单位热耗高81%，干法中空窑的单位热耗高111%。表1是各种工艺单位热耗的对比。 表1重要水泥生产方法单位水泥熟料的平均热耗 (2)能耗指标与国际先进水平存在较大差距。近几年我国新型干法水泥工艺取得了很大进展，但总体上还是粗放型的发展，虽然产能获得了很大提高，但大部分企业对于能耗指标的重视程度仍然不够，近年来随着矿产资源和电力价格的不断上涨，水泥生产的低成本时代已经结束，而市场同质化竞争越来越激烈，水泥企业的利润空间也越来越小，同时在国家政策的引导下，节能降耗工作才被放到了更重要的位置。有关资料表明，我国新型干法水泥生产线能耗的平均水平与国际一般水平存在15-25%的差距，而我国的先进水平也与国际先进水平存在约5%的差距。 表2国内外新型干法水泥生产线能耗指标对比 (3)在国内新型干法生产线中，引进的生产线能耗指标优于国产生产线，大型生产线能耗指标优于中小型生产线。 在我国177条新型干法水泥生产线中，13条全部采用国外技术装备生产线的熟料热耗平均为109kg标准煤/t熟料，且全部低于全国平均值，46.15%的引进生产线熟料热耗小于107kg标准煤/t熟料，引进生产线的水泥综合电耗平均为93.82kWh/t，77.78的生产线吨水泥综合电耗在100kWh/t以下。 大型生产线在能耗方面优势明显，以下是各种规模生产线的能耗指标对比： 表3不同规模新型干法水泥生产线能耗指标对比 (4)由于管理水平和技术水平的差异，各水泥企业的能耗水平参差不齐。一些管理和技术上先进的企业如海螺集团，能耗指标的最好水平已接近或赶上了世界先进水平。在我国177条新型干法生产线中，有23条熟料烧成热耗低于107kg标准煤/t熟料，其中海螺集团占了16条；21条熟料综合电耗低于60kWh/t的4000-5000t/d生产线中，海螺集团占了14条。 许多企业尽管设备配置比较先进，但能耗指标却居高不下，反映出管理和技术上的巨大差距。目前我国大部分新型干法水泥生产线都处于这种状态，节能降耗的潜力没有得到充分挖掘，导致整体能耗水平的升高，成为水泥企业提高经济效益和持续发展的瓶颈。 2新型干法水泥生产线节能降耗的途径 (1)加大投入，积极推广新技术、新装备。目前有几项新技术已基本成熟，应当予以高度关注：第一是余热发电技术，可使新型干法生产线的热利用效率由原来的60%提高到90%以上，而且可解决该生产线60%以上的用电量，这是当前水泥行业节能减排工作的重点，一套余热发电机组投资约6000-8000万元；第二是变频节能技术，目前有很多生产线对窑尾高温风机进行改造，由液偶调速改为变频调速，投资约100-200万元，可使熟料综合电耗下降2kWh/t左右，这项技术还可广泛运用于容量较大、系统转动惯量大或设备对启动规程有特殊要求的设备，实现变频软启动，减少对电网的冲击，并可节电25%左右；第三是节能粉磨技术，改变以球磨、管磨为主的粉磨工艺，采用性能先进的、以料层挤压粉磨工艺为主的辊式磨、辊压机及辊筒磨等技术装备，通常可使粉磨工艺节电30-40%，使水泥综合电耗下降20-30%。 (2)内部挖潜，降低现有生产线的能耗指标。即在现有生产装备基础上，通过针对性的工艺技改，辅以技术优化和调整，充分发挥生产线的潜力，最大限度地降低生产线的能耗指标。这对于我国目前新型干法水泥工艺的整体状况显得尤为重要，绝大多数的中小型水泥企业虽然装备相对比较先进，但由于管理和技术上存在的差距，其生产线的技术水平完全没有发挥，生产不正常、能耗指标居高不下的现象比较普遍，导致经济效益的下滑，特别需要这方面的管理和技术上的支持。一般对于这种生产线，通过一到两次的检修，再进行一个月左右时间的优化和调整即可达到预期效果，能耗指标可以达到国内比较先进的水平，整个过程的投入在100万元以内，但实现的经济效益非常可观。 另外，加强内部管理，强化员工的节能意识对于任何行业都非常重要，水泥企业也要加强这方面的宣贯，尽快培养员工节约“每一度电、每一锹煤、每一滴水”的意识。 3新型干法水泥生产线能耗潜力的挖掘 对于水泥企业来说，煤、电的消耗占其生产成本的70%以上，因此一般以煤耗和电耗作为衡量水泥企业能耗水平的指标，06年底国家制定了强制性国家标准水泥单位产品能源消耗限额，提出了各种规模生产线能耗限额的淘汰标准。 表4现有水泥企业水泥单位产品能耗限额以上表4和表5为强制性要求，表6为推荐要求，也就是说表4和表5所列出的能耗限额将作为目前水泥生产线淘汰的标准，随着我国整体技术水平的提高，表六将在几年后成为水泥生产线淘汰的标准。而目前很多生产线都没有达到表4提出的要求，绝大多数生产线没有达到表6提出的要求。因此尽快挖掘新型干法生产线的潜力，降低能耗指标是一项当务之急的工作。 3.1降低煤耗的途径 煤耗的高低反映了水泥熟料生产过程中的热利用状况，新型干法水泥熟料生产线的热量主要来自煤粉燃烧热，一般新型干法生产线热利用效率为50-60%，国内热耗较低的5000t/d生产线熟料热量消耗的组成如下表：表5 新建水泥企业水泥单位产品能耗限额表6 水泥企业水泥单位产品能耗限额目标值以上表4和表5为强制性要求，表6为推荐要求，也就是说表4和表5所列出的能耗限额将作为目前水泥生产线淘汰的标准，随着我国整体技术水平的提高，表六将在几年后成为水泥生产线淘汰的标准。而目前很多生产线都没有达到表4提出的要求，绝大多数生产线没有达到表6提出的要求。因此尽快挖掘新型干法生产线的潜力，降低能耗指标是一项当务之急的工作。3.1 降低煤耗的途径煤耗的高低反映了水泥熟料生产过程中的热利用状况，新型干法水泥熟料生产线的热量主要来自煤粉燃烧热，一般新型干法生产线热利用效率为50-60%，国内热耗较低的5000t/d生产线熟料热量消耗的组成如下表：表7 国内先进5000t/d生产线熟料热量消耗组成通过表7不难发现，除熟料形成热外，热量主要消耗在预热器和冷却机出口废气、出冷却机熟料带走的热量以及系统表面散热损失，此五项占了熟料总消耗热量的94.5%。因此降低生产线熟料煤耗，应当在预热器出口温度、冷却机出口温度、出冷却机熟料温度以及系统保温等方面寻求改进。 通常预热器出口温度下降10，每吨熟料可节省1kg标准煤，国内比较先进的生产线预热器出口温度一般在300-330，但大多数生产线的预热器出口温度都存在偏高的现象，有的达到了380甚至400以上，如通过技术改进使这些生产线的预热器出口温度降低50，则每吨熟料可节约5kg标准煤，约降低成本3.5元。降低预热器出口温度的关键在于提高其换热效率，即提高各级旋风筒之间的温度降，国内先进生产线各级旋风筒的温差见下表： 表8国内先进生产线各级旋风筒温差（） 国内先进生产线冷却机出口温度在250左右，出冷却机熟料温度为80-100，但一些生产线出冷却机废气温度达到300-350甚至更高，熟料温度达到200，如废气温度降低50、熟料温度降低100，每吨熟料可节省标准煤约5kg。降低出冷却机废气温度和熟料温度的关键在于提高冷却机的冷却效率和热回收效率。 3.2降低电耗的途径 在水泥单位产品电耗中，有60-70%消耗在对原料、燃料和水泥熟料的粉磨工艺，应当特别重视磨机的电耗指标，降低磨机电耗的重点在于提高和稳定磨机台时产量，并降低磨主电机功率。 各类风机的电力消耗约占水泥单位产品电耗的25%左右，控制好大型风机的功率是降低水泥综合电耗另一重点，关键在于减少系统漏风，降低系统阻力。 4结语 传统的水泥行业是国民经济的重要支柱，中国的水泥产量占有全世界近一半的产能，却存在着高耗能、高污染及资源浪费等行业问题。近年来政府在环保及节能降耗方面的政策力度让新型干法水泥企业面临着巨大的政策压力，中国水泥行业的无序发展及无序竞争也让新型干法水泥企业面临着巨大的市场竞争压力。中国的新型干法水泥生产线除了国内少数大水泥企业是有一定的基础逐步发展起来的之外，绝大多数水泥企业的技术及管理还处于一个相对落后的水平，存在着很大的资源浪费及能源浪费，还有很大的改进提升的空间。 为了保证国民经济的持续健康发展，和其他产业一样，水泥矿山也必须把减排、节能和降耗放在重要的位置上。为矿山减排提供的破碎方式1混合破碎混合破碎指水泥生产中两种原料按一定的比例送入一台破碎机进行破碎的生产工艺。常见的混合破碎有石灰石与泥灰岩、石灰石与页岩、石灰石与黏土等。其中石灰石和黏土的混合破碎是两种物性差异非常大的原料在一起的破碎，尤其是掺入塑性高、水分大的泥料时难度更大。然而这种混合破碎也带来如下的好处：在破碎过程中石灰石碎料被湿料包裹，粉尘减少，形成的碎石与湿土拌合料的黏性减小，流动性增加，减轻了溜子的堵塞，具有用胶带输送机运送和在预均化堆场中堆存和耙取的性能。若将这种黏土单独加工，不仅需要另添一套设备，且它的运输、堆存和挖取都十分困难，不乏出现已经破碎，在继后的运输、堆存过程中又重新黏结压实，严重影响生产的事例。混合破碎的成功，可以减少甚至免除石灰石表土的剥离，矿石资源的利用更充分。两种原料一并加工减少了一套加工系统的建设和经营费用，取得很好的社会和经济效益。广州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一个很突出的实例。将数量达2800万立方米的覆盖土作为资源一并利用，就能使这个深埋地下的石灰石矿床得到利用，成为建设日产6000吨水泥生产线的大型工厂的原料基地。混合破碎需要解决一连串的技术问题，以确保出料粒度满足入磨的要求，防止破碎机腔堵塞，保证整个系统运行通畅。因此，从料仓起的整个系统都要作专门的设计，包括料仓形状、结构，破碎前泥团的切碎，机体内部乃至漏斗、溜槽等的特殊处理。常熟仕名重型机械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥厂掺土量是25，混合料水分达14。由于有的工厂要求掺入更多的黏土(30)，公司为其研制了混配机，将黏土与石灰石预先进行粗混合。至今，公司已先后提供了8套混合破碎系统。2预筛分破碎将原料在破碎之前进行筛分，只对筛上物进行破碎，往往可以取得良好的效果。例如当今水泥都采用带预分解的新型干法生产，这种生产方法在原料配用上提高了硅酸率，经常需要掺用硅质原料。而质纯的硅质原料主要用于制造玻璃，质次的硅质原料则多是砂岩、粉砂岩与页岩互生矿床，开采中难以将它们相互分离。这种矿床的品质虽可满足生产需要，但是它们的物性差别很大，砂岩、粉砂岩的磨蚀性高，页岩和风化物则质软，易吸收水分发黏。这种混合型矿石给常规的生产方法带来很大困难，难以找到既抗磨又不怕堵的破碎机型，给这类矿床的利用造成很大困难。通过实验获知，预筛分可将大部分泥土和页岩筛除，从而可以防止破碎机的堵塞。根据这个原则开发的波动筛分给料机和抗磨型单段反击式破碎机组成的破碎系统，即使是黏湿料和高磨蚀性硬物料的混合矿也能胜任。这个破碎系统于2000年年底在安徽东亚水泥公司投入使用，取得了良好的效果。破碎机即使在雨季也能正常工作由于合格料已预先筛除，破碎机的磨耗件寿命大大高于预期值。这项工艺和装备的开发成功使得这类呈互层产出的低品位硅质矿床的有效利用变得比较简便。在短短的几年中，它已成为国内此类硅质矿床的主选破碎方式。利用筛分破碎方式，通过筛分排除筛下物可以提高某些低品位矿床的矿物品位，成为可用的矿石。例如低品位灰岩矿床，如果平均品位低是由于混有页岩、泥质夹杂物所致(CaO低于可用指标，碱含量超标)，而这些夹杂物层薄、质软、易碎，爆破后碎料中含量较多，采取预筛分法予以排除后，品位即可提高。南京院承担的沙特SPCC项目的石灰石就是采用预筛分和破碎后再筛分的方式，使得原来不能使用的灰岩满足了使用要求。当原矿中的碎料较多时，采用预筛分可以减少破碎机的工作最，采用较小的机型，系统的产率可以提高，同时又减少了产品的过粉碎。综合电耗降低、金属消耗量减少。由于预筛分增加了一道环节，生产的复杂程度增加，通常在原矿中合格料超过2030时才有价值。关于矿山的节能随着我国经济的发展，对液体燃料的需求不断增加，国际石油也日益短缺，矿山生产中的节油问题已迫切地提到了我们面前。就采矿业而言，随着露天开采规模的扩大，传统的开采工艺需要很多大型挖掘机和运输车辆，使得组织生产十分繁杂，不堪重负。而连续和半连续开采工艺的应用则可以取得显著的节能效果和可观的经济效益。关于开采工艺，有的文献把轮斗挖掘机胶带输送机排土机生产称为连续式工艺；把单斗挖掘机告车破碎机胶带输送机生产称为半连续式工艺；把单斗挖掘机卡车生产称为间断式工艺。连续式工艺只适用于可以直接挖取的软岩，应用范围很有限。而硬岩和半硬岩更适于半连续式工艺。半连续式工艺的关键设备破碎站既可以设在坑内，也可以设在地表；既可以是固定的，也可以是半固定的或移动式的。生产水泥的主要原料石灰石，绝大多数属硬岩和半硬岩，它们都难以使用轮斗铲直接挖取。推行以电代油的标志性措施是少用或不用汽车，多用胶带输送机运输矿石，这就需要把破碎机搬进采矿场。因此，研究破碎站的形式和设置位置成为水泥矿山该采用哪种生产工艺的关键。移动破碎在采矿场内的出现要追溯到上世纪50年代。它首先在西德一个水泥厂的石灰石矿得到应用，继后才逐渐扩展到煤矿和金属露天矿。以移动破碎跟随挖掘机。把大块矿石破碎成碎石后再用胶带输送机运输，可以省却汽车运输，从而大大节省人力和燃料，降低矿石生产成本。在采场内将矿石破碎后改用胶带输送机运出的生产技术，从上世纪70年代开始在世界范围内得到了迅速扩展，出现了多种类型移动方式和使用各种类型破碎机来适应不同的使用条件，其单机能力已近万吨小时。1移动式破碎机的类别及性能移动式破碎机，更确切地应称为移动式样站，因为它除了破碎机之外，还带有进出料装置及配套设施。按移动功能的不同可分为全移动(Fully-mobile)、半移动(Semi-mobile)、和可搬式(Portable)。3种破碎站的使用条件各不相同，需要从多个方面考虑之后才能选定。全移动破碎站又称为自行式破碎站。按行走方式可分为履带式、胶轮式和步行式3种。3种行走方式的灵活性不一样，因此用途也不同。履带式可以跟随挖掘机工作，但是机体笨重，受到制约，能力较小，目前已知的最大能力是1000吨小时。胶轮式和步行式还不能做到跟随挖掘机作业，它们只能在相对固定的条件下工作。它们的生产能力较大，已有不少达到20003000吨小时的破碎站在使用。自行式破碎站的基本特征是一个功能完整的单体，进料和出料均在同一个平台上，简称为“平进平出”。半移动破碎站需要借助外力才能移劫。有的能够在同一平台上进料和出料。也有的需要在上一平台进料，主机站立平台出料，简称为“平进平出”和“上进平出”。前者可以在任何可达到的位置上使用，而后者则要利用一个台阶，它的位置有一定的限制。“上进平出”的破碎站因为利用了一个台阶的高度，料仓容积增大、给料机缩短，更适于大型矿山使用。目前，世界上最大的半移动破碎站在智利一个铜矿，它的能力是9600吨小时。半移动破碎站有轨道上的破碎站、平板拖车上的破碎站和驮迁式破碎站。大型半移动破碎站一般多用驮迁式搬迁。为了便于搬迁，常将它分离成数个单体，例如料仓和给料机组成一个单体，破碎机为另一个单体，出料胶带输送机为一个单体，从而使每个搬迁单元的重量降低。由于驮运车价格昂贵，利用率低，有些矿山也采用其他方式搬迁。半移动破碎站是浮架在地面，不需要坚实的混凝土基础，对地面的承载能力一般不低于250kPa即可使用。可搬式破碎站又称为组装式破碎站，它是一种介乎固定式和移动式破碎站之间的结构，可在搬迁不频繁(两三年以上)的情况下使用。它们可拆散成若干大件，其尺寸和重量符合吊车的起吊能力和拖车的承载能力。搬迁一次花费的时间视事前准备情况、拆散程度、搬迁路程长短及组织情况而定。2各类移动式破碎站的使用方法根据水泥用石灰石矿山的特点，提出3种破碎方式的基本破碎站类型和适用条件，可供参考（见下表）。此表只是针对一套破碎站而言，若规模较大，拟采用两套破碎站，则随行式和围绕装料式的应用范围将有所扩大。当矿山比高较大，矿体岩层稳固，开凿内部溜井，在井下设固定破碎站，矿石破碎之后再用胶带输送机运出采矿场到工厂，也是充分利用位能的节能生产工艺，而且破碎站不必搬迁，更为简便。这种生产工艺我国早已在多家水泥厂应用。矿石破碎的降耗破碎机械在加工矿石的过程中自身也有所磨损。为了尽量减少机件的损耗，一是需要坚持科学地选择机型；二是合理使用和选材。一旦选型不当，严重者将造成工厂长期的生产被动，轻者也将造成经常性的多消耗。科学地选择机型的基础就是要对所加工原料的产地进行全面深入的了解。包括对矿床各层位矿石及夹带物的物理机械性质的了解，取样和加工试验，再结合当地自然气候条件、工厂生产工艺对矿石进出料粒度的要求等等，作出正确的机型选择。破碎机工作原理不同，因此机器的特性差别很大。需要与使用地矿石的特性(包括不同层位矿石特性的差异在内)结合起来研究。当具有多种选型方案时，还要根据一次性投资及长久消耗一并考虑，作出最后选型结论。破碎的材料消耗与诸多因素有关。以锤头为例，它的寿命与以下4个因素有关：一是矿物的物理性质和伴生物的性质(对金属的磨蚀性、含土量、水分、黏塑性、抗压强度等)；二是机器内部结构的合理性；三是锤头选材的正确性和制造质量；四是操作方法。第一项是客观的存在，是先天性的，需要事先有正确的了解。第二项是为了适应被加工物料的性质和工艺要求，机器内部需要进行的处理，防止产生不正常的过度磨损。第三项是选材问题，目前，单段锤式破碎机的锤头有高锰钢类(包括合金高锰钢、加入合金元素的超高锰钢、打击面堆焊耐磨层的合金高锰钢)；中碳合金钢类(包括打击段硬度HRC55-58，母体39，冲击韧性240j的双硬度锤头)；双金属复合类(头部为高铬铸铁，HRC61，柄部为铬钼合金钢，HB225310)；镶嵌硬质合金的高锰钢类。中等硬度的脆性灰岩，当磨蚀性不高时主要使用高锰钢类锤头，当磨蚀性较高或料中混入砂质土较多时，高锰钢类锤头的冷作硬化层难以形成和保持，则效果不好，不宜采用。煤、石膏采用中碳合金钢锤头的效果也优于高锰钢锤头。第四项是破碎机的使用和操作方法。篦子的调节和锤头的翻边及时与不及时，效果大不相同。目前，个别工厂甚至不翻边、不调节，经其在篦子与转子形成过大的空间堆积料层中摩擦，再耐磨的材料寿命也长不了。因此，要建立制度，精心使用，才能延长机件的寿命，实现水泥矿山开采的节能降耗与减排。破碎机空载自停节电装置 水泥生产中，由于破碎系统存在断续性，再加上有些岗位工的责任心不强，造成破碎机械空运转时间较长，电力浪费。为此本人在石灰石二破自行设计了一种简单实用的空载自停节电装置。 工作原理见图1。当石灰石二破带负荷动转时（我厂为180210A），电流继电器KA1和KA2常闭触点打开，节电装置不工作。当无负荷空运转时（我厂为75100A），KA1、KA2常闭触点之一或者两个释放闭合，时间继电器KT1线圈得电开始延时（破碎机主电路图未画出，KM为二破电机主接触器常开辅助触点，此时为闭合），KT1的延时范围为0600s。待延时到，其延时触点闭合，中间继电器K得电吸合并自锁，且串接在提升机和石灰石二破接触器回路的常闭触点断开将其停机。石灰石一破和皮带机因联锁停机。同时，K的另一触点使KT1失电复原，另一常开触点使时间继电器KT2得电延时，其延时范围为01800s。在其延时范围内二破不能再开机。延时时间到，K失电复原，二破才能再开机。KT1延时的作用是短时空载不停机，在其延时范围内应尽快使之转入带负荷动转，才能不停机。KT2延时的作用是空载停机后不能马上开机，避免电机频繁起动将之烧坏。KT1线圈回路串入的KM常开触点的作用是二破开机后节电装置才起作用。电流继电器的整定和时间继电器延时时间的设定可根据各厂的情况自行设定。水泥粉磨系统优质高产、节能降耗的技术分析 水泥颗粒是一种人工粒体，水泥的群体颗粒具有高比表面积（单位质量物质的二相界面面积）与多分散性（某一样品中每一颗粒都不尽相同）的两大特征。水泥的粉体状态的一般表达：磨细程度（细度和比表面积）、颗粒分布和颗粒形貌。 1、水泥细度 水泥的粒度就是水泥的细度。水泥细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。 我国水泥标准规定水泥产品的细度80m方孔筛筛余不得超过10%。控制细度的方法简单易行，在一定的粉磨工艺条件下，水泥强度与其细度有着一定关系。水泥的筛余量越小表示水泥越细，强度越高。但用这一方法进行水泥质量控制还存在较多问题： 当水泥磨得很细时，如80m方孔筛筛余小于1%，控制意义就不大了。国外水泥普遍磨得很细，所以在国外水泥标准中几乎全部取消了这一指标。 当粉磨工艺发生变化时，细度值也随之变化。如开流磨筛余值偏大，圈流磨筛余值偏小，有时很难根据细度来控制水泥强度。 细度值是指0.08mm筛的筛余量，即水泥中80m颗粒含量（%）。众所周知，64m的水泥颗粒的水化活性已很低了，所以用80m颗粒含量多少进行水泥质量控制还不能全面反映水泥的真实活性。 2、水泥的平均粒度在水泥粉磨过程中，不是均匀的单颗粒，而是包含不同粒径的颗粒体粒群，所以在评述水泥细度时若只用筛余这一简单的表示方法，差不多有90%多的水泥颗粒都通过筛孔成了筛下物，然而这些筛下物的颗粒大小并不清楚，故筛余量相同时比表面积也会出现很悬殊的现象。 平均粒度有几种表示法，如算术平均直径、几何平均直径、调和平均直径等。 水泥颗粒的平均粒度是表征水泥颗粒体系的重要几何参数，但所能提供的粒度特性信息则非常有限，因为两个平均粒度相同的粒群，完全可能有不一样的粒度组成（颗粒级配）。3、水泥比表面积 国外水泥标准大多规定比表面积指标，一般都采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积，我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准规定已与国外标准一致。水泥比表面积与水泥性能已存在着较好的关系。但用比表面积控制水泥质量时，主要还有下述两方面的不足： 比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反映很敏感，有时比表面积并不很高，但由于水泥颗粒级配合理，水泥强度却很高。 掺有混合材料的水泥比表面积不能真实反映水泥的总外表面积，如掺有火山灰质混合材料，水泥比表面积往往会产生偏高现象。 4、水泥的颗粒级配（粒度分布） 众所周知，即使筛分细度相同或比表面积相近，水泥的性能有时也会表现出较大的差异，其原因是粒度分布可能不同（颗粒形状的因素也很重要），因此研究水泥粒度的表征、探索与水泥强度更精确的定量关系，有着非常重要的意义。 国内外长期试验研究证明，水泥颗粒级配是水泥性能的决定因素，目前比较公认的水泥最佳颗粒级配为：3-32m颗粒对强度的增长起主要作用，其粒度分布是连续的，总量应不低于65%；16-24m的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好；小于3m的细颗粒，易结团，不要超过10%；大于64m的颗粒活性很小，最好没有。 此外，水泥粒度分布（颗粒级配）不当还会影响水泥水化时的需水量（和易性），若为了达到水泥砂浆的标准稠度而提高了用水量，则最终会降低硬化后的水泥或混凝土的强度。因此掌握水泥颗粒级配的指标是很重要的。 表示水泥粒度分布即颗粒级配的方法有列表法、作图法、矩阵法和函数法。 20世纪90年代，人们开始研究水泥颗粒形貌对水泥性能的影响。水泥颗粒如果放在电子显微镜下观察，它的形貌并不是圆的，犹如破碎堆积的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片状的，有针状的。水泥颗粒的形貌与粉磨工艺有关。 水泥颗粒形貌通常用圆度系数(f)表示，圆形颗粒的圆度系数等于1，其它形状则都小于1。 国外水泥的圆度系数，大多在0.67左右。中国建材科学研究院测定的我国部分大、中型水泥企业水泥的圆度系数平均值为0.63，波动在0.51-0.73之间。同时在对水泥颗粒形貌的研究中还发现：水泥磨机的研磨能力愈强，f值愈大；高细磨水泥f最大；带辊压机预粉碎的磨机磨制的水泥f值也较大。 试验研究表明，将水泥颗粒的圆度系数由0.67提高到0.85时，水泥砂浆28d抗压强度可提高20-30%。 实施ISO强度方法后，水泥细度的提高是在大多数企业粉磨工艺比较落后和采用80m方孔筛筛余控制细度的条件下取得的，其颗粒组成多数处于不合理的状态。 水泥的合理颗粒组成是指该组成能最大限度地发挥水泥熟料的胶凝性和具有最紧密的体积堆积密度。熟料胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关，而堆积密度则由颗粒大小含量比例所决定。采用45m筛余可以使企业了解水泥中有效颗粒的含量，而使用比表面积可以及时掌握与水泥需水性等密切相关的微细颗粒的含量。二者相结合进行粉磨工艺参数控制，将使水泥性能达到最优化。 145m的熟料颗粒全水化时间很长，对水泥强度贡献很小，熟料与水作用生成的水化产物是水泥产生胶凝性的根本原因。水泥颗粒的水化程度决定水泥胶凝性的发挥。熟料的水化程度与矿物种类和颗粒大小有关。根据研究，硅酸盐水泥的水化深度与时间的关系可用下式表达： X=2t0.25式中：X-水化深度，m； t-水化时间，d。20m的颗粒全部水化需要1年多的时间，而2m的颗粒全水化只需1.5h，45m颗粒28d大约水化了50%，45m的颗粒对水泥性能的贡献也就更小了。 目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为：3-32m颗粒总量不能低于65%，3m细颗粒不要超过10%，65m颗粒最好为0，1m的颗粒最好没有。因为3-32m颗粒对强度增长起主要作用，特别是16-24m颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好；3m的细颗粒容易结团，1m的小颗粒在加水搅拌中很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开裂，严重影响混凝土的耐久性；65m的颗粒水化很慢，对28d强度贡献很小。2比表面积数值主要反映5m以下的颗粒含量 1个80m的颗粒全部变成5m时，已变成4096颗，表面积也增加至80m时的16倍。因此水泥比表面积的变化主要与5m以下的颗粒含量有关。3用45m筛余和比表面积控制细度操作简便、控制有效、无需大量试验投资 虽然球形颗粒推算出来的，与水泥颗粒的实际情况有差别，但可以看出，在固定的工艺条件下，使水泥的45m筛余量和比表面积控制在一个合理的水平上时，可限制3m以下和45m以上的颗粒，以此获得良好的水泥性能和较低的生产成本。这种细度控制方法与其它方法相比，具有操作简便、控制有效的优点。只要取样进行筛析试验和比表面积测定，就可以为磨机的操作提供依据。 水泥粉磨系统提高产量、降低电耗历来是人们关注的焦点，尤其是ISO标准实施后，对于多数水泥企业来说，都感到既要使产品适应新标准的质量要求，又不影响磨机产量、增加生产成本，对水泥粉磨系统进行优化改造无疑是首选措施。1、粉磨工艺改造的原则以往进行粉磨工艺的研究主要注重提高磨机产量和降低粉磨电耗。事实上，粉磨工艺对产品的质量有着很大影响，因此今后在研究和进行粉磨工艺改造时，应全面考虑产量、质量和能耗的关系。节能原则 由于传统的球磨机粉磨工艺能源利用率太低，水泥生产中70%的电耗都用于生料和水泥的粉磨，因此节能是改造粉磨工艺的基本任务。高产原则 提高粉磨设备的产量是改造和完善粉磨工艺的基本目标。优质原则 产品不仅达到一定细度和比表面积，并有合理的颗粒级配和尽可能高比例的球形颗粒，是改造和完善粉磨工艺的重要任。2、采用预粉碎技术 预粉碎是球磨机粉磨系统大幅度提高产量的主要措施，按粉碎理论可分为预破碎和预粉磨。2.1预破碎预破碎一般是指在球磨机前设置一台细碎机，使入磨粒度降低，将原来球磨机粗磨仓坦负的部分粗碎任务交由效率较高的细碎机来完成，即所谓的“多破少磨”。国内采用水泥磨前加细碎机的措施已有数十年历史，但受设备材质的局限，该技术一直未能得到大量使用。当前有些机械厂推出了新一代细碎机，使用寿命有一定提高，但关键部件磨损的问题仍没有根本改善。 出库物料的除铁问题必须重视，往往是铁块或其它金属杂质对细碎机造成致命的伤害。增设预破碎后，球磨机内部结构也要进行相应调整，尤其是一仓应以提高研磨能力为目标。有的厂曾尝试过提高磨机转速来提高产量，但效果不好。从理论上分析，加预破碎后入磨物料粒度降低，一仓的破碎作用与研磨作用已退居次要地位。磨速提高，研磨体提升高度增加，破碎能力增大而研磨能力降低，这显然不符合要求。 采用预破碎系统进行提高磨机产量的改造，低投资是其最大优势，它主要适合于磨机辅助设备和输送设备富裕能力有限，以及大幅度升级成本效益不合理的厂家。 2.2预粉磨 预粉磨是指球磨机前增设一台粉磨设备，使原有的粉磨系统大幅度增产的措施。用于预粉磨的设备主要有短球磨、辊磨、辊压机、筒辊磨等。上述四种预粉磨设备的能量利用率由低到高依次为短球磨、辊磨、筒辊磨、辊压机。 采用球磨机作为预粉磨设备，建议采用半终粉磨流程，即预粉磨球磨机与选粉机组成闭路系统，使进入后续球磨机的物料粒度更加均匀，一般2mm的占90%左右，最大粒度控制在5mm，可缩短物料在磨内的停留时间，避免出现“饱磨”现象。球磨机预粉磨工艺提高产量的幅度可达50%以上，不过节能效果较差，对于有闲置设备的厂家较为适宜。对于采用辊磨、辊压机、筒辊磨作预粉磨设备，由于投资大，工艺相对复杂，一般在立窑水泥企业很少采用。3、开流磨的技术改造 开流高细、高产磨技术主要用于水泥粉磨。对原有磨机进行改造时，应具备以下工况条件： 磨机直径可大可小，即1.5-3.8m均可，但磨机的长径比至少要2.5； 入磨物料综合水分2%； 入磨物料粒度、研磨体装载量、磨机运行等正常稳定； 磨机通风良好，收尘与计量设备完好。 3.1开流磨技术改造的主要内容衬板 经过长期生产实践的检验，目前仍在使用的球磨机筒体衬板主要有11种形式。国外公司推出的衬板有逐渐统一的趋势。一仓一般采用提升衬板即所谓的阶梯衬板，二仓则采用分级衬板。但这种分级衬板不是国内常见的锥形分级衬板或平衬板加锥形分级衬板，而是两种甚至三种衬板的组合或复合体。经过优化组合或复合，一种衬板可发挥不同形式衬板的优势，从而保证了最大限度地将能量输入装球区，并尽量消除磨内死区。建议有关单位加大研究力度，为水泥厂提供性能更优越的衬板。 在目前开流磨进行技术改造时，段仓一般都安装活化衬板，有效地消除了“滞留带”，激发和强化了研磨体的运动。隔仓板 对于隔仓装置的改进，国内企业仍关注于篦板的耐磨、耐冲击及防堵等方面，而对于隔仓装置对磨内料、气流的影响和控制作用重视不够。以2.2m球磨机为例，隔仓板有效通风面积为0.38m2，中心件面积0.33m2，中心件有效通风面积0.03m2，可见仅中心件的面积就相当于隔仓装置有效通风面积的87%，同时也表明此形式的中心件有效通风面积是相当小的。通过分析比较，加大中心件通风面积对于加大整个隔仓装置通风面积的影响最大，也是最可行的方案。因为无论加大篦板孔尺寸或增加开孔数量，都将对篦板强度及其对料球的控制作用产生较大影响。此外，改造老式中心件的另一个目的在于通过它来实现对物料流速的控制，从而方便灵活地调节磨内各仓中的料球比，控制物料磨内停留时间。 开流磨进行技术改造时，尾仓更换带内筛分装置的隔仓板，严格控制进入尾仓的小颗粒，使前仓的钢球和尾仓的小段各自最大限度地发挥破碎和研磨作用。研磨体 研磨体尺寸基于粉磨能力和喂料粒度，比较通用的是“两头小，中间大”的级配方案。因为各厂实际情况不同，磨内研磨体和物料运动情况极为复杂，以及物料性能的差异，很难找出普遍不平适用的规律，长期在实践中摸索才是获得合适级配的有效途径。 稳定的粉磨工艺条件在很大程度上取决于研磨体的材质。由于磨损消耗，研磨体的级配在磨机运转过程中是不断变化的，不同尺寸研磨体的磨损规律也不同。补球（段）只能保持装载量相对平衡，不能保持级配始终如一。如果研磨体的硬度和耐磨性能差，在运转过程中易发生变形和碎裂，不但影响粉磨效率，碎块还会堵塞篦板孔，使隔仓装置排料困难，磨内运行状况恶化，因此，提高研磨体的质量才是磨机长期稳定工作的有力保证，否则，再合理的级配方案也是难于始终能达到预期效果的。 从经济角度出发，研磨体损耗大，不仅影响粉磨能力，频繁的停机补球导致系统运转率低和工况不稳定，还会直接造成粉磨成本提高。国内粉磨1t水泥，普通钢球的损耗最大达1000g/t，补球周期多为半个月；耐磨球如轴承钢球、高铬球、低合金球等，可将损耗降至30-40g/t，仅为普通钢球的1/25-1/30，补球周期可延长至半年以上；普通钢球4000元/t，耐磨球7000-8000元/t，使用耐磨球虽说一次性投资较高，但其优异的性能可大大减轻清仓补球的工作强度，提高磨机粉磨能力，显著降低粉磨成本，进而带来可观的经济效益。 在目前开流磨进行技术改造时，采用微型研磨体以强化尾仓的研磨能力。直径8-12mm的小段，单位质量的个数是普通钢段的20倍，总表面积是普通钢段的2.5倍。研磨效率与研磨体的表面积的0.5-0.7次方成正比。小段的应用起到了提高产量、增加产品比表面积、适当改善微粉颗粒组成的至关重要的作用。 料段分离装置对于微型研磨体，有必要设计一个让细粉顺利出磨，但微型研磨体不致跑出磨外的出料篦板装置。 合理的工艺参数设置改造后的高细高产磨，其工艺参数应根据生产的水泥品种、熟料的易磨性、混合材的品种和掺加比例、磨机规格等来设计磨机的仓位、研磨体的级配和确定细度的控制。 3.2、开流磨技术改造后的技术指标 增产20-35%，节电17-25%； 水泥比表面积可达300-350m2/kg； 研磨体消耗可降低25%以上。 3.3、微型研磨体消除了在高细粉磨时的“恶性粉磨现象”“恶性粉磨现象”的形成在开流水泥磨中粉磨时,在磨仓内的料球(段)率(物料占研磨体的百分率)随着台时产量降低而下降。粉磨比表面积越高，台时产量就越低，其间料球(段)率就越低，即磨仓内的存料越少，研磨体的能力显得越大。于是球与球、段与段、球与衬板之间，在运转过程中，碰撞状态越是剧烈。 如果硅酸盐水泥磨至320m2/kg以上比表面积时，水泥粉体里就有类似于小的鱼鳞片状体出现。若进一步提高至350-400m2/kg比表面积时，台时产量较大幅度地下降，水泥中的似鱼鳞片状体增大增多，阻碍水泥细度的发展和比表面积的增长，磨内温度急剧升高。若磨至400-500m2/kg时，即使在磨体淋水条件下，出磨水泥温度仍可高达200以上，石膏脱水为30-50%。水泥的流动性能和颗粒大小的分级性能显著减弱，流速减慢，使物料在磨内停留时间过长，在单位时间内粉磨冲击次数成倍地增多，因此水泥微小颗粒在过长时间内，在强大的研磨体的机械外力冲击下，反复粉磨、压缩，引起水泥结团、集聚、速凝及在磨内出现水泥包裹球、段和粘糊衬板、篦板等恶性粉磨现象。 微型研磨体可有效消除“恶性粉磨现象” 我国高细、高产磨的发明人-已故水泥粉磨专家、合肥水泥研究设计院蒋永灿教授在研究开流高细磨时，在粉磨比表面积高达400-500m2/kg的硅酸盐水泥时，磨内也没有出现恶性粉磨现象。其段仓的最佳参数：料段率为12%，填充率23%，微型段的平均尺寸12mm，粉磨情况正常良好。 与普通开流磨不同的是因为普通开流磨仅仅使用了大尺寸的研磨体，大多为18X22mm、20X25mm、25X30mm，它们的单个重量与微型段相比要高出10-20倍，甚至30倍。 3.4、圈流磨的技术改造 随着磨机规格的增大和现有磨机对节能、高产、优质的迫切要求，采用圈流粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势。 4.1、选粉机圈流粉磨的必要设备是选粉机。选粉机的功能是通过将出磨料中达到一定粒径的颗粒及时选出，减少磨内过粉磨量，从而提高磨机粉磨系统效率。但选粉机本身并不产生细粉，选粉机的选用和改造应与磨机的改造结合起来进行。当然，一般说来，选粉机的效率高，系统产量也高。 选粉机的关键技术是“分散”、“分级”和“收集”。“分散”是指进入选粉机的物料要尽可能地抛撒开来，物料颗粒之间要形成一定的空间距离。因此，撒料盘的结构、转速、撒料空间大小、物料水分及物料流量都直接影响着布料的分散率；“分级”是指物料分散后，在选粉室停留的有限时间内，要充分利用气流各种形式的分选功能，把物料的粗、细颗粒尽可能地分开，并送至各自的出口。因此，气体流量、气流速度、气流方式、气固交汇点和流场分布以及选粉室数量、结构等对分级效率影响很大；“收集”是捕捉粗粉和细粉的能力，这与收集方式和收集部件的结构形式有关。 1979年日本小野田公司开发了O-Sepa选粉机，它不仅保留了旋风选粉机外循环的优点，而且采用笼型转子平面螺旋气流选粉原理，从而大幅度提高了选粉效率。以它为代表的笼式选粉机称之为高效涡流选粉机，也被称为继离心式选粉机、旋风式选粉机之后的第三代选粉机。它的选粉效率一般在80%以上，与离心式或旋风式的选粉机相比，涡流式高效选粉机可提高磨机产量15-40%，节电10-20%，体积小、重量轻、布置灵活，产品可在300-600m2/kg的比表面积内任意调节，系统负