王志凌：浅谈水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合及其节能潜力[知识课件]

1、结合结合3.213.0m水泥磨系统改造方案的对比水泥磨系统改造方案的对比 浅谈水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合及其节能潜力浅谈水泥粉磨工艺与设备选型的优化组合及其节能潜力 王 志 凌 2013年6月 合合 肥肥 水水 泥泥 研研 究究 设设 计计 院院 中建材（合肥）粉体科技装备有限公司中建材（合肥）粉体科技装备有限公司 1实用参考 目 录 一、前言 二、系统改造方案介绍 三、系统改造方案对比分析 四、结束语 2实用参考 一、前言 随着国家主管部门针对水泥行业产能严重过剩，坚决 遏制新建项目的实施。所以水泥企业更多的只有依靠内部 改造来进一步节能降耗。而且2009年9月中国水泥协会出 台了水泥

2、行业准入条件（征求意见稿），其中在水泥 粉磨生产规模上，明确规定必须达到年产60万吨及以上 （包括单线粉磨系统）。目前国内许多中小水泥企业有大 量的3.213.0m球磨机面临着改造，而以往 3.213.0m球磨机的单线粉磨系统即使是加了辊压机预 粉碎的基础上，规模最多也只能做到年产50万吨，只有系 统运转率在90%以上的的前提下，才能勉强达到年产60万 吨的规模。针对这种状况，我们在保留辊压机加球磨机组 成开路挤压联合粉磨系统的基础上，通过水泥粉磨工艺与 设备选型的优化组合，提出了诸多全新的工艺方案，下面 就这些工艺方案进行详细的阐述和比较，希望结合水泥企 业中3.213.0m水泥磨的改造，在

3、进一步提高产能规模 和节能降耗上提供更新的思路，从而达到小磨机也可以做 大文章的效果。 3实用参考 二、系统改造方案介绍 1、方案一 主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG140-80 型辊压机、HFV2000X型气流分级机，并且原有 3.213.0m的水泥磨采用合肥水泥研究设计院的技术进 行筛分磨改造。其中，辊压机与气流分级机构成独立回路， 将辊压机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm） 的物料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半 成品送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续 粉磨至水泥成品，系统产量达到80t/h以上，系统电耗30 kW.h/t以下。 4实用参考

4、 图1.系统工艺流程图： 1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.辊压机； 8.料饼提升机；9.气流分级机；10. 气箱脉冲袋收尘器；11.收尘风机；12.球磨机；13.翻板阀；14. 出磨提升机；15.成品斜槽；16.气箱脉冲袋收尘器；17.磨尾排风机；18.手动蝶阀 表1.系统技术经济指标: 5实用参考 表1.系统经济技术指标: 序号技术指标单 位辊压机+气流分级机+高效筛分磨 1水泥品种 42.5级普硅水泥 2生产规模 万吨/年 60 3产品比表面积 m2/kg 350 4系统产量 t/h 80 5系统运转率 % 85 6系统单产电耗

5、 kW.h/t 30（从来料皮带机至成品斜槽） 7系统总装机功率 kW 3100（新增1420） 8吨水泥装机功率 kW/t 38.75 9新增占地面积 m21215=180 10新增建筑面积 m2800 6实用参考 表1续 序 号 经济指标单 位辊压机+气流分级机+高效筛分 磨 1投资总额 万元 800 2建筑工程费 80 3设备费 650 4电气费30 5安装费 40 6吨水泥基建投资 万元/吨 10.0 7实用参考 2、方案二 主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG150-80 型辊压机、HFV2500X型气流分级机、DSM-2500（） 下进风选粉机，并且原有3.213.0m的水泥

6、磨采用合肥 水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊压机与 气流分级机和下进风选粉机构成独立回路，将辊压机挤压 出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物料返回 辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品送入带 有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨至水泥 成品，系统产量达到100t/h以上，系统电耗29 kW.h/t以下。 8实用参考 图2.系统工艺流程图： 1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸； 8.辊压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.气箱脉冲 袋收尘

7、器；14.高压排风机；15.球磨机；16.翻板阀；17.出磨提升机；18.成品斜槽；19.气箱脉冲袋 收尘器；20.磨尾排风机；21.手动蝶阀 9实用参考 表2.系统经济技术指标: 序号技术指标单 位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+ 高效筛分磨 1水泥品种 42.5级普硅水泥 2生产规模 万吨/年 75 3产品比表面积 m2/kg 350 4系统产量 t/h 80 5系统运转率 % 85 6系统单产电耗 kW.h/t 28.5（从来料皮带机至成品斜槽） 7系统总装机功率 kW 3820（新增2140） 8吨水泥装机功率 kW/t 38.20 9新增占地面积 m21215=180 10新增建筑

8、面积 m2800 10实用参考 表2续 序号经济指标单 位辊压机+气流分级机+下进风选粉机 +高效筛分磨 1投资总额 万元 1140 2建筑工程费 80 3设备费 980 4电气费30 5安装费 50 6吨水泥基建投资 万元/吨 11.40 11实用参考 3、方案二、三应用实例 方案二的典型实例有曲阜中联水泥有限公司泰安粉磨 站（原泰安金鲁城水泥有限公司），江西万年青赣州章贡 粉磨站等，共有30多家水泥企业采用了该方案进行改造和 新建，都达到或超出了预期的效果，这里就不单独叙述。 由于方案三是近期针对3.213.0m磨机改造和新建 使用最为频繁的工艺系统，所以我们介绍一个典型实例， 即南方水泥

9、建德三狮水泥有限公司新建年产100万吨水泥 粉磨站，目前该公司在整个南方水泥浙江片区，每次对标 结果一直名列前茅，是集团内其他子公司学习的典范。其 3.213.0m水泥挤压联合粉磨系统已于2010年1月份投 产，系统具体技术经济指标见以下调试报告。 12实用参考 13实用参考 南方水泥建德三狮水泥有限公司HFCG150-100辊压机 14实用参考 4、方案三 主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG160- 140型辊压机、HFV3500X型气流分级机、DSM-3500 （）下进风选粉机，并且原有3.213.0m的水泥磨采 用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊 压机与气流分级机

10、和下进风选粉机构成独立回路，将辊压 机挤压出的物料经分级后，大于一定粒径（0.5mm）的物 料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品 送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨 至水泥成品，系统产量达到120t/h以上，系统电耗29 kW.h/t以下。 15实用参考 图3.系统工艺流程图： 1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸；8.辊 压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.旋风筒；14. 翻板 阀；15.循环风机；16.气箱脉冲袋收尘器；17.收尘排风机；18

11、.半成品斜槽19.球磨机；20.翻板阀；21. 出磨提升机；22.成品斜槽；23.气箱脉冲袋收尘器；24.磨尾排风机；25.电动蝶阀；26.电动蝶阀；27.手 动蝶阀 16实用参考 表3.系统经济技术指标: 序号技术指标单 位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+ 高效筛分磨 1水泥品种 42.5级普硅水泥 2生产规模 万吨/年 90 3产品比表面积 m2/kg 350 4系统产量 t/h 120 5系统运转率 % 85 6系统单产电耗 kW.h/t 29（从来料皮带机至成品斜槽） 7系统总装机功率 kW 5020（新增3320） 8吨水泥装机功率 kW/t 40.16 9新增占地面积 m2241

12、5=360 10新增建筑面积 m21440 17实用参考 表3续 序号经济指标单 位辊压机+气流分级机+ 下进风选粉+ 高效筛分磨 1投资总额 万元 1660 2建筑工程费 150 3设备费 1400 4电气费40 5安装费 70 6吨水泥基建投资 万元/吨 13.28 18实用参考 5、方案四 主机设备为合肥水泥研究设计院研制的HFCG180- 160型辊压机、HFV4500X型气流分级机、DSM-4500 （）下进风选粉机，并且原有3.213.0m的水泥磨采 用合肥水泥研究设计院的技术进行筛分磨改造。其中，辊 压机与气流分级机和下进风选粉机构成独立回路，将辊压 机挤压出的物料经分级后，大于

13、一定粒径（0.5mm）的物 料返回辊压机重新挤压，小于一定粒径的物料作为半成品 送入带有特殊磨内筛分装置，开路操作的球磨机继续粉磨 至水泥成品，系统产量达到150t/h以上，系统电耗29 kW.h/t以下。 19实用参考 图4.系统工艺流程图： 1.皮带机；2.金属探测仪；3.自动带式除铁器；4.来料提升机；5.稳流称重仓；6.棒闸；7.启动棒闸；8.辊 压机；9.料饼提升机；10.气流分级机；11.下进风选粉机；12.双翻板锁风卸灰阀；13.旋风筒；14. 翻板 阀；15.循环风机；16.气箱脉冲袋收尘器；17.收尘排风机；18.半成品斜槽19.球磨机；20.翻板阀；21. 出磨提升机；22

14、.成品斜槽；23.气箱脉冲袋收尘器；24.磨尾排风机；25.电动蝶阀；26.电动蝶阀；27.手 动蝶阀 20实用参考 表4.系统经济技术指标: 序号技术指标单 位辊压机+气流分级机+下进风选粉机+ 高效筛分磨 1水泥品种 42.5级普硅水泥 2生产规模 万吨/年 110 3产品比表面积 m2/kg 340 4系统产量 t/h 150 5系统运转率 % 85 6系统单产电耗 kW.h/t 28.5（从来料皮带机至成品斜槽） 7系统总装机功率 kW 6330（新增4650） 8吨水泥装机功率 kW/t 42.20 9新增占地面积 m23015=450 10新增建筑面积 m21800 21实用参考

15、表4续 序号经济指标单 位辊压机+气流分级机+ 下进风选机+ 高效筛分磨 1投资总额 万元 2330 2建筑工程费 180 3设备费 2000 4电气费50 5安装费 100 6吨水泥基建投资 万元/吨 15.53 22实用参考 6、方案三、四应用实例 使用方案三的企业有湖州市南浔圣船水泥有限公司 3.213m水泥磨改造项目，福建春驰新丰水泥有限公 司3.213m水泥磨改造项目，广东湛江国强水泥有限 公司新建年产100万吨水泥粉磨站项目等，这些项目目前 都在实施阶段，即将投产。 使用方案四目前只有广东罗浮山水泥集团惠阳双新水 泥公司，其原有一套3.213m开路水泥磨系统，生产 42.5普通硅酸

16、盐水泥，产量45t/h，细度R0.08140t/h,细度R0.082%,比面积370390m2/kg，系统电 耗31kWh/t。经过改造于2012年底投入运行，下面是该 公司改造前后运行数据对比表: 23实用参考 表5.运行数据对比表: 水泥品种 产量 (t/h) 水泥 细度 (R0.08) 比表面积 (m2/kg) 水泥温度 () 系统 电耗 (kW.h/t) 改造前 PO42.5级 452 370390 120130 36 改造后 PO42.5级 1521.5380400 8090 29 24实用参考 广东罗浮山水泥集团惠阳双新水泥公司HFCG180-160辊压机 25实用参考 1、方案一

17、和方案二对比分析 方案一和方案二在工艺流程上的主要区别在于，方案 二增加了下进风选粉机，原因在于： （1）方案一中辊压机规格为HFCG140-80，最大处理量 为360t/h，系统产量要求80t/h，所以辊压机系统的循环负 荷为（36080）80=350%，正是由于该循环负荷较小， 故入磨半成品比表面积只有180200 m2/kg，若再增加 下进风选粉机，则因为受辊压机处理量所限，很难选出更 细的入磨半成品来满足水泥磨80t/h的要求，所以方案一只 采用了气流分级机进行一次粗选；方案二则不然，其辊压 机规格为HFCG150-100，最大处理量为500t/h，系统产 量要求100t/h，所以辊压

18、机系统的循环负荷为（500100） 100=400%，该循环负荷较大，这样通过增加下进风选 粉机进行二次精选，使入磨半成品比表面积达到200 220 m2/kg，同时满足水泥磨100t/h的要求。 三、系统改造方案对比分析 26实用参考 （2）通过表2和表4可以看出，方案一和方案二的吨水泥 装机功率分别为38.75 kW/t和38.20 kW/t，差别不大，但 方案一和方案二的系统产量差20t/h，所以方案二比方案一 更省电，系统单产电耗至少差12 kW.h/t。 （3）方案二采用的气流分级机+下进风转子式选粉机，有 效地提高了辊压机系统的分级效率，不仅使系统电耗进一 步降低，同时改善了喂入辊

19、压机物料层。 （4）通过以上对比可以得出，尽管方案二比方案一的系 统投资更高，但方案二的年产量可以多15万吨，而且系统 能耗更低，可以进一步避峰利用低谷电进行生产，调节手 段更灵活。 27实用参考 2、方案三、四和方案一、二的对比分析 方案三和方案四在工艺流程上的基本一致，只是系统 设备规格有所不同，相对于前两个方案，有以下区别： （1）方案一、二都是把收尘器主要做为生产设备用来收 集入磨的半成品，而方案三、四则是采用旋风筒来收集入 磨的半成品。由于方案一、二系统设备规格相对较小，设 备造价更低，为了使系统工艺更简单，故采用一级收尘的 方式来收集入磨的半成品，这样系统风机几乎没有大的磨 损，但

20、对收尘器的滤袋寿命要求提高。而方案三、四系统 设备规格相对较大，设备造价更高，为了降低系统投资， 故采用二级收尘的方式来收集入磨的半成品，这样对系统 循环风机叶轮的寿命要求提高。 （2）方案三和方案四由于系统产量大幅度提高，使物料 带走球磨机内部的热量成倍地增加，从而降低水泥温度， 从表5显示可以降低20-40。 28实用参考 （3）方案三中辊压机规格为HFCG160-140，最大处理量 为780t/h，系统产量要求120t/h，所以辊压机系统的循环 负荷为550%，其入磨半成品比表面积为220250 m2/kg； 方案四中辊压机规格为HFCG180-160，最大处理量为 1050t/h，系统

21、产量要求150t/h，所以辊压机系统的循环负 荷为600%，其入磨半成品比表面积达到250280 m2/kg， 正是由于循环负荷进一步加大，所以这两个方案都采用了 下进风选粉机进行二次精选，增加入磨半成品的比表面积， 为水泥磨产量的大幅度提高打下良好的基础。 （4）方案三和方案四进一步充实并完善了料层粉碎论， 使这一先进的粉碎理论和辊压机等基于料层粉碎理论存在 的高效粉碎设备节能潜能得以更加充分地发挥。 29实用参考 3、四种方案综合对比分析 分类 比较内容 方案一 方案二方案三方案四 系 统 主 机 设 备 辊 压 机 HFCG140- 80 HFCG150- 100 HFCG160- 14

22、0 HFCG180- 160 处 理 量 250360 t/h 410500 t/h 670780 t/h9301050 t/h 装机功率 2500 kW 2710 kW 21120 kW 21600 kW 气 流 分级机 HFV2000XHFV2500XHFV3500XHFV5500X 下进风 选粉机 DSM- 2500() DSM- 3500() DSM- 4500() 球 磨 机 3.213.0 m 3.213.0 m 3.213.0m 3.213.0 m 表6.技术参数综合对比表: 30实用参考 分类 比较内容 方案一 方案二方案三方案四 产能 指标 系 统 产 量 8090 t/h

23、100110 t/h 120130 t/h 150160 t/h 生 产 规 模 6070 万吨/年 7585 万吨/年 90100 万吨/年 110120 万吨/年 质量 指标 半成品 比表面积 180200 m2/kg 220220 m2/kg 220250 m2/kg 250280 m2/kg 成 品 比表面积 350 m2/kg 350 m2/kg 350 m2/kg 350 m2/kg 循环 负荷 辊压机 系统 （36080） 80 = 350% （500100） 100 = 400% （780120） 120 = 550% （1050150） 150 = 600% 表6续 31实用

24、参考 分类 比较内容 方案一 方案二方案三方案四 系统 装机 及装 机功 率比 系统总装机 3100 kW 3820 kW5020 kW 6330 kW 改造后新增 1420 kW2140kWkW33204650 kW 辊压机与球 磨机装机功 率比 25001600 =0.625 271016 00=0.8875 21120 1600=1.4 21600 1600=2.0 系统 分布 电耗 辊压机 单产电耗 25000.6 80= 7.5kW.h/t 27100.6 80= 8. 52 kW.h/t 21120 0.6120= 11.2kW.h/t 21600 0.6150= 12.8 kW.

25、h/t 球磨机 单产电耗 16000.9 80=18 .0 kW.h/t 16000.9 100=14.4 kW.h/t 16000.9 120=12.0 kW.h/t 16000.9 150=9.6 kW.h/t 系统辅机 单产电耗 4.5kW.h/t5.58 kW.h/t5.8kW.h/t6.1 kW.h/t 系统电耗 30 kW.h/t28.5kW.h/t29kW.h/t28.5kW.h/ 表6续 32实用参考 分类 比较内容 方案一 方案二方案三方案四 总 平面 指标 新 增 占地面积 1215= 180 m2 1215= 180m2 2415= 360m2 3015= 450 m2

26、新 增 建筑面积 800 m2800m21440 m21800 m2 系统 经济 指标 系统总投资800万元1140万元1660 万元2330万元 建筑工程费80万元80万元150万元180万元 设 备 费650万元980万元1400万元2000万元 电 气 费30万元30万元40万元50万元 安 装 费40万元50万元70万元100万元 吨 水泥 指标 吨 水 泥 基建投资 10.00 万元/吨 11.40 万元/吨 13.28 万元/吨 15.53 万元/吨 吨 水 泥 装机功率 38.75 kW/h38.20 kW/h40.16 kW/h42.20 kW/h 表6续 33实用参考 分析结

27、果： （1）从表6中我们可以看出，从方案一到方案四，随着辊 压机规格的不断加大，辊压机与球磨机的装机功率比持续 增加，一般装机功率比大于1时，我们称之为 “大辊压机 配小球磨机联合粉磨系统”，所以方案三和方案四就属于 此类型，它们都是粉磨工艺与设备选型优化组合的产物， 而且都具备良好的节能潜力。 （2）从表6中我们还可以看出，结合3.213.0m磨机的 改造，针对年产6080万吨的规模，可以考虑方案一和方 案二，但在资金充裕的前提下，方案二应该作为首选方案； 针对年产100万吨左右的规模，可以考虑方案三和方案四， 同样在资金充裕的前提下，方案四应该作为优先方案；另 外由于方案三、四的系统产能较大，在有峰谷电价的地区， 可以完全用谷电生产，取得更好的经济效益，所以别看 3.213.0m磨机规格不大，但通过“大辊压机小球磨机 联合粉磨系统”的理念，仍然可以大有作为。 34实用参考 （3）通常在水泥挤压联合粉磨系统中，球磨机的功耗一 般为1520kWh/t左右，辊压机对物料有效功的输入一般 在68kWh/t之间，这点在表6中方案一和方案二与此是基 本对应的；而方案三和方案四却突破了这一界限，但系统 电耗不仅没有增加，甚至有进一步下降的趋势。因为一般 辊压机的能效为球磨机的两倍