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水泥生产 Cement production
φ4.6×8.5＋3.5m中卸式管磨原料粉磨系统的改造
胡必珍1 范道荣2
（1中材装备集团有限公司 2天津水泥工业设计研究院有限公司 天津市 300000） 中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）05-0002-02
摘要：在球磨机时代，原料粉磨主要依靠粉磨效率低的球磨机。随着粉磨技术的发展，采用高效料床粉磨技术装备对现有传统球磨原料粉磨系统进行节能改造，是大幅降低原料生产电耗、提高企业效益的有效途径。为此，天津振兴水泥厂对φ4.6×8.5＋3.5m原料管磨粉磨系统进行了提产节能改造，增加了一台辊压机与现有设备组成辊压机终粉磨系统。经过几个月的生产调试，系统产量由160t/h提高至180t/h，系统电耗降低了8kWh/t，降低了企业的生产成本、提高了企业的竞争力。
关键词：原料粉磨；球磨机改造；辊压机终粉磨
改造方案流程简述：
（1）利用原有配料计量及输送（部分）系统，新建胶带输送机与原有输送设备搭接，配料后的混合原料经胶带输送机送至新建系统；
（2）在胶带输送机上设置金属探测仪和除铁器。在去V选胶带机出口处设置一台三通阀，当探测到有铁时，三通阀动作，将物料外排至小仓内，经处理后再回到系统中去。V型选粉机选粉后细颗粒进入原有组合式选粉机选走，作为成品，通过斜槽输送至入库提升机；粗颗粒经提升机提起送入中间仓，并进入辊压机进行挤压，挤压后物料由提升机提起并送入V型选粉机进行选粉。进入原有组合式选粉机的物料经选粉后，细粉作为成品输送入库，粗粉重新回到辊压机进行挤压；
（3）新建系统的烘干用风利用原有窑尾出增湿塔热风。出系统风机热风一部分循环入V型选粉机烘干物料，另一部分进入原有窑尾收尘器经处理后排入大气中去。
（4）由于系统产能的提高，现有入库提升机能力不再满足需要，因此选用能力加大的提升机替换现有设备。
此系统流程简单，设备及土建投资较少，易操作，系统电耗低。新系统建成后仅用15d左右时间即可完成新老系统的转换。
一、水泥厂生产中原料磨升级改造的迫切性
2010年11月25日，工业和信息化部以“工信部节［2010］582号”发布了《关于水泥工业节能减排的指导意见》，明确要求到“十二五”末，全国水泥生产平均可比熟料综合能耗小于114千克标准煤/吨，水泥综合能耗小于93千克标准煤/吨。
2015年4月29日，国家价格司和工信部节能司组织召开了水泥行业阶梯电价座谈会，会上讨论了《关于印发水泥企业用电实行阶梯电价实施细则的通知(草稿)》。草稿中水泥企业阶梯电价标准如下表。
表一 水泥企业阶梯电价标准
可比水泥综合电耗
水泥生产企业
＜90kWh/t ＞90kWh/t，≤93kWh/t
＞93kWh/t 可比熟料综合电耗
水泥熟料生产企业
＜kWh/t ＞kWh/t，≤67kWh/t
＞67kWh/t 可比水泥综合电耗
水泥粉磨企业
＜40kWh/t ＞40kWh/t，≤42kWh/t
＞42kWh/t
每千瓦时用电加价(元)
0 0.1 0.2
每千瓦时用电加价(元)
0 0.1 0.2
每千瓦时用电加价(元)
0 0.15 0.25
四、改造前后原料粉磨系统主机配置对比
表二 改造前主机
配置 球磨规格，m 生产能力,t/h 配用功率,kW
出磨提升机能力，t/h
配用功率,kW
组合式选粉机型号 配用功率,kW
循环风机风量,m3/h 循环风机静压,Pa 循环风机配用,kW
表三 改造后主机配置表
配置 辊压机规格 辊压机通过量,t/h 配用功率,kW 静态选粉机额定风量,m3/h 辊压机循环斗提能力,t/h
配用功率,kW
静态选粉机循环斗提能力,t/h
配用功率,kW 组合式选粉机型号 配用功率,kW 循环风机风量,m3/h 循环风机静压,Pa 循环风机配用,kW
参数 TRP140-140 450~650 2×900 240000 850 132 850 185 ZX2800 90 290000 7000 1000
备注 新增 新增 新增 新增 利旧 利旧
（下转第6页） 参数 Φ4.6×8.5+3.5
160 2800 690 132 ZX2800 90 290000 7000 1000
水泥厂节能降耗，用先进技术改造传统产业，符合国家水泥产业；水泥行业是一种高耗能产业，在当前产品相对过剩的情况下，单位产品的能耗高低决定了一个企业的生存命运。水泥生产中主要的耗电环节为粉磨作业，粉磨所消耗的电力占水泥生产总电耗的70%以上，而原料粉磨电耗约占水泥生产总电耗的25%左右。因此，选择合理的原料粉磨系统对水泥工厂的节能降耗起着非常关键的作用。
二、改造前后原料粉磨系统概况
2.1改造前
天津振兴水泥有限公司二线为2000 t/d熟料生产线，原料粉磨系统采用一台烘干兼粉磨中卸式管磨。磨机规格为φ4.6×8.5＋3.5m，当入磨物料粒度≤25mm(85%)，水份≤5%，生料成品细度为80μm筛余<12%，水份为0.5%时，系统产量为160t/h。该系统受工艺设备自身的局限性，电耗较高,目前电耗为22kwh/t。 2.2改造后
新建一套辊压机（TRP140-140）终粉磨系统。当入磨物料粒度≤45mm(95%)，≤75mm(100%)，水份≤3%，生料成品细度为80μm筛余≤14%，200μm筛余≤2%，水份≤0.5%时，系统产量为180t/h，电耗为≤14kwh/t。
三、原料粉磨系统改造前后流程对比
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水泥生产 Cement production
水泥中三氧化硫的作用及掺量
韩 杰
(山东工程技师学院 山东省聊城市 252027)
中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）05-0006-01
摘要：在水泥生产中，三氧化硫（分子式SO3’的作用很大,它虽然不是水泥中最主要的化学成分，但’主要由石膏CaSO4..提供）是它的作用确实非常关键，没有合适的三氧化硫含量，几乎不能生产出性能良好的水泥，但是在水泥煅烧前后前后加入三氧化硫所起的作用不同，不同品种的水泥三氧化硫的掺加量也不完全相同。
关键词：水泥；三氧化硫；掺量
水泥建筑行业最主要的基础性建筑材料，俗称“建筑行业用的粮食”，水泥的重要性可见一斑，水泥中最主要的熟料矿物是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙，其含量约占95%，而其他成分含量约占5%，称为少量成分，三氧化硫或者说石膏虽然含量少，但作用很大，下面就三氧化硫的作用及掺量进行和作用原理进行介绍。
的塑性，不会对水泥性能造成很大影响，只要降低水泥磨机温度就行。
三、矿渣水泥与其他三氧化硫掺量的不同
矿渣水泥是指由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，其中该水泥中三氧化硫的掺量不得超过4.0%,而其他通用硅酸盐水泥最高限量是不超过3.5%，很明显，矿渣水泥对三氧化硫的掺量放宽了0.5个百分点，这是为什么？
矿渣水泥中的石膏，不仅象其他水泥可以起到调节水泥凝结时间的缓凝剂、矿化剂，另外还起到一种特殊的作用，那就是硫酸盐激发及的作用，石膏主要成分本身即是硫酸钙。在一定范围内，适当放宽石膏的掺量，有利于激发矿渣的活性，生成较多的钙矾石，使水泥石结构致密，强度增加；但是超过这个限度掺加量过大，将引起水泥的安定性不良，所以一般矿渣三氧化硫的掺量不高于4.0%。
一、水泥中三氧化硫的作用和来源
石膏的作用即为三氧化硫的作用，在水泥生产中的可作为以下使用：缓凝剂、矿化剂和硫酸盐激发剂。
缓凝剂：石膏在水泥中最主要的作用是缓凝剂，就是调节和控制水泥的凝结时间、适量的石膏延缓水泥的凝结，使建筑施工中的搅拌、运输、振捣、砌筑等工序得以顺利进行，防止水泥因快速凝结而影响施工，同时适量的石膏还能提高水泥的强度。
矿化剂：就是在水泥煅烧的时候加入，有利于降低液相出现的温度、促进硅酸三钙的形成，加速水泥的煅烧，节省热量能源等，即为催化剂；
硫酸盐激发剂：是用在特殊的矿渣水泥中，和水泥中的碱发生反应加速矿渣水泥的硬化过程。
石膏的主要种类分为天然二水石膏，其分子式为CaSO4..2H2O、硬石膏其分子式为CaSO4..，水泥生产中一般一般用它们的混合物。有时候也可以用高品位的磷石膏，除此之外还有半水石膏其分子式为CaSO4.. H2O。
四、石膏的缓凝机理和最佳产量的确定及影响石膏掺量的因素
石膏最主要的作用是缓凝剂，为了控制水泥的凝结时间，一般在水泥粉磨过程中加入石膏作为缓凝剂。对于石膏的缓凝作用，存在不同的观点，一般认为石膏在氢氧化钙的饱和溶液中与铝酸三钙作用，生成溶解度极低的钙矾石，覆盖于硅酸三钙的表面形成一层保护膜，阻止水分子及离子的扩散，延缓水泥颗粒特别是硅酸三钙进一步水化故防止了快凝现象。
石膏对水泥凝结时间的影响，并不与掺量成正比，因此要通过实验确定石膏的最佳掺量，所谓石膏的最佳掺量是指水泥凝结时间正常、强度高、安定性良好的掺量，许多学者认为石膏的最佳掺量是指水泥加水24小时石膏刚好的用尽的数量。
通过实验表明，石膏的最佳掺量主要影响因素有：熟料中铝酸三钙的海量，熟料中三氧化硫的含量，水泥的细度，混合材料的种类与掺量，石膏的种类等。
总之，石膏在水泥生产中的作用是不可替代的的，它整个生产和使用过程中起了举足轻重的作用，没有石膏，水泥就不能正常生产和使用，随着水泥生产科学技术的高度发展，会逐渐探讨出石膏和水泥之间更加科学的合理化配合和使用方法。
参考文献
[1]《水泥工艺学》 李坚利 周惠群 武汉理工大学出版社 [2]《水泥性能及其检验》 颜碧兰 江丽珍 化学工业出版社
二、石膏在水泥中的掺加量
生产中一般依据水泥国家标准控制水泥中石膏就三氧化硫的产量。在实际生产中，应进行石膏适宜掺加量的实验计算，选择凝结时间正常且能满足性能要求的三氧化硫掺加量作为石膏最佳掺加量。通常水泥中三氧化硫的含量波动控制在1.5% 2.5%之间换算为二水石膏掺加量为3% 5%。如果水泥中石膏掺加量不足，往往会加快水泥的凝结时间，造成通常所说的“快凝”、“急凝”、和“闪凝”等现象，使施工难以进行，这也是国家规定水泥的初凝时间不早于45分钟的原因，而当是高产量过多时，不但对水泥的凝结不再有好的作用，还会削弱水泥石的强度，造成安定性不良，这就是国家严格控制水泥三氧化硫含量在一定范围的原因，至于水泥的假凝属于水泥拌水后早期固化现象，它是由于水泥粉磨时遇到高温后使二水石膏脱水为半水石膏，水泥中半水石膏在水泥加水后又成为二水石膏并析出晶体成为石膏网状结构浆体固化，但是这种危害作用不大，搅拌后还以恢复水泥
（上接第2页）
（4）新旧车间完美融合，物料流通过两台提升机在新旧厂房间运行顺畅。
五、系统解决方案亮点
天津振兴水泥有限公司二线原料粉磨系统节能降耗改造工程亮点： （1）新增辊压机粉磨车间与原有粉磨车间相互，在辊压机厂房建设期间，对原有系统没有影响。在辊压机厂房的建设完成后，才对原有球磨机系统进行改造，对喂料系统、热风管道和部分成品斜槽等进行施工，保留原有组合式选粉机。静态选粉机循环斗利用原有斗提基础，上部也借用原有建筑物进行支撑，最大限度的利用现有设备和厂房。
（2）在项目前期论证阶段，双方进行了充分的技术交流和设计方案论证，技术先进、布局合理、符合实际、能够提供全方位技术服务的系统解决方案，确保了项目投产后在较短的时间里达产达标，实现了预期目标。本项目实际投产后，系统可稳定在180t/h。
（3）本项目所选的辊压机采用了全新一代的复合辊套。复合辊套采用整体铸造工艺，相对于传统的堆焊辊套，具有加工过程简单、耐磨性高、使用时间长、辊套寿命期内免维护的多方面优势，尤其是对于较难磨、磨蚀性高的物料其综合优势更加明显。
六、经济效益分析
天津振兴水泥厂二线φ4.6×8.5＋3.5m烘干兼粉磨中卸式原料球磨系统的提产节能改造非常成功，产量提高到了180t/h，单位生料电耗降低了8kWh/t，按窑系统产量2000t/d、窑系统运行天数310d、生熟料折合比1.5计算，年节电1040万kWh，以0.5元/kWh计算，每年节省的电费支出372万元，降低了企业的生产成本，提高了企业的竞争能力；前期投资，由于最大限度的利用了现有的设备和厂房，节省直接投资近600万元。
结语：在辊压机终粉磨技术日益成熟的今天，采用辊压机终粉磨系统对原有的中卸磨系统进行节能技术改造，具有投入相对较少、成本大幅度降低的实际效果，对于降低企业的生产成本、提高企业的竞争能力具有十分明显的作用。
参考文献
[1]谢小云，李太功等 鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司1号生料粉磨系统改造方案，水泥技术，2014（2）
[2]温平，几种典型原料粉磨系统的比较，中国水泥，2012（1）
