北京水泥厂生料粉磨系统的改造

申占民，刘运水，甘喜宝，王宏涛

1 前言

在水泥厂的全部工序中，粉磨系统的投资和生产费用最高，其中粉磨电耗高是主要因素之一。国外先进水泥企业可比水泥综合电耗过去为110 kWh/t左右，随着粉磨技术的进步，目前降至80 kWh/t左右，国内目前水泥企业可比水泥综合电耗在90～100 kWh/t之间。近二十多年来，辊磨粉磨水泥生料的技术已经相当成熟，由于辊磨粉磨系统节能效果显著，自上世纪90年代，辊磨逐渐取代管磨机成为了生料粉磨的主角。特别是2000年以后，随着国产辊磨装备设计技术和制造技术的逐渐成熟，新建水泥厂基本上都采用辊磨作为生料粉磨的主机设备。但是在2000年以前建设的水泥生产线，生料粉磨大多采用管磨机。因此，如何把现有管磨机的生料粉磨系统改造为辊磨系统是众多水泥生产企业面临的新问题。

中材装备集团有限公司下属中材（天津）粉体技术装备有限公司多年来一直致力于辊磨技术的研究和开发工作。目前（截至2012年8月）TRM型生料辊磨已有十多种型号投入市场，并有125台生料辊磨投入使用。

北京水泥厂有限责任公司是国家“八五”重点工程，1992年开工建设，是一家以生产“金隅”牌P·O32.5、P·O42.5普通硅酸盐水泥为主的现代化大型国有企业，拥有国内首套自主研发、具有自主知识产权、依托水泥窑处置工业废弃物的环保示范线，年产“金隅”水泥近200万吨，年可处置城市废弃物10万吨。为了进一步提高企业竞争力，满足“十二五”规划节能减排要求，同时为确保固废处置、污泥干化等环保工程的正常运行，北京水泥厂有限责任公司2011年开始对示范线生料粉磨系统（含废气处理）和煤磨系统进行了技术改造。

近年来，水泥厂对城市污泥和垃圾的处理，以及余热发电技术的应用，对生料粉磨系统的温度和风量都有非常大的影响。当开启污泥处理系统后，污泥系统从预热器内抽取的部分气体经过污泥系统换热后直接或间接引入废气处理系统，增加了废气处理系统气体总量，同时也使进入生料磨内的气体温度降低。如果系统增加余热发电系统，则进入生料磨内的废气温度也会下降。这些都使系统负荷增大，物料难以烘干，管磨机生产更加困难。

图1 改造前管磨机系统

2 改造前的生料粉磨系统工艺流程

北京水泥厂环保示范线工程（二线）2004年1月开工建厂，2006年4月正式投入使用。其生料粉磨系统如图1所示,系统配置ϕ5m×10+2.5m中卸烘干管磨机，132kW斗式提升机和组合式选粉机等（见表1）。该生料磨设计能力250t/h，实际产量只有210～230t/h。根据天津水泥工业设计研究院2010年6月对公司进行的热工标定结果，生料磨在固废处置及污泥干化正常运行的情况下电耗为26kWh/t生料，回转窑窑尾废气处理系统在公司污泥干化系统和余热发电系统正常投入使用后，系统正压严重，有时会影响到生料粉磨系统及污泥、余热、固废处理等系统的正常生产。

3 改造后的生料粉磨系统工艺流程

表1 改造前生料粉磨系统主要设备参数

主要改造方案是采用TRMR40.4辊磨代替原系统的管磨机，将中部烘干球磨系统改造为辊磨终粉磨系统，利用原有管磨机厂房左侧一块空地放置辊磨和旋风筒。为解决系统正压问题，并联一套废气处理系统，处理风量为150000m3/h。原料调配站及输送仍利用现有系统，从胶带机头部直接将物料沿溜子溜至辊磨外循环提升机的入口处，利用该提升机将原料及外循环料喂入磨机。新增原料磨系统热源引自高温风机出口处热风管道，出原料磨系统废气连接至窑尾废气处理收尘器入口。生料成品由空气输送斜槽输送至现有生料输送系统。改造后系统工艺流程见图2。

图2 改造后生料粉磨系统

表2 改造后生料粉磨系统主要设备参数

表3 改造前后生料粉磨系统主要指标对比

图3 改造后生料系统操作画面

测试结果表明，在未开启污泥系统时，废气处理系统废气量已经接近系统尾排风机能力的临界状态650000m3/h。当污泥系统开启后，污泥系统从预热器内抽取的部分气体经过污泥系统换热后直接或间接引入废气处理系统，废气处理系统气体总量增加了70000 m3/h左右（增加的幅度为10%），如煤磨停机增加幅度更大，约15%左右，总量已经超出尾排设计能力，所以现场部分地方呈正压。为彻底解决这一问题，本次改造需新上一套150000 m3/h废气处理系统，与原有废气处理系统并联使用。改造后的主要设备见表2。

4 改造后的系统运行情况

系统于2012年8月开始调试，到8月中旬基本能达到设计产量，到9月初系统喂料量基本能稳定在280t/h左右，如图3所示。改造后电耗由26kWh/t生料下降到17kWh/t生料，单位电耗降低9kWh/t。北京水泥厂示范线规模为3000t/d，按年需要生料150万吨计算，年可节约用电1350万kWh，按0.45元/kWh计算，年可节约电费607.5万元。生料磨（含废气处理）改造估算总投资为3116万元，预计5.5年后可以收回全部投资。系统改造前后各项指标对比见表3。

5 结语

通过推广余热发电、节能粉磨、变频调速、水泥助磨剂、废渣综合利用等技术，2010年新型干法水泥熟料综合能耗降至115kg/t标准煤，比2005年下降12%，年综合利用固体废弃物超过4亿吨，55%的新型干法水泥生产线配套建设了余热发电装置。水泥行业“十二五”重点发展目标是推进绿色发展和节能减排，大力实施节能减排技术改造是其重要措施之一。2010年以前投产的管磨机都有可能进行改造，以达到水泥厂节能减排的目标。同时，技术改造工程一般要考虑的因素较多，比新建项目复杂得多，其对工艺设计、现场施工、新老线的衔接都提出了较高的要求。通过北京水泥厂示范线生料粉磨系统的成功改造，中材装备集团有限公司在生料系统改造方面积累了宝贵的经验，为以后的系统改造奠定了坚实的基础。■