浅析白水泥生产工艺节能措施

周小勇

白水泥是白色硅酸盐水泥的简称，以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分、铁质含量少的熟料，加入适量的石膏后，磨细制成的白色水硬性胶。白色硅酸盐水泥是应用量最大的特种水泥品种，广泛应用于建筑装饰领域，如粘贴外墙瓷砖和玻璃马赛克、彩色水磨石地面、彩色道路、广场地面砖、彩色水泥涂料、各种彩色水泥制品等。近十几年来，随着我国生态文明建设的持续推进和房地产市场的持续发展，各种装饰建筑材料的需求量不断扩大，白水泥的市场需求随之迅猛增长，白水泥生产过程中消耗了大量的综合能源。为合理有效地利用能源，提高企业经济效益，促进产业结构调整和产业升级，保护生态环境，现就以下几个方面对白水泥生产工艺过程中的节能措施进行初步分析。

一、生产工艺流程

水泥生产工艺主要是以石灰石和粘土等为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。简单地说就是“两磨一烧”，即“生料粉磨、熟料煅烧、水泥粉磨”。

1、生料制配。将开采出来的石灰石破碎成符合生料磨所需要粒度的石灰石粒，通过皮带机输送到石灰石均化堆场进行预均化，再与砂石、硫酸渣等按要求进行配料后，输送到生料磨内进行烘干和粉磨，制备成回转窑煅烧需要的生料粉，最后进入生料均化库内进行混合均化。

2、熟料煅烧。生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，进入回转窑中进行熟料的煅烧。该工序是水泥厂的核心，耗能也最多，主要消耗原煤燃烧热能。生料粉经煅烧后发生化学反应，主要成分变成硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。煅烧出来的熟料经漂白机漂白后输送到熟料库内储存，作为水泥磨系统的原材。

3、水泥粉磨。水泥粉磨是水泥生产的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（以及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度比、表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。

二、工艺节能条件

白水泥作为特种水泥，其生产线依据生产规模和产品档次需符合国家产业政策的要求，在关键生产环节配置新型干法水泥生产工艺和设备，为节能减排提供可靠保证。如生产线采用新型干法带五级旋风预热器回转窑、熟料喷水漂白加篦式冷却机、节能型立式烘干原料磨、生料连续式空气均化库、带高效分级机的风扫式煤磨机、多通道喷煤燃烧器、高效卧式电收尘器、微机自动配料系统、矿化剂技术等先进工艺和装备。具体符合下列条件：

1、工艺生产线布置紧凑，工艺流程顺畅，以减少输送距离、减少设备台数。因地制宜地设置功能区，方便生产管理，节省机械运转电耗。

2、采用新型在线式分解炉的五级旋风预热器系统，可保证预热器系统能更好地适应煤质及原料变化；采用窑尾废气作为原料的烘干热源，利用冷却机废气烘干原煤，可大大节约能源。

3、熟料漂白利用漂白机加篦冷机结合的方案，可克服白水泥无二次热风和废热无法利用的缺点，利用篦冷机的熟料预热风烘干煤，并作为送煤粉用一次风，可大幅回收熟料余热。

4、除煤粉输送外，所有块状、粉状物料均采用机械输送，以节省能耗。尽量选用低能耗的胶带输送机、空气斜槽等替代高能耗的螺旋输送机、气力提升泵。在生产工艺线上设置窑尾电收尘器和窑头电收尘器，煤磨采用防爆型袋式除尘器，既符合厂区内外的环保要求，又减少了物料损耗。

5、原料磨配料、水泥磨配料和煤磨入磨均采用电子皮带秤计量，生料入窑和煤粉计量则采用高精度的冲板流量计及转子秤等计量装置，使原煤消耗准确符合生产需求，避免能源的浪费。

6、原料粉磨、煤粉制备等采用辊式磨系统，既节省了占地面积和土建投资，又降低了系统电耗和生产成本。

7、选用目前技术成熟的矿化技术，以萤石为矿化剂，通过CaF2的矿化效应，促进熟料的矿物形成，能有效提高熟料产量质量，降低烧成能耗。

三、节能增效分析

1、立磨机。立磨机是生料制备工艺中最主要的耗能设备，与传统的球磨技术相比，具有以下优势：一是生产投资费用大幅降低。立式磨内有分离器，不需要再配选粉机和提升机，出磨含尘气体可直接进入集尘器收集为产品，故工艺简单，布局紧凑，占地面积仅为球磨系统的70%，建筑空间约为球磨机的50%～60%，且可露天布置，直接降低了企业的投资费用。二是磨粉效率高。立式磨采用磨辊与料床碾压磨碎物料，效率高、能耗低，磨粉系统的电耗比球磨系统降低30%～50%，而随原料的湿度增加，节能效果更为显著。三是烘干能力强。立式磨采用气体输送物料，在碾磨水分较大的物料时可控制进风温度，使产品达到最终水分，在立磨内可烘干水分高达12%～15%的物料，而球磨机只能烘干水分为3%～4%的物料。四是产品化学成份稳定，颗粒级配均匀，质量稳定。由于物料在立磨内停留的时间仅2～3分钟，而球磨则为15～20分钟，所以，使用立式磨磨粉时，产品化学成分波动小，有利于均化。此外，立式磨内的合格产品能及时的分离出来，避免了重复碾磨，产品的粒度均匀一致，有利于煅烧。五是噪音低、扬尘少，操作环境清洁。立磨在工作中，磨辊与磨盘不直接接触，没有球磨中的钢球互相碰撞和钢球撞击衬板的撞击声，故噪音低，比球磨低约20～25分贝。另外，立磨为整体密封，系统在负压下工作时扬尘少，环境清洁，适应环保要求。六是金属损耗少，衬板和磨辊寿命长，利用率高。由于立磨在工作中没有金属与金属的直接接触和碰撞，所以配件磨损少，寿命长，单位产品的金属磨耗一般为5～10克/吨，对于中硬度水泥材料，磨辊和衬板寿命可达八千小时左右。

2、回转窑。水泥回转窑因其工作运行状态是旋转的，俗称为旋窑，主要用来煅烧水泥熟料，是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑由筒体、支承装置、带挡轮支承装置、传动装置、活动窑头、窑尾密封装置、喷煤管装置等部件组成。回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支承，并有控制窑体上下窜动的挡轮装置，传动系统除设置主传动外，还设置了在主电源中断时仍能使窑体转运，防止窑体弯曲变形的辅助传动装置，窑头、窑尾密封装置采用了先进的技术，保证了密封的可靠性。窑头采用四通道煤粉燃烧器，该装置不仅可使煤粉充分燃烧，还可降低废气中的C0和NOx等有害物质的含量，具有节能环保的双重效应。回转窑生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，采用新型原料、燃料均化和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制，实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。相对于立窑水泥来说，旋窑水泥具有质量稳定，环保低耗，台时产量高等优点，代表着水泥生产发展方向。

3、水泥磨。水泥磨是对煅烧后的熟料添加一定配料后，进行粉碎并均化的关键设备，一般为卧式筒形旋转装置，外沿齿轮传动，两仓、格子型球磨机。物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装不同规格钢球，筒体转运产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。此粉磨工艺可提高粉磨效率，减低磨内过粉磨现象，增加磨机产量，降低单位产品电耗；采用磨机负荷自动控制系统，改变由人工听磨音的办法；以自动测试磨机轴承负荷和震动及磨尾提升机功率信号的变化，由微机自动控制调节入磨物料总量，使磨机始终处于最佳负荷状态下运行，而高压大功率的电机在合理的粉磨条件下工作，有利于磨机产量提高和降低粉磨电耗。