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摘要:
自1824年波特兰水泥问世以来，至今已有170多年的历史了。从生产工艺的变革，技术装备的发展，品种、质量的提高，节能、环保、自动化的进步，水泥工业的发展与20世纪科技的迅猛发展同步。水泥工厂从小到大，从手工作坊到机械化生产，直到今年已完全可以实现自动化生产。日产万吨级的特大型新型干法水泥生产线已问世多年，就生产技术来说，水泥工业已经形成了一个比较完备的现代化的生产体系，并达到了相当高的水平。今后的水泥工业还怎么发展呢？这里就国内外水泥工业的发展动态，主要是水泥装备技术的发展动态作一简要分析。
生产线的大型化是其突出的特点之一，生产线的大型化带动了装备的大型化，而装备的大型化又推动了生产线的大型化，两者之间是相互促进、共同发展的。
据不完全统计，现在全世界已建成的日产7000吨以上的大型新型干法水泥生产线就有20条以上。生产装备的技术进步和大型化也是围绕大型化、高效率、低能耗、低污染和进一步提高其运转的可靠性，延长使用寿命来开展。这里仅就生料制备、熟料烧成和水泥粉磨三大系统作一简要介绍。
生料制备系统：
水泥厂目前采用的生料粉磨装备主要有传统的球磨机、立式磨、辊压机等。传统的球磨机虽然具有烘干兼粉磨的功能，生料粉电耗高，一般球磨系统单位生料粉磨电耗要22千瓦小时／吨，随着生产线规模大型化，磨机的能力也随之增大。日产5000吨水泥熟料生产线，生料磨机的配用功率要达到5500千瓦以上。从节能的角度看，将有逐步为节能粉磨所取带的趋势。
辊压机生料粉磨系统是一种节能粉磨系统，用于生料粉磨系统主要有两种工艺配置形式：一种是终粉磨系统，全部成品由辊压机产生，取消了球磨机，能大幅度节能，单位生料粉磨电耗可低于15千瓦小时／吨；另一种是部分终粉磨系统，与球磨机、选粉机配合组成生料粉磨系统，辊压机出来的料先经过选粉机，分选出部分成品后，粗料再入磨机，使球磨机的负荷大大减轻，因而粉磨电耗也较低，一般在16－18千瓦小时／吨。为日产5000吨生产线配套的辊压机产量要达到350－400吨／小时，配用功率也要达到3500－4000千瓦。当前国际上馄压机终粉磨系统只能满足日产4000吨生产线规模需要。如KHD公司的Rp20．0／170～180，配用功率3000千瓦，生产能力300－350吨／小时，用于沙特MALkHET水泥厂和中国南昌水泥厂；POLYSIUS公司为直径2．0×I．2米，配用功率为2800千瓦，生产能力300吨／小时，已用于秘鲁ATO－CONGO水泥厂。辊压机本身不兼有烘干作用，原料水分大时，还要增加辅机进行烘干。
立式磨是集中碎、粉磨、烘干、选粉等功能于一体的节能粉磨系统，流程简单，便于布置。立式庭是应用料床粉磨原理，粉磨电耗低。立式磨系统的单位生料粉磨电耗为球磨的75％－90％，而且烘干能力强，特别适用干SP窑或NSP窑，可以利用窑尾低温度气进行烘干，甚至不需要建厂房，大大节省了基建投资。立式磨的人自原料粒度大、控制灵活、漏风少、噪音低、运转率高、金属磨耗少，因而成为当今生料粉磨系统的主导设备。20世纪90年代以来，国际上的生磨技术又有了新的发展，运用有限之分析、热传导分析、流体力学计算、工艺参数优化等现代方法解决了大型磨机工艺和结构的难点；特别是新型耐磨材料均应用，大大延长了使用的寿命。目前国际上最大的立式磨是LOESCHE公司于1999年设计制造的LM36/41，电机功率5600千瓦，生产能力600-700吨/小时，磨辊直径3.0米，用于泰国Thung Song集团的Siam水泥厂。PFEIFFER公司制造的MPS5600B立磨，电机功率5400千瓦，生产能力480吨／小时已用于印度的Maharashtrn水泥厂；POILYSIUS公司制造的RM69/29立窑机电功率5000千瓦，生产能力600吨／小时，已用于印尼INDROL/INDO水泥厂。
通过以上比较看出，立式磨已成为当今大型化生料磨的首选系统。
另外，20世纪90年代以来，法国的FCB公司开发出HOROMILL（又叫卧式辊磨），它是将一圆筒形壳体通过大齿圈小齿轮驱动实施例临界转动，该驱动装置包含有自由旋转辊、其通过液压系统作用于壳体上，新物料由壳体一侧进入并受到离心力作用，由刮板从壳体带走。而后借助于受控偏移系统落下。而此系统将物料重新混合，使得辊向的物料速度可以沿磨机调整，并已可以调整在辊子与壳体间物料的受辊压次数。这种HOROMlLL磨被誉为是继辊压机、立式磨之后发展起来的第三代粉磨技术。作为终粉磨系统，主机设备少、工艺流程简单、布置方便，可大幅度降低土建工程费用。粉磨电耗低，节电效果突出。系统内负压操作对环境无污染。原料综合水分<0.5％时，可利用冷却机废气（250℃）作为烘干介质，在TSV选粉机内供平，节省供干机。HOROMILL此已取得工业化的突破，并大型化。用于墨西哥的MOCThZUMA水泥厂的生料制备系机磨机规格为直径3．8米，生产能力为225吨／小时，生料磨系统电耗为13．1千瓦小时／吨，显示出更好的节能效果。
熟料烧威系统：
近30年来，以预分解密为中心的新型干法生产技术得到迅速发展，随着新型干法生产工艺各环节的不断发展、完善与优化，预分解密熟料烧成向着大型化、自动化、高效率、低能、低污染的方向发展。预分解窑的单机规模越来越大，最大的可达日产12000吨位（直径6.2X105米）。据不完全统计，日前全世界日产7000吨以上的大型新型干法生产线有20条以上。关干预热器，国外各大公司采用的多级预热器结构形式各有特点，为实现节能、高效，一般多从结构上或工作参数上进行优化，达到降低预热器的压损，提高分高效率。最低的系统压损已降到4000帕以下。根据原产综合水分及余热利用的要求不同，一般预热器都没计为4-6级，大我数为5级，按照回转窑的生产能力大小可设1-4列预热器，大型窑多数为双列。分解炉有单炉和双炉。日产4000吨也可设计双列单炉。
关于分解炉，国外各大公司也有各具特色的炉型。为适应不同燃料燃烧的一需要和低Nox排放，各公司对炉型都进行了改进，已达数10种之多。入窑物料碳酸钙分解率达到90％－95％，为适低挥发省质煤和无烟煤的燃烧，出现了多种在主炉外增加预燃炉或后燃烧装置的组合型分解炉。为减少Nox排放，在分解炉初始段造成还原气氛是其通用的做法。关于冷却机，世界上第1台冷却机是1890年向世的单简冷却机，大约30年后才出现多商冷却机，直到20世纪40年代才出现蓖式冷却机，新型干法窑一般都用推动式篦冷机。
第一代篦冷机采用的是180－185毫米厚的薄料层，因此单位面积产量很低。第二代篦冷机要求南床上熟料层厚度达到400－500毫米，进口部分提高到760毫米。相应的对南极作了很多改进，如增加篦板高度，采用单蓖板与双篦板布置使纵缝错开，篦板平横梁支撑等。第三代南冷机采用的是控制空气流动的高阻力蓖板，保证熟料均匀分布在篦床全宽上，篦板可以每一侧、每一排、每一区单独供风，使南床上熟料层中空气分布得到很大改善，大大降低冷却空气量，提高2次、3次空气温度，从而提高冷却机热回收效率。篦板表面得到充分冷却，大大降低篦板热负荷，大大延长篦板使用寿命，一般可达3年以上。阻力蓖板还可防止细熟料漏入篦下室。现在FLS公司又开发了COOLER（库勒）更新式篦式的冷却机，在篦板上部加1个十字推杆，冷却风量可降到2标准立方米／千克熟料以下；预计将会有较快发展。
水泥粉府系统：
现代粉磨技术中，有种类繁多的水泥粉磨形式，除了传统的开流与圈流水泥粉磨系统外，又开发了立式磨、辊压机等用于水泥粉磨系统。在各种水泥粉磨系统中，预粉碎上磨 加球磨机的圈流系统和辊压机加球磨机的圈流 粉磨效率高、单位电耗低。就对固流球．磨的增产效果来看，立磨预粉磨系统，是当今大型水泥厂较多采用的两大节能型粉磨系统，其共同特点是粉磨效率高、单位电耗低。就对圈流球磨的增产效果来看，立磨预粉磨系统与辊压机的混合粉磨系统基本相当，单位水泥的能耗，立磨预粉磨系统比辊压机的混合粉磨系统稍低；立磨预粉磨系统比辊压机的混合粉磨系统稍低；立磨预粉磨系统的综合费用比辊压机的混合粉磨系统稍低。从国内前几年引进的辊压机使用情况来看，辊压机系统设 备故障率较高，维修工作量较大，运行的可靠性不甚理想。近几年来，国内立磨水泥预粉磨系统已开始采用，江南一小野田水泥有限公司和华新水泥股份有限公司已经投产、运行结果表明，该系统调试方便，震动较小，运转平稳，系统达产快，生产状况良好，系统运行可靠，能耗低，操作方便。还要说一说，法国FCB公司开发的HOLOMILL在墨西哥 MOCTEZUMA水泥厂用于水泥粉磨系统、磨机规格也为直径3．8米，生产能力为108吨／小时，细度为4200平方厘米／克，磨机电耗为17.0千瓦小时／吨，水泥粉磨系统电耗为24．5千瓦小时/吨。该厂生料和水泥粉磨系统均采用HOROMILL，其水泥综合电耗仅为80千瓦小时／吨，是现有各种粉磨系统中电耗最低的系统。利用HOROMILL粉磨水泥与管磨相比，在相同比表面积下，水泥颗粒级配相近，水泥强度略有提高，其它各项水泥性能指标正常。另外，在改变水泥品种时，系统调整过程只需10一15分钟，磨机硬件不需作任何改变，可适应市纷不同需要。FCB公司开发的HOROMILL已用于生料、水泥、煤粉制备等，是电耗最低的粉磨系统。目前全系统已销售30台以上，是最有希望的磨机。现在生产到最大规格为直径4．2米，可满足日产5000吨大型水泥厂的需要。 |