0 引言
当前，低碳粉磨是粉磨技术进步的方向，提升粉磨效率，降低资源消耗，是粉磨技术进步的落脚点，一方面，节约产品成本，给企业带来直接的经济效益，另一方面，减少碳排放，助力水泥工业低碳生产转型，带来社会效益。然而，实现低碳粉磨提升粉磨系统并非容易之事，其与粉磨系统的工艺设计和装备配置、原材料的物化性能与配比、生产管控水平等因素有很大关系。有的企业水泥粉磨工序电耗已低于20kWh/t,有的企业却高出50%甚至更多。如何提升粉磨系统的效率，使之与现有装备、产量和质量等环节相匹配，以实现水泥粉磨工序电力消耗更低，效益更好，是水泥企业开展整改工作的重点之一。本文以HQ公司水泥联合粉磨系统的改造为例，分析系统提产降耗的措施与效果。
01 工艺流程与配置HQ公司配备3套辊压机水泥联合粉磨系统，其中3#线工艺流程见图1所示。3#线配置CLF140-80型辊压机(电机功率2×560kW)预粉磨系统，熟料及混合材经库底配料后，由NE150×20700 mm进料提升机喂入NBH600HC×44000 mm(含辊压机辊压后的粉料)循环提升机，物料进入VX6817型V型选粉机(以下简称V选，选粉风量：140000～200000m³/h,选粉能力：140～170 t/h),分级后的粗粉返回辊压机的称重仓。经辊压机挤压处理后的料饼，由循环提升机NBH600HC再次送入V选，分级后的合格细粉(半成品)通过旋风筒2-Φ3300 mm收集后，进入Φ3.8m×13m管磨机进行粉磨。

图1 3#线水泥联合粉磨工艺流程图

Φ3.8m×13 m管磨机磨尾配置0-Sepa型SX2500选粉机，形成闭路粉磨系统：前道辊压机预粉磨工序生产的半成品(入磨物料比表面积：167 m²/kg，80μm筛余34.6%，45μm筛余50%)喂入Φ3.8m×13m管磨机(主电机功率：2500 kW)进行研磨。管磨机单独通风，配置LCPMGS96-7收尘器(净处理风量：46800m³/h,风机电机75kW)。0-Sepa型SX2500选粉机的一、二、三次风引入大气冷风。
02 系统运行情况
3#线生产P·O42.5、P·C42.5、P·O52.5等6个品种的水泥，其中P·O42.5占75%以上，本文以生产P·O42.5水泥进行分析。生产所用熟料性能、物料配比、水泥成品质量和经济指标、选粉机循环负荷水泥粉磨工序（圈流系统）分别见表1、表2、表3和表4所示。
表1 熟料性能

表2 2022年P·O42.5水泥配比

表3 2022年P·O42.5水泥质量和经济指标

表4 2022年生产P·O42.5水泥时选粉机循环负荷（圈流系统）指标
从表3可知，3#线水泥粉磨工序电耗28.7 kWh/t，该水平高于1、2#线（分别为26.2 kWh/t、25.8 kWh/t），也高出集团平均水平（27.0 kWh/t）。
03 问题诊断
3.1 原料情况
从表1可知，熟料C3S含量50.32%，28 d抗压强度58.3 MPa，熟料小磨32 min（350 m2/kg），易磨性较好。入磨熟料温度100℃,熟料的温度可控；生产P·O42.5水泥时，混合材料的综合水分为1.0%（见表2所示），水分控制尚可，熟料的标准稠度需水量为23.6％。水泥磨使用的混合材料主要是黑页岩、砂岩，因现场生产品种的限制，两种物料同时入一个配料仓，两种物料未能充分混匀；原波辊筛破碎机因筛网和锤头磨损，波辊筛绞盘磨损严重，最大间距120mm×120mm，大块粒度增加，出破碎机粒度最大粒径＞200 mm；黑页岩和砂岩进入配料仓后，通过链板计量秤喂入喂料皮带，在该过程中，因最大粒径较大，链板称料层厚度较厚，在喂料皮带上可观察到黑页岩和砂岩未稳定连续下料。
3.2 辅机电耗高
在3#线的生产过程中，出磨水泥温度维持在100℃以下，成品水泥水分控制在0.6%，但系统整体用风量偏高，达到320000 m³/h，辊压机系统、磨机系统和成品风选系统各自独立用风（见图3所示，红色虚线标注的为气体流向）。具体来看，磨头风机风量为53510 m³/h，循环风机风量100000 m³/h，主排风机风量150000 m³/h，磨机风量25000 m³/h。该辊压机预粉磨系统采用外排放风工艺，辊压机系统风源由循环风机提供，气体进入V选，对物料进行分级烘干，并将成品带入旋风筒。在旋风筒内，含尘气体实现气体与物料的分离，分离后的气体经风管再次回到循环风机。从循环风机出来后，部分气体重新进入V选循环，另一部分则进入风量为53510 m³/h的收尘器，进一步分离含尘气体。分离出的物料由1台功率为7.5 kW的链运机送入成品库，而净化后的气体则通过1台55 kW放风风机排放到大气中。由于放风风机对循环风机支管的抽风作用，使得整个辊压机系统内部压力低于大气压力。管磨机系统则配备了磨尾排风机和主排风机2台风机。磨尾排风机主要负责将磨内粉磨过程中产生的细粉和水分带出；主排风机则主要用于排风，为高效选粉机提供负压。高效选粉机设有3个风门，因主排风机的排风作用，选粉机内部压强低于大气压强，空气从各风门进入。物料在高效选粉机内被分散，导风叶片引导空气对物料进行分选，之后含尘气体进入主袋收尘器进行料气分离，分离后的气体再进入排风机，最终排放到大气中。辊压机系统中循环风机出口需过滤含尘气体，并在辊压机系统形成负压，而产品风选系统在选粉机上设计了3个外进冷风门，需要大量外界空气进行成品风选。综合整个系统来看，辊压机系统和管磨机系统在用风方面存在互补性，通过合理调配，可优化风量分配，降低系统整体用风量，提高生产效率和能源利用效率。空压机和循环水作为辅助生产所需，目前的空压机和水泵为工频转速，当用气量和设备开机较少时，空压机和水泵仍然满频运转，存在浪费。从表5可知，3#线辅机电耗高，这是3#线粉磨工序电耗高的主要原因之一。

表5 3条线台产、辅机功率和辅机电耗对比

3.3 辊压机系统做功效率低

3#线投产以来，辊压机运行功率一直低于额定功率的65%,远低于其他辊压机(见表6所示),尝试提高辊压机工作压力，使其运行功率有所上升，但料饼过于密实不易打散，降耗效果不明显。

表6 2022年3条线辊压机做功功率比较

3.4 V选内部存在的问题
辊压机系统配备的1台V选，用于辊压机挤压后的物料打散、烘干、分选，将合格的物料送至下一道工序，不合格的物料继续在辊压机系统内循环。诊断时，我们在V选出口处发现了未被打散的料饼，V选进口存在物料离析，两个旋风筒物料比表面积差值>20 m²/kg,内部检查V选打散隔板存在越级打散，同一级更换的打散隔板，磨损不一致，长度又不一。对V选内部打散隔板和导风叶片刷漆，运行一段时间后停机检查，发现部分打散隔板和导风叶片无磨损。
3.5 管磨机粉磨效率较低
①3.8m×13m管磨机研磨体总装载量171 t (研磨体最大装载量180t),磨机额定运行电流124A,研磨体装载量留有补充空间，管磨机一仓有效长度3.37 m,二仓有效长度9.07m。磨内研磨效率较低，物料比表增长5m²/kg/m,二仓比表增进缓慢(见图2所示)。

图2 3#线管磨机筛余曲线

从表4可知，0-Sepa型SX2500选粉机循环负荷约223%,选粉效率约50%,出磨物料细度45μm筛余43.7%,粗粉细度45μm筛余59%,成品细度45μm筛余9.6%,比表面积348m²kg。从单磨运行参数来看，系统循环负荷过大。入磨与出磨细度过粗，成品过少，导致循环量过大。

3.6 诊断结果
综上所述，3#线电耗高的原因主要为：原料粒径大，大于辊压机入辊粒径要求；内部用风过大，辅机电耗高；辊压机做功偏低，V选选粉效率低，存在越级打散，两个旋风筒比表偏差大，入磨细度粗；管磨机粉磨效率低，磨内比表增加缓慢；选粉机循环负荷高，选粉效率低，规格偏小。
04 改造措施及效果
4.1 原料粒径控制为了降低混合材粒度，使2种混合材充分均匀下料，将堆场堆放原料区域调整，腾出搅拌位置，将2种混合材提前拌料堆放；对板喂机进料口调整，降低料层厚度，并将原反击式破碎机筛网宽度由130 mm更换为40mm;物料颗粒达到30mm通过率98.3%,最大粒径<75 mm后，将配料称料层降薄，确保稳定连续下料。
4.2 降低辅机功率为降低辅机功率，将空压机、循环水泵加装变频器，降低耗电量，并在停机后及时将系统各分支储气罐阀门关闭，减少漏气。将3#线循环风机出口风管与高效选粉机一次风门连接，减少外进冷风，平衡、循环系统风量，停1台55 kW风机、1台5.5 kW链运机和1台53510m³/h收尘器。该改造提高了系统整体运行效率，降低运行功率55kW/h。
4.3 提高辊压机做功效率精确调控选粉机，其粗粉部分进入辊压机稳重仓。该粗粉45μm筛余46.5%,水分0.6%,粗粉进入过程中经过分料溜子和上部免维护撒料盘，能与入中间仓物料实现充分均化，降低入辊物料水分和粒度；稳流仓锥部使用耐磨板代替积料条，中间增加稳流锥，能使物料各方向下料速度一致，提升辊压机做功的稳定性。以上措施使辊压机运行功率提升至额定功率的85%以上，入磨物料比表面积上升20 m²/kg,入磨细度降低6.3%(见表7所示)。因运转率偏低，在低成本的投入下，将另1台HFCG140-80辊压机与3#线管磨机连接，实施“两辊带一磨”技改方案，加大辊/磨功率比值。V选布料装置自主设计为可拆卸滑动式布料装置，该装置结构简单，施工方便，使用使命长达6个月，且不受大块物料制约，为防止物料在V选内部发生偏料，将打散隔板用隔板分段隔开(见图3所示),保证物料在V选内部分料均匀；调整V选内部结构(见表8所示):下料口北移450 mm,打散支架更换为角钢，打散格板易磨损处全部设置为螺栓连接，并调整打散格板和导风叶片间距。

表7 改造前后3#线辊压机做功效率对比

图3 V选内部打散隔板分段

4.4 管磨机内部优化管磨机内部物料流速较快，为了延长其在磨内的停留时间，我们将出磨篦板和隔仓板外圈用盲板堵塞，结果使磨内形成缓冲层。于是，我们将封堵外圈改为封堵内圈，并封堵部分活化环内圈，物料主要从活化环外圈通过，可灵活调节物料在磨内停留时间，提高管磨机对物料的粉磨效率。
05 结束语
综上所述，3#线水泥粉磨工序电耗高、产量低的根本原因在于原料粒度偏粗下料不均匀、辊压机做功效率低、V型选粉机选粉效率差、管磨机粉磨效率低、辅机电耗高等。这些因素是其实现低碳粉磨的绊脚石。根据诊断结果，公司有针对性地开展了相应改造：源头上降低原料粒径；充分利用现有设备实现系统风量互补，降低辅机电耗；选粉机粗粉回辊压机，优化V选内外部结构，提高辊压机系统有效做功，并实施“两辊带一磨”技改方案；弱化管磨机内缓冲层，提升研磨效率。在实施以上改造措施的基础上，优化操作，系统产量由129 t/h提升至174 t/h,增产45 t/h,增幅35%;粉磨电耗由28.7kWh/t降至24.4 kWh/t,降低4.3kWh/t,节电幅度15%。
有关本文：
作者：尹洁¹，宋华¹，滕标¹，孟鑫森¹，何乃系¹，廖家志¹，韦怀珺²
单位：1.华润水泥(鹤庆)有限公司;2.华润水泥技术研发(广西)有限公司
来源：《新世纪水泥导报》2025年2期