摘要：水泥溫度是水泥粉磨的重要指標。球磨機生產(chǎn)水泥出現(xiàn)溫度高，在磨內(nèi)粉磨過程中造成磨內(nèi)溫度高，靜電吸附嚴重。現(xiàn)在主要通過添加工業(yè)副產(chǎn)品脫硫石膏調(diào)整凝結(jié)時間，但因溫度高造成脫硫石膏脫水，水泥產(chǎn)生假凝，嚴重影響水泥質(zhì)量。目前傳統(tǒng)PO42.5水泥市場已經(jīng)飽和，各企業(yè)均通過技術(shù)研發(fā)低堿水泥，降低水泥溫度；我公司為著力解決水泥溫度高的問題，經(jīng)調(diào)研市場發(fā)現(xiàn)：使用冷卻器降低水泥溫度效果較好，水泥溫度能降低30度左右；通過水泥多管螺旋組合式水泥冷卻器進行降溫，其降溫原理是每根螺旋就是一個單獨的提升式冷卻器。單機主體由轉(zhuǎn)子、殼體、軸承座、驅(qū)動裝置等組成。在循環(huán)水進出口及水泥進出料口分別設(shè)置有溫度傳感器，以監(jiān)測循環(huán)水及水泥的溫度變化，現(xiàn)場控制柜能夠顯示實時溫度。運行過程使用全自動分料閥進行分料，冷卻器頂部加收塵管道，使設(shè)備內(nèi)部保持負壓環(huán)境，杜絕出現(xiàn)冒灰。全自動除渣器安裝于冷卻器底部，沉積的碎球碎鍛，依次通過控制機構(gòu)與料渣分離機構(gòu)，分離的水泥再回到流程里去，而分離的渣外排，整個過程由PLC自動控制，無需人工干預(yù)。利用流態(tài)化技術(shù)將高溫水泥充分流態(tài)化。將流態(tài)化的水泥均勻分配至各管。在分料的同時，將可能存在的碎球碎鍛預(yù)沉積，為后續(xù)的清除創(chuàng)造條件。分料還需保證合理的結(jié)構(gòu)，在高效的同時能減少物料堆積。同時采用在斜槽外殼體安裝冷卻水管、水泥倒庫等措施，更進一步降低水泥溫度。通過以上措施，能有效地降低水泥溫度，滿足客戶的要求。

關(guān)鍵詞：水泥溫度 冷卻器 斜槽降溫 倒庫 

1 前言

我公司現(xiàn)有一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線、一條4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，均采用新型干法生產(chǎn)工藝。與熟料生產(chǎn)線配套水泥粉磨線共5條，其中一線水泥磨現(xiàn)有三套水泥粉磨系統(tǒng)，每套系統(tǒng)組成為：JY140-100輥壓機（2×560kW）+ ? 4.2×13m（3550kW）球磨機，組成聯(lián)合半終粉磨開流系統(tǒng)，設(shè)備配置見表1。

表1 水泥磨系統(tǒng)配置

目前單套系統(tǒng)生產(chǎn)P?O42.5水泥系統(tǒng)臺時140t/h。由于現(xiàn)有水泥磨系統(tǒng)均采用的是輥壓機閉路系統(tǒng)、磨機開流系統(tǒng)，導(dǎo)致磨內(nèi)的過粉磨現(xiàn)象嚴重（＜3μm顆粒占比大于10%），合格產(chǎn)品不能及時出磨，粉磨效率低、單位電耗高、球耗大，且出磨水泥溫度高、平均115℃，夏季最高溫度可達135℃，嚴重影響了水泥質(zhì)量，造成脫硫石膏脫水，水泥產(chǎn)生假凝，不能滿足客戶需求（客戶要求出廠水泥溫度要在65℃以下）；進而影響到混凝土質(zhì)量和施工性能，如：水化加快，外加劑相容性變差等。

我公司位于關(guān)中平原地區(qū)，夏季時出磨水泥溫度高。為了不影響水泥質(zhì)量，我公司每年夏季被迫提高熟料配比（與冬季相比提高約2%的配比），熟料配比提高后，又導(dǎo)致磨機產(chǎn)量降低、電耗增加，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大幅增加。根據(jù)水泥發(fā)貨系統(tǒng)的反饋，由于出磨水泥溫度高，導(dǎo)致袋裝水泥卸車困難，影響公司品牌形象及市場口碑。因此，我公司急需對現(xiàn)有水泥磨溫度進行降溫、提升企業(yè)競爭能力。

我公司采取了以下措施來降低水泥溫度后，低堿水泥通過冷卻器后溫度預(yù)計降低到83℃左右，低堿水泥從冷卻器進入庫內(nèi)，溫度可以降低10℃左右，在從水泥庫底出庫通過斗提進入散裝倉（斜槽上安裝冷卻水箱），再通過散裝倉底斜槽倒入斗提循環(huán)（倒庫），物料溫度降低8℃左右，在進行出庫倒入散裝倉，出廠水泥溫度可降低至65℃以下。

2 降低水泥溫度的措施

2.1 利用水泥冷卻器降低水泥溫度

通過考察調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前在線使用的水泥降溫設(shè)備多為螺旋提升式冷卻器，其缺點有：筒體直徑偏大，螺旋線速度高，磨損消耗和單位能耗也相應(yīng)較高；運行效率較低，其有效螺旋使用面積還不足截面積的10%；設(shè)備體積大，加工制造及運輸相對困難，對生產(chǎn)場地及工藝布置要求也較高；采用外循環(huán)水，水汽直接外排，不利于節(jié)水和環(huán)保。基于這些原因，經(jīng)過比較最終選擇了多管螺旋組合式水泥冷卻器。

多管螺旋組合式水泥冷卻器，采用水冷的方式對出磨水泥進行降溫。其結(jié)構(gòu)原理類似于螺旋提升式水泥冷卻器，主機內(nèi)部設(shè)有垂直螺旋，水泥在螺旋帶動下沿筒體向上提升，同時被離心力壓在筒壁，與筒壁外的冷卻水進行熱交換，從而實現(xiàn)高溫水泥快速降溫的目的[1]。多管螺旋組合式水泥冷卻器可以采用4~8管螺旋組合的形式，每管螺旋就是一個單獨的提升式冷卻器。我公司采用的SLZ500-7型水泥冷卻器是七管螺旋組合式水泥冷卻器；該水泥冷卻器包括以下部分：七個獨立管螺旋、組合底座1個、分料器1個、集料器1個、上固定裝置1套、水管路1套、壓縮空氣管路1套、喂料裝置7套、配套電器設(shè)備等。如圖1所示：

圖1 水泥冷卻器

冷卻器的控制系統(tǒng)：在循環(huán)水進出口及水泥進出料口分別設(shè)置有溫度傳感器，以監(jiān)測循環(huán)水及水泥的溫度變化，現(xiàn)場控制柜能夠顯示實時溫度。運行過程使用全自動分料閥進行分料，冷卻器頂部加收塵管道，使設(shè)備內(nèi)部保持負壓環(huán)境，杜絕出現(xiàn)冒灰。全自動除渣器安裝于冷卻器底部，沉積的碎球碎鍛，依次通過控制機構(gòu)與料渣分離機構(gòu)，分離的水泥再回到流程里去，而分離的渣外排，整個過程由PLC自動控制，無需人工干預(yù)。利用流態(tài)化技術(shù)將高溫水泥充分流態(tài)化。將流態(tài)化的水泥均勻分配至各管。在分料的同時，將可能存在的碎球碎鍛預(yù)沉積，為后續(xù)的清除創(chuàng)造條件。分料還需保證合理的結(jié)構(gòu)，在高效的同時能減少物料堆積。

冷卻器的安裝位置：對水泥粉磨系統(tǒng)而言，大致可選擇在以下幾個位置進行安裝：（1）緊貼磨尾，出磨水泥直接進入冷卻器；（2）出磨水泥經(jīng)成品輸送斜槽輸送至冷卻器；（3）成品庫庫頂。這是三處比較理想的安裝位置，都可使出磨水泥在入庫前得以充分冷卻。我公司決定在出磨水泥成品斜槽至水泥入庫提升機之間安裝水泥冷卻器，如圖2所示，出磨水泥通過輸送斜槽可以全部或部分截流至冷卻器進行冷卻后入庫。

圖2 水泥冷卻器的安裝位置

水泥冷卻器的熱平衡計算：熱平衡計算以0℃、1小時為基準，冷卻器進料口、冷卻器出料口、循環(huán)水進口、循環(huán)水出口為計算界限。冷卻器處理能力按120t/h、冷卻水量在55t/h左右來計算。

表2 熱平衡計算表

水泥冷卻器安裝完成后，經(jīng)過調(diào)試后順利投入使用，出磨PO42.5水泥、低堿水泥的溫度可以降低30到35℃。

表3  冷卻器運行參數(shù)表水泥處置量

中控截圖：不同水泥降溫效果 （水泥溫降32℃）

現(xiàn)場截圖：不同水泥降溫效果（水泥溫降35℃）

圖3 水泥冷卻器截圖

水泥溫度對水泥質(zhì)量的影響：

出磨水泥溫度高會引起一系列的質(zhì)量問題，如：水泥在水泥庫內(nèi)存儲一段時間后會出現(xiàn)預(yù)水化和強度下降的問題，在水泥溫度下降后，水泥質(zhì)量出現(xiàn)明顯的改善。見表4數(shù)據(jù)。

表4 水泥冷卻器使用前后的質(zhì)量變化

使用水泥冷卻器后，入庫水泥溫度下降明顯，最高下降30℃。使用后，出庫水泥的3天強度與入庫的水泥強度相差不大，約下降0.4-0.5MPa，明顯小于冷卻器使用前的1.3-1.4 MPa的下降值。水泥的凝結(jié)時間在使用前后變化不大。

2.2 利用輸送斜槽降低水泥溫度

為了保證出廠水泥的溫度滿足客戶的要求，我公司在水泥庫下的輸送斜槽外殼體上安裝了冷卻水箱，用于適當降低水泥溫度。見圖4所示。

圖4 水泥冷卻器操作畫面

2.3 采用倒庫方式降低水泥溫度

在采用水泥冷卻器和輸送斜槽降溫后，如果水泥溫度還不能降低到65℃以下，可以采用倒庫的方式進一步降低水泥溫度：利用現(xiàn)有的出庫斜槽、出庫斗提機、入庫斜槽把溫度高的水泥倒到另一個水泥庫中，亦可以有效降低水泥溫度。

以上三種降溫方式，可以把水泥溫度從115℃左右降低到65℃以下，滿足客戶的需要。   

3. 總結(jié)：

3.1 七管螺旋組合式水泥冷卻器的降溫效果良好，而且設(shè)備的結(jié)構(gòu)有利于節(jié)水節(jié)能。不過，水泥冷卻器所用的冷卻水，需要單獨新建一個小型冷卻塔，以保證冷卻水的進口溫度，提高冷卻效率。

3.2采用冷卻器、輸送斜槽和倒庫方式來降低水泥溫度，會稍微地增加生產(chǎn)電耗和生產(chǎn)成本。

3.3 在水泥產(chǎn)量嚴重過剩的當下，盡最大努力滿足客戶的要求是水泥企業(yè)必須練好的基本功；以客戶的需求來倒逼公司內(nèi)部的技術(shù)改造升級，穩(wěn)定特色產(chǎn)品的質(zhì)量，為公司的長遠發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

參考文獻：

[1] 《多管螺旋組合式水泥冷卻器的研究與應(yīng)用》，宋傳杰等；《中國水泥》雜志2019年第08期P106頁。