?一、節能形勢與任務
截止2008三年間，我國國民生產總值單位能耗下降了10.08%，后兩年節能減排任務仍然艱巨。
政府工作報告提出了2009年節能減排與生態環保六大任務。
國家發改委八方面加大節能工作力度。
醞釀推出“能評”制度，重大建設投資項目立項開工之前必須通過相關部門的節能評價。
原材料工業技術改造重點專項提出：支持中西部地區淘汰落后產能、發展新型干法水泥。鼓勵水泥生產處理和利用廢棄物、純低溫余熱發電、粉磨系統改造等節能降耗減排技術應用。支持石灰石礦山以提高資源綜合利用率和保護環境為目的技術改造。
二、水泥工業能源消耗水平
近幾年水泥行業能源消耗情況
年份 水泥產量 能源消耗 萬元增加值 產品綜合能耗 固體廢物 總產量（萬t） 增長（%） 總量（萬t） 增長（%） 綜合能耗（tce） 增長（%） 噸熟料 ? 噸水泥 利用量（萬ce） 增長（%） 能耗（kgce） 增長（%） 能耗（kgce） 增長（%） 2005 106885 9.85 11730 7.22 14.07 -2.71 148 -1.33 127 -9.25 22905 3.15 2006 13611 15.65 13102 11.7 12.77 -9.25 142 -4.01 120 -5.54 28359 23.81 2007 136100 10.10 14300 8.38 11.76 -7.9 138 -2.0 115 -4.2 35500(預計) 25.00
三、粉磨技術及選擇
粉磨工序能耗主要體現在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環節，其電量消耗占水泥生產綜合電耗的72%（生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%，水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%）。
2008年規模以上企業5100家，粉磨企業1500多家。國家重點支持粉磨系統節能降耗減排的技術改造， 粉磨系統節能潛力很大。
1.?????? 不同規模生產線設計能耗指標
|
序號 |
生產線規模t/d |
熟料燒成熱耗（kJ/kg） |
熟料綜合電耗（kWh/t） |
水泥綜合電耗（kWh/t） |
|
1 |
1000 |
3387～3471 |
70 |
110 |
|
2 |
2000～2500 |
3094～3136 |
68 |
100 |
|
3 |
3000～3500 |
3053～3073 |
68 |
95～100 |
|
4 |
4000～5000 |
2969～3053 |
65 |
95 |
|
5 |
10000 |
2927～2969 |
60 |
- |
2. 影響能耗的主要因素
1） 生料粉磨
（1）原料條件：原料易磨性、入磨原料粒度、入磨原料水分。
（2）工藝流程：目前國內用于生料粉磨的工藝流程較多，采用的磨機型式主要有風掃式球磨系統、中卸提升循環磨系統、尾卸提升循環磨系統、立磨系統以及輥壓機系統等，近幾年來立磨系統得到廣泛使用。對于中等易磨性的原料，一般采用立磨系統比采用球磨系統節電5~6kWh/t生料左右 。
（3）生料細度：對于球磨系統來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對于立磨系統來說，生料0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。
（4）節能技術：采用改良的耐磨材料作為研磨介質、采用高效選粉機。
2） 燃料制備
（1）燃料條件：燃料的易磨性、入磨燃料水分。
（2）工藝流程：目前國內用于煤粉制備的磨有風掃式球磨和輥磨系統，輥磨的電耗約為球磨的一半。對于易磨性指數HGI為55的中等易磨性的原煤，煤粉細度0.08mm篩篩余12%的球磨主機電耗24.5kWh/t左右，輥磨主機電耗13 kWh/t左右。
（3）煤粉細度：對于球磨系統來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加3%左右。對于立磨系統來說，煤粉0.08mm篩篩余每降低1%，則粉磨電耗增加2%左右。
3）水泥粉磨
（1）原料條件：熟料性能、混合材的品種和摻加量、原料水分。
（2）工藝流程
?球磨機系統：影響球磨機粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機通風、熟料溫度和粉磨工藝等。應優先采用配高效選粉機的圈流球磨工藝；
?輥壓機預粉磨系統：輥壓機與球磨機組成的各種預粉磨系統（包括循環預粉磨、聯合粉磨、半終粉磨等）已經成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機的粉磨效率約為球磨機的2倍左右，可以大幅度節電；
輥磨終粉磨系統：粉磨水泥時輥磨的粉磨效率是球磨機的1.6~1.8倍，系統節電30%以上。
（3）產品細度：水泥粉磨電耗與比表面積存在指數方關系，該指數介于1.3~1.6，采用高效選粉機、比表面積小于4000cm2/g時可取1.3進行計算，否則取高值。
3.不同粉磨設備能耗比較
|
項目名稱 |
粉磨原理 |
粉磨物料 |
產品比表面積(m2/kg) |
粉磨系統電耗(kwh/t) |
|
球磨機（閉路） |
單顆粒粉碎及研磨 |
P·O42.5 |
350 |
34-36 |
|
輥壓機（+球磨機） |
料層粉碎、一次擠壓 |
P·O42.5 |
350 |
28-30 |
|
立式磨（合成水泥） |
部分料層粉碎及研磨 |
P·O42.5 |
350 |
26-28 |
|
筒輥磨（閉路） |
料層粉碎、多次擠壓 |
P·O42.5 |
350 |
24-26 |
4.各類型粉磨系統特點比較
|
名目 |
粉磨物料 |
立磨 |
球磨 |
輥壓機 |
輥筒磨 |
|
粉磨機理 |
擠壓/研磨 |
沖撞/摩擦 |
壓碎 |
擠壓/研磨 | |
|
粉磨動強度(MPa) |
1.5 |
-- |
4.5 |
2.5 | |
|
允許最大喂料水分（%） |
生料/礦渣 |
28 |
3~8 |
15 |
<10 |
|
產品細度（cm2/g勃氏 |
水泥 |
>6000 |
>6000 |
>5500 |
>5000 |
|
生產多品種水泥時 |
最靈活 |
不靈活 |
中等 |
中等 | |
|
研磨件平均壽命（年） |
水泥 |
>2 |
>3 |
>2 |
>1.5 |
|
占地 |
最少 |
較多 |
最多 |
較少 | |
|
平均年運轉率（%） |
85~90 |
80~95 |
80~85 |
75~80 | |
|
系統總電耗（kwh/t）（3500cm2/g） |
21 |
35 |
2 |
22 | |
|
相當總投資 （球磨=100） |
110 |
100 |
120 |
130 |
5. 不同粉磨技術及設備能耗比較
球磨機系統：影響球磨機粉磨效率的因素較多，包括研磨體級配、磨機通風、熟料溫度和粉磨工藝等。應優先采用配高效選粉機的圈流球磨工藝，圈流磨利于產品細度和溫度的調節和控制，粉磨效率比開流磨高10%～20%，成品越細優勢越明顯。
輥壓機預粉磨系統：輥壓機與球磨機組成的各種預粉磨系統（包括循環預粉磨、聯合粉磨、半終粉磨等）已經成為水泥粉磨的主要方案，這是由于輥壓機的粉磨效率約為球磨機的2倍左右，可以大幅度節電。輥壓機系統節電水平取決于輥壓機消耗功率的大小，輥壓機每消耗1kWh/t,主機電耗（輥壓機+球磨機）可降低0.8 kWh/t～1kWh/t。輥壓機的功率消耗與投影壓力成線性關系，循環預粉磨輥壓機投影壓力為5500kN/m2～6500kN/m2，聯合粉磨投影壓力略低，控制在5000kN/m2～6000kN/m2。
輥磨終粉磨系統：粉磨水泥時輥磨的粉磨效率是球磨機的1.6~1.8倍，系統節電30%以上。熟料溫度、入料粒度、磨損程度等對產量和電耗均有較大影響。關鍵是終粉磨水泥性能，要通過調節粉磨壓力、擋料圈高度、風速風量，控制出口溫度，采用高性能選粉裝置等措施優化水泥顆粒級配，保證產品性能。對于生料磨如分別更替離心式或旋風式選粉機，可增產10%左右或5%左右，降耗1kwh/t左右。用于生料磨的好處主要是分離清晰，成品中過粗顆粒少，有利于燒成，可適當放寬細度。但生料細度較水泥粗，粗選粉并不是高效籠式選粉機的長處。因此其增產節能指標要低于水泥磨。
預破碎：“多破少磨”從粉碎機理上來說是合理的。一方面破碎的單耗遠比球磨的單耗低，因此后者的無用功大，粉碎效率低。另一方面入磨粒度降低以后，球磨機中的鋼球可大大變小，小鋼球將減少對物料粉碎所造成的能量過剩的浪費。一般來說，大球的比能耗高，小球的比能耗低。
6. 粉磨系統的選擇
從以上粉磨系統的不同特點可以看出，各系統均有不同程度的優勢和不足，企業選擇粉磨系統時，特別是對現有磨機進行改造時，應根據自身的設備、原料、管理水平、資金狀況等條件，按可選擇方案的性價比選擇適合自己企業的方案。
7. 工程實例：
天津振興水泥有限公司一線原料磨采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配φ4.8 m旋風式選粉機，原料粉磨功指數Wi＝8.8 kWh/t，生料細度R80μm＝13 %，系統產量159t/h，系統電耗23.45kWh/t，循環負荷208%時選粉機效率63%。
天津振興水泥有限公司二線水泥粉磨采用輥壓機聯合粉磨系統，輥壓機型號TRP140/140，電機功率2×800kW，帶V型選粉機和循環風機，球磨機規格φ4.2×13，主電機功率3150kW，配N-3500高效選粉機。粉磨P.O42.5水泥至3650cm2/g時系統產量155t/h，單位電耗32.8kWh/t。該公司一線采用球磨機規格φ3.8×13，主電機功率2500kW的球磨機圈流系統，配N-1500高效選粉機，粉磨P.O42.5水泥至3810cm2/g時系統產量61t/h，系統電耗42.3kWh/t。如換算到相同標準時，聯合粉磨系統節電7kWh/t。
唐山冀東水泥股份有限公司本部兩臺水泥磨增加輥壓機、打散分級機，保證了對磨內粗顆粒的破碎作用，提高了磨機研磨能力，該項目2006年1月開始施工，歷時4個月，完成改造任務，5月份開始投入運行。從運行效果看，臺時產量分別提高12.9%和10.3%，水泥粉磨分步電耗下降9.3%，每年節電814萬kWh，折合標煤2930噸。
海螺集團白馬山水泥廠2000t/d生產線原料磨亦采用φ4.6×8.5＋3.5 m、2800kW的中卸烘干磨，配TLS2800高效組合式選粉機，原料粉磨功指數Wi＝9.6 kWh/t，生料細度R80μm＝11 %，系統產量165t/h，系統電耗22.38kWh/t，選粉機的效率74%。兩廠的產量比達到100:116。
華新水泥集團陽新公司5500t/d生產線生料粉磨采用2臺TRM3841輥磨，電機功率2240kW。原料輥磨易磨性MF=0.85，粉磨功指數Wi=12.8kWh/t，系統產量為240t/h，磨機電耗8.3kWh/t、風機電耗7.1kWh/t、選粉機電耗0.4kWh/t，總計15.8kWh/t。如采用中卸球磨系統粉磨類似原料時，系統電耗22kWh/t左右。
越南福山水泥有限公司5500t/d生產線水泥粉磨系統采用了德國萊歇公司提供的LM46.2+2C立式輥磨，主輥直徑2360mm，磨盤轉數24.3rpm，主機功率3400kW，選粉機LSKS66CS，裝機功率200kW。粉磨PCB40水泥至3500cm2/g時產量150t/h左右，主機電耗18kWh/t，系統電耗27 kWh/t左右。
四、水泥粉磨能效對標
1. 水泥企業綜合能耗對標基線
|
項?? 目 |
國際先進水平 |
國內先進水平 |
全國平均水平 |
? |
|
水泥綜合電(kgce/t) |
1000～2000t/d（含1000t/d ） |
89 |
100 |
110 |
|
2000～4000t/d（含2000t/d ） |
83 |
90 |
100 | |
|
4000t/d以上（含4000t/d ） |
80 |
85 |
95 | |
|
水泥粉磨企業水泥綜合電耗(kWh/t) |
60萬t/y |
34 |
36 |
40 |
|
80萬t/y |
33 |
35 |
39 | |
|
120萬t/y |
32 |
34 |
38 |
注： *水泥綜合能耗=熟料綜合煤耗×75%+水泥綜合電耗×0.1229+2.5
2.? 不同規模水泥生產線粉磨工序能效指標
|
項??? 目 |
國際先進水平 |
全國先進水平 |
國內平均水平 |
? |
|
1000～2000t/d（含1000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
16 |
20 |
24 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
24 |
30 |
32 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
29 |
34 |
40 | |
|
2000～4000t/d（含2000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
16 |
17 |
23 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
22 |
23 |
30 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
28 |
32 |
40 | |
|
4000t/d以上（含4000t/d ） |
原料粉磨（kWh/t 生料） |
15 |
16 |
18 |
|
煤粉制備（kWh/t 煤粉） |
20 |
22 |
25 | |
|
水泥粉磨（kWh/t 水泥） |
28 |
32 |
40 |