聯(lián)合粉磨開路磨系統(tǒng)增產(chǎn)改造措施

  摘要：以生產(chǎn)規(guī)模60萬噸/年水泥粉磨生產(chǎn)線配置120～50輥壓機與動態(tài)分級設備（打散分級機）和3.2×13m開路三倉高細管磨機組成的單閉路粉磨工藝系統(tǒng)為例,論述總結(jié)了實際生產(chǎn)過程中粉磨系統(tǒng)存在的共性問題及其改進所采取的技術與調(diào)整措施,并進行了相關的技術經(jīng)濟分析。

  0   前 言

  近幾年來，設計生產(chǎn)規(guī)模60萬噸/年的選粉機，大多采用?椎3.2×13m管磨機。生產(chǎn)工藝流程中，既有雙閉路粉磨工藝系統(tǒng)（輥壓機+動態(tài)或靜態(tài)分級機+管磨機+高效選粉機，其中輥壓機與動態(tài)分級機（打散分級機）或靜態(tài)分級機（V形選粉機）組成磨前閉路、管磨機與高效選粉機組成閉路）；也有單閉路粉磨工藝系統(tǒng)（輥壓機+動態(tài)或靜態(tài)分級機+開路管磨機）；此外還有普通的一級閉路和開路粉磨系統(tǒng)，在此不贅述。前兩種粉磨工藝系統(tǒng)各有其特點：單閉路系統(tǒng)總裝機功率低于雙閉路系統(tǒng)，且流程較簡單；從大幅度增產(chǎn)角度來看，雙閉路粉磨工藝系統(tǒng)大多采用靜態(tài)分級機（V形選粉機）對輥壓機擠壓后的物料進行風選分級，入磨物料切割粒徑一般≤0.5mm且顆粒較均勻，因粉磨過程中“過粉磨”現(xiàn)象減少，其系統(tǒng)產(chǎn)量潛力發(fā)揮明顯高于單閉路粉磨工藝系統(tǒng)，粉磨電耗一般在28～33kWh/t水泥左右；當然，若單閉路粉磨工藝系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整方法得當，其增產(chǎn)幅度也較大(>50%以上)，粉磨電耗也可控制在28～30kWh/t左右。

  以國內(nèi)某單位雙閉路粉磨工藝系統(tǒng)為例，其配置的輥壓機功率+靜態(tài)分級機（V形選粉機）循環(huán)風機功率=1220kW；另一單位的單閉路粉磨工藝系統(tǒng)中輥壓機功率+靜態(tài)分級機（V形選粉機）循環(huán)風機功率=1320kW；上述兩個系統(tǒng)中?椎3.2×13m磨機臺時產(chǎn)量均在120t/h左右。而本文中探討的某粉磨線單閉路粉磨系統(tǒng)中輥壓機功率+動態(tài)分級機（打散分級機）功率=575kW，與上述兩個系統(tǒng)的預粉磨及分級設備的裝機總功率相差較大，分別低645kW及745kW；從分級設備工藝特性分析：打散分級機系統(tǒng)總裝機功率小、分級電耗較低，由于以機械式篩分為主，故分級精度較差。經(jīng)打散分級的入磨物料切割粒徑在2.0mm左右，但其中尚有少部分＞5～8mm顆粒入磨，磨機一倉中仍需要配用?椎70mm鋼球；打散分級機內(nèi)篩板磨損量大，該系統(tǒng)增產(chǎn)幅度一般為磨機設計能力的30%～50%左右。而采用靜態(tài)分級機（V形選粉機），該分級設備工藝特性是在風選中打散分級，克服了機械式篩分的缺陷，分級精度顯著提高，分級后的入磨物料切割粒徑在0.5mm左右，顆粒均齊性好；但因循環(huán)風機功率配置較大，且風機管道較長、轉(zhuǎn)彎較多、系統(tǒng)阻力大、風機葉輪及管道磨損量大、分級系統(tǒng)電耗高于打散分級機。V形選粉機適用于物料通過量至少為磨機最大產(chǎn)量2倍以上的輥壓機（現(xiàn)階段配置的輥壓機物料通過量已是磨機最大產(chǎn)量的5倍以上）?；诟咝实牧洗卜勰ヌ匦裕亯簷C的電能利用率比管磨機高得多。據(jù)粉磨統(tǒng)計資料顯示，輥壓機每投入1kWh/t吸收功，后續(xù)管磨機可節(jié)省2～3kWh/t；所以，磨前輥壓機做功越多，磨機的增產(chǎn)、節(jié)電幅度越大。根據(jù)粒度系數(shù)計算可知，入磨物料粒徑≤0.5mm時，磨機臺時能力可達到其設計產(chǎn)量的2倍甚至以上，即實現(xiàn)系統(tǒng)產(chǎn)量翻番，這與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)相吻合。

  現(xiàn)以某粉磨站單閉路粉磨工藝系統(tǒng)為例，分析探討增產(chǎn)調(diào)整過程中遇到的共性問題及其改進的技術措施與達到的增產(chǎn)效果。

  2   粉磨工藝系統(tǒng)主機配置及相關技術參數(shù)

  該粉磨線采用擠壓聯(lián)合粉磨單閉路工藝系統(tǒng)。配用120-50輥壓機（物料通過量150-170t/h、裝機功率250kW×2）；550/120打散分級機（處理能力＞150t/h，裝機功率45kW+30kW）；3.2×13m開路三倉高細水泥磨（設計生產(chǎn)能力60t/h、主電機功率1600kW、電壓10kV、設計裝載量125t、主減速器JDX1000、速比i=7.1）；磨尾收塵器（風機型號4-72、風量35000～50000m3/h、風壓1770Pa、電機功率37kW）。

  采用新型干法窯熟料與粉煤灰、電廠爐渣、石灰石、石膏共同粉磨。生產(chǎn)P.C32.5級水泥（成品細度控制80um篩余≤2.50%）,臺時產(chǎn)量75t/h；P.O42.5級水泥（成品細度80 um篩余≤1.50%），臺時產(chǎn)量66t/h。3.2×13m開路磨機磨內(nèi)工藝技術參數(shù)及各種物料化學成份分析結(jié)果見表1、表2。

  經(jīng)取樣測定粉煤灰80?滋m篩余在22.2%～36.9%之間，單獨計量配料不經(jīng)過輥壓機直接入磨。多次直接抽取入磨物料測定綜合水份一般均在1.50%以下，水份較小，料干。

  通過對該單閉路粉磨工藝系統(tǒng)分析認為，影響磨機臺時產(chǎn)量的主要因素有以下幾個方面：

  （1）輥壓機擠壓物料時工作壓力不足6.5MPa，既使入機物料粒徑與輥縫在正常范圍，運行中工作壓力也只有5.5～5.8 MPa，壓力偏低則擠壓效果差，經(jīng)打散分級后的入磨物料細度80?滋m篩余在64%左右，細粉物料少，成品率較低。

  （2）造成入磨物料細度偏粗的另一個原因是:打散分級機配置的內(nèi)篩板縫偏大，原設計裝機為8mm。經(jīng)分級后入磨物料經(jīng)水洗烘干后觀察，其中粗顆粒（＞5mm占10%左右）含量偏多。應為輥壓機工作壓力低和打散分級機內(nèi)篩板縫偏大所致。

  （3）生產(chǎn)操作中用風不合理，磨尾拉風過大，在40～45Hz，磨內(nèi)理論風速達1.8m/s，導致磨內(nèi)物料流速過快，成品細度跑粗。為保證水泥細度合格，被迫降低磨機產(chǎn)量。

  （4）入磨粉煤灰計量穩(wěn)流措施差，時有沖料或斷料現(xiàn)象，料流不夠穩(wěn)定。

  （5）磨內(nèi)物料流速過快與研磨體級配不合理，導致磨機各倉功能劃分不夠清晰，不能實現(xiàn)有效的“分段粉磨”，水泥磨細程度差，3～32um有效顆粒含量偏少，只有57%左右。 

      （6）所用研磨體質(zhì)量差，硬度偏低、變形多、粘灰、表面光潔度不好；實際生產(chǎn)應用的球、段磨耗量大（達200～300g/t水泥）、磨耗成本高。球、段表面粘附后，嚴重影響粉磨效率。

  3   改造與調(diào)整措施

  針對上述存在的不良狀況，需對該粉磨系統(tǒng)進行改造，主要采取了以下技術措施：

  （1）調(diào)整后，破碎機現(xiàn)場工作壓力由5.5MPa上升至6.5～7.5MPa，物料擠壓效果顯著提高，料餅中細顆粒含量明顯增多，為打散分級機有效分級奠定了良好的基礎。

  （2）打散分級機對物料的分離特性是以機械式篩分分級為主，并與風輪結(jié)合實現(xiàn)部分風選細粉為輔；與V形選粉機相比，分級精度較低，入磨粒度較大。根據(jù)輥壓機循環(huán)負荷及提升機能力核算，物料循環(huán)過程中提升能力富裕較多，且入輥壓機的物料水份較小，可以通過適當降低打散分級機內(nèi)篩板縫尺寸，縮小入磨物料粒徑。為此，將打散分級機內(nèi)篩板縫由8mm改為5mm，并將內(nèi)錐筒高度加高130mm，以提高打散分級效果。

  經(jīng)對輥壓機和打散分級機進行技術處理后，入磨物料粒徑明顯減小，＞5mm顆粒含量降到5%以下，細粉含量增加，入磨物料80?滋m篩余由64%降至52%左右。

  （3）根據(jù)磨物料綜合水份小，混合材中粉煤灰較細且摻量多，其礦相中所含球形玻璃體硬度高，易磨性差，在磨內(nèi)流動性好的特點，將第一道篩分隔倉板內(nèi)篩縫寬度由4mm改為2mm，有效抑制料流中的粗顆粒，實現(xiàn)研磨體對物料的“分段粉磨”，在提高各倉磨細能力的同時，磨內(nèi)截面通風狀況趨于均勻。

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  （4）管磨機粉磨物料過程中，研磨體內(nèi)在質(zhì)量的優(yōu)劣要占影響產(chǎn)量因素的一半以上。為此，一倉、二倉改用機械性能優(yōu)良的高鉻合金鑄鐵（HRC≥60）研磨體，粉磨物料時具有良好的表面光潔度，避免表層粘附造成對研磨物料的緩沖；因改用后的研磨體硬度較高、磨耗降低（單倉＜50g/t水泥），從而能使磨機長期保持高而穩(wěn)定的粉磨效率。

  （5）因調(diào)整后的入磨物料細粉含量增加、粗顆粒減少，將磨內(nèi)一倉、二倉研磨體級配作了相應調(diào)整，增大其研磨能力；一倉最大球徑由70mm降為?椎60mm，并引入部分20mm球，以適應粉磨摻有較多粉煤灰的水泥的要求，平均球徑由44mm縮小至38mm；二倉平均段徑也由16.7mm降至13mm；并對第三倉微段進行補充，12×12 mm、10×10 mm微鍛各補入5.0t，第三倉裝載量保持80t左右，全磨總裝載量138t。調(diào)整后的研磨體級配見表3。

  （6）改進入磨粉煤灰計量與輸送，均勻穩(wěn)定粉煤灰下料。

  （7）合理調(diào)整用風，通過收塵風機變頻調(diào)速控制磨尾拉風量，保持磨內(nèi)風速在0.85~0.92m/s左右，一般在20～25Hz左右頻率即可滿足磨內(nèi)通風要求。

  （8）輥壓機運行操作中，穩(wěn)定稱重倉料位在60%～80%，使下料筒內(nèi)保持一定的料壓，實現(xiàn)對輥壓機的過飽和喂料，使輥壓機多做功，控制輥壓機主電機運行電流至少達到其額定電流的60%～80%。

  輥壓機取代磨機一倉的破碎功能后，相當于使后續(xù)的管磨機多出一個細磨倉，細磨能力和產(chǎn)量顯著提高，可實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能最大化。

  通過采取以上改進與調(diào)整技術措施，3.2×13m開路磨機生產(chǎn)P·C32.5級水泥（80um篩余≤2.50%）臺時產(chǎn)量從75t/h提高至91t/h左右；P·O42.5級水泥（80um篩余≤1.50%）臺時產(chǎn)量也由66t/h提高至75t/h。若按實際生產(chǎn)能力60萬t/年計，與改造前相比，由于增產(chǎn)因素，全年可節(jié)電300萬kWh，節(jié)電價值達180萬元。改進后P·C32.5與P·O42.5級水泥配比見表4。改進后具體技術指標見表5。

  管磨機粉磨效率與磨內(nèi)所裝載的研磨體總表面積的0.7次方成正比，研磨體的總表面積越高，粉磨效率也越高。在采用優(yōu)質(zhì)耐磨研磨體的前提下，對輥壓機及打散分級機系統(tǒng)進行必要的改進，有效降低入磨物料粒度，提高入磨細粉比例。同時縮小一倉平均球徑和二倉平均段徑，并適當增加第三倉微段裝載量，最終目的是通過增加研磨體的個數(shù)，提高研磨體總表面積，增大其對物料粉磨過程中的“集群效應”，以穩(wěn)定提高粉磨效率。所以，在管磨機主電機和減速器承載能力允許和不改變系統(tǒng)裝機總功率的條件下，適當增加磨內(nèi)研磨體裝載量，提高研磨體與被磨物料之間的接觸、粉磨面積，充分挖掘管磨機的生產(chǎn)潛力、有效降低粉磨系統(tǒng)電耗。

  按一般經(jīng)驗來講（以P·C32.5級水泥為例），當入磨物料綜合水份≤1.50%，由120-50輥壓機與550/120打散分級機和3.2×13m開路管磨機組成的聯(lián)合粉磨單閉路工藝系統(tǒng)，其臺時產(chǎn)量增加系數(shù)一般為磨機研磨體總裝載量的0.6~0.7倍左右，本文中的P.C32.5級水泥臺時產(chǎn)量91t/h，其系數(shù)在0.66左右；而由輥壓機與靜態(tài)分級機（V形選粉機）和3.2×13m開路管磨機組成的單閉路粉磨工藝系統(tǒng)，其臺時產(chǎn)量增加系數(shù)一般與管磨機裝載量基本接近或略有富裕，大約在0.85~1.10倍左右；（如某單位配置物料通過量350 t/h（約為磨機臺時產(chǎn)量的3倍左右）的140-80輥壓機與靜態(tài)分級機（V形選粉機）和?椎3.2×13m雙滑履開路三倉管磨機組成的單閉路粉磨工藝系統(tǒng)，磨機功率1600kW、研磨體總裝載量120t左右。生產(chǎn)P、C32.5級水泥比表面積380m2/kg，臺時產(chǎn)量保持125t/h左右，最高達135t/h，系統(tǒng)電耗30.6 kWh/t左右，產(chǎn)量增加系數(shù)為1.04~1.125；生產(chǎn)P.O42.5級水泥比表面積410 m2/kg ，臺時產(chǎn)量保持105t/h左右，最高達115t/h，系統(tǒng)電耗27.0kWh/t左右，產(chǎn)量增加系數(shù)0.875~0.96）。此外，該磨機配置的由不同廠家制造的1600 kW（電壓10kV）主電機，其額定電流值大致分為108~119A六個左右等級，一般規(guī)律是每增加或減少1 t研磨體，主電機工作運行電流上升或下降0.6~0.8A左右，因主電機、減速器與邊緣傳動齒輪在出料端，提高磨機第三倉裝載量比增加第一倉裝載量，對磨機主電機工作運行電流上升幅度的影響要大些。

  生產(chǎn)實踐證明，輥壓機與靜態(tài)分級機（V形選粉機）配套的單閉路或雙閉路粉磨系統(tǒng)，因前置輥壓機處理能力大，且經(jīng)風選分級后的入磨物料切割粒徑小且均勻，可使磨內(nèi)研磨體平均直徑進一步縮小，對物料磨細能力顯著提高，磨機增產(chǎn)系數(shù)明顯高于動態(tài)分級機（打散分級機）配置的聯(lián)合粉磨工藝。

  4   結(jié)束語

  水泥聯(lián)合粉磨工藝增產(chǎn)節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，為充分發(fā)揮系統(tǒng)生產(chǎn)潛力，大幅度提產(chǎn)降耗，應重點做好以下各方面工作：

  （1）穩(wěn)定稱重倉料位。實現(xiàn)對輥壓機的過飽和喂料（前提是入稱重倉的物料粒度不能太小，粉狀料要少，否則輥壓機做功少）輥壓機作功越多，利用率越高，整個粉磨系統(tǒng)增產(chǎn)節(jié)電效果越顯著。

  （2）在入磨物料綜合水份小，且循環(huán)提升機輸送設備有一定富裕量時，打散分級機內(nèi)篩板縫寬度應適當縮小（有的企業(yè)同型號打散分級機內(nèi)篩板縫采用4mm）；并適當增加內(nèi)錐筒高度，提高入磨物料細粉含量。

  （3）對篩分隔倉板及內(nèi)篩板縫寬尺寸進行改進，使其對一倉內(nèi)細度合格物料進行強制篩分分級后進入第二倉，實現(xiàn)磨內(nèi)“分段粉磨”，充分發(fā)揮各倉的粉磨功能。

  （4）對于較大粉煤灰摻量的水泥管磨機，其倉長比例分配規(guī)律類似于礦渣微粉磨機，一倉有效長度不宜太長，一般取2.5~2.75m，倉長比例20.41%~22.45%左右。第三倉有效長度不宜過短，應占磨機總有效長度的55%以上，即第三倉的研磨體裝載量也占應全磨總裝載量的55%以上，提高細磨能力。

  （5）在不改變系統(tǒng)裝機總功率的前提下，積極采用機械性能優(yōu)良的高硬度研磨體，并適當增加研磨體裝載量，可穩(wěn)定提高粉磨效率。

  （6）打散分級機分選后回稱重倉的物料中仍存在一部分＜3mm的顆粒物料，條件具備時，建議增加一道3mm孔的篩分設備，使＜3mm的較細顆粒全部進入磨機，降低輥壓機系統(tǒng)循環(huán)負荷，進一步提高擠壓效果及磨機臺時產(chǎn)量，降低粉磨電耗。

  （7）當發(fā)現(xiàn)研磨體表面由于細粉粘附而降低粉磨效率時，可以引入性能良好的助磨 劑解決之。