開路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的節(jié)電改造

鄒偉斌

中國建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會水泥專業(yè)委員會，北京 100024

開路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的節(jié)電改造

鄒偉斌

中國建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會水泥專業(yè)委員會，北京 100024

NF公司為輥壓機(jī)+打散分級機(jī)+三倉管磨機(jī)組成的開路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，除了輥壓機(jī)段存在的小問題外，管磨機(jī)段還存在磨內(nèi)隔倉板縫與出磨篦板縫堵塞、通風(fēng)與過料能力差、磨內(nèi)溫度升高、研磨體及襯板工作表面粘附較嚴(yán)重等問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)產(chǎn)量。更換磨內(nèi)粗磨倉襯板、調(diào)整研磨體級配等措施實(shí)施后，生產(chǎn)P·O42.5級水泥，增產(chǎn)20%，電耗降幅達(dá)13.95%。

打散分級機(jī) V型選粉機(jī) 管磨機(jī) 堵塞 隔倉板 出料篦板

0 引言

NF公司采用HFCG160-120輥壓機(jī)+打散分級機(jī)+三倉Φ4.2 m×13 m管磨機(jī)組成的開路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品比表面積≥380 m2/kg）系統(tǒng)產(chǎn)量僅165 t/h，噸水泥粉磨電耗34.4 kWh/t。在改造打散分級機(jī)、更換磨內(nèi)粗磨倉襯板、調(diào)整研磨體級配等措施實(shí)施后，生產(chǎn)P·O42.5級水泥，增產(chǎn)20%，電耗降幅達(dá)13.95%。本文就該系統(tǒng)的節(jié)電改造經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，以供參考。

1 開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的流程與配置

NF公司的開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖1，主、輔機(jī)配置見表1。

圖1 NF公司開路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

2 技術(shù)改造分析

2.1 打散分級機(jī)

打散分級機(jī)（見圖2）屬動態(tài)分級設(shè)備，裝機(jī)功率小、處理能力大。被打散后的物料20%～30%分級功能依靠上部風(fēng)輪，70%～80%分級功能依靠下部錐體上的十二塊扇形分級篩片完成機(jī)械篩分，入磨物料切割粒徑2 mm～3 mm。通過調(diào)節(jié)主軸工作轉(zhuǎn)速，可以將輥壓機(jī)處理料量的50%～90%送入管磨機(jī)粉磨，打散分級機(jī)主軸轉(zhuǎn)速越快，入磨料量越大，物料粒徑越粗。根據(jù)配置的循環(huán)提升機(jī)輸送能力有較大富裕量，對打散分級機(jī)篩板進(jìn)行了改進(jìn)，卡住粗顆粒使其返回穩(wěn)流稱重倉，小于900μm篩孔的物料進(jìn)入管磨機(jī)。一般來講，由于分級設(shè)備裝機(jī)功率較低，配置打散分級機(jī)的粉磨系統(tǒng)電耗不高。

表1 NF公司開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)主、輔機(jī)配置及技術(shù)參數(shù)

圖2 打散分級機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

改造前：打散分級機(jī)主軸轉(zhuǎn)速440～470 r/min，入磨物料R900篩余25%～28%左右，R80篩余60%、R45篩余78%。由于粗顆粒物料較多，無法測出物料比表面積。

改造后：打散分級機(jī)主軸轉(zhuǎn)速500～580 r/min，入磨物料R900篩余4%～7%之間，R80篩余45%，R45篩余65%，測定其比表面積達(dá)到120～125 m2/kg。其中，大于900μm粗顆粒物料（篩余值）比改造前顯著降低，粗料含量明顯減少，分級后的物料更細(xì)，為后續(xù)管磨機(jī)水泥成品磨細(xì)與顆粒整形奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 輥壓機(jī)子系統(tǒng)的改造

堆焊修復(fù)磨損嚴(yán)重的輥壓機(jī)輥面，增大輥面對物料的牽制能力；修復(fù)輥壓機(jī)側(cè)擋板（側(cè)擋板磨損后與雙輥邊緣實(shí)測間隙值達(dá)43 mm，堆焊后安裝恢復(fù)到＜2 mm間隙；磨損后及堆焊修復(fù)的側(cè)擋板見圖3），以減少邊部漏料；更換掉磨損的斜插板；此外，適當(dāng)提高輥壓機(jī)工作壓力，由8.4～8.7 MPa調(diào)整至9.5～9.6 MPa，拉大斜插板開度，即采用“低壓大循環(huán)”操作方式，合理增大輥壓機(jī)系統(tǒng)物料循環(huán)量（輥壓機(jī)主電機(jī)額定電流63.4 A；改造后，運(yùn)行電流由平均36 A左右上升至48 A左右，主電機(jī)出力由56.78%提高至75.71%），顯著提高了預(yù)粉磨效果。擠壓后的物料細(xì)粉量增加，為打散分級機(jī)有效分級創(chuàng)造了先決條件。

圖3 磨損后的側(cè)擋板（左）和堆焊后準(zhǔn)備更換的側(cè)擋板（右）

2.3 管磨機(jī)的改造

2.3.1 開路管磨機(jī)技術(shù)參數(shù)

一倉（粗磨倉）有效長度3.63 m，占總有效長度比例的29.71%，研磨體裝載量70 t，填充率32.39%；采用曲面階梯襯板，雖使用一年時(shí)間，但帶球端厚度仍保持在115 mm～118 mm，非帶球端厚度45 mm，能夠滿足對研磨體的提升要求；二倉（過渡倉）有效長度2.45 m，占總有效長度比例的20.05%，研磨體裝載量47 t，填充率30.93%；采用小波紋襯板；三倉（細(xì)磨倉）有效長度6.14 m，占總有效長度比例的50.24%，研磨體裝載量123 t，填充率31.62%；采用小波紋襯板，安裝有三圈高度為650 mm的活化環(huán)。

2.3.2 管磨機(jī)內(nèi)堵塞、黏糊等問題的處理

磨機(jī)配置的兩道篩分隔倉板及出磨篦板均為同心圓狀篦縫，第一、第二道篩分隔倉板進(jìn)口端篦縫寬度均為6.0 mm，出口端篦縫寬度均為8.0 mm；第一道內(nèi)篩板縫寬度2.0 mm，第二道內(nèi)篩板縫寬度2.5 mm；出磨篦板縫寬度6.0 mm（磨尾未安裝料、段分離裝置）；隔倉板與出磨篦板縫堵塞后（見圖4、圖5），磨內(nèi)通風(fēng)不良，粉磨溫度升高，導(dǎo)致研磨體表面粘附較嚴(yán)重（見圖6表面粘附的鋼球），不得不采取人工清理的方式，但仍然是治標(biāo)不治本。夏季停磨清理時(shí)間更長，不但維修人員工作量大，而且磨內(nèi)溫度高，存在較大的安全隱患，即使采用助磨劑洗磨，但維持時(shí)間不長，甚至還要加大助磨劑摻入量，勢必會增加水泥生產(chǎn)成本。所以，要從根本上解決問題，必須對隔倉板及出磨篦板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)。

管磨機(jī)運(yùn)行過程中，受到筒體轉(zhuǎn)速、襯板提升、通風(fēng)以及研磨體運(yùn)動軌跡等因素的影響，較粗顆粒向筒體中心部位移動，而細(xì)顆粒則分布于筒體外圓；中心部位則有通風(fēng)、出料能力較強(qiáng)的優(yōu)勢，很容易導(dǎo)致出磨水泥細(xì)度跑粗。

圖4 堵塞的隔倉板縫

圖5 更換下堵塞的出磨篦板

圖6 表面粘附較嚴(yán)重的鋼球

采取的改造措施：經(jīng)多方考察用戶與調(diào)研，最終采用了由江蘇省徐州市恒越粉磨機(jī)械科技有限公司研發(fā)的“防磨防堵復(fù)合型隔倉板”及“防磨防堵型自清潔出磨篦板”與“料、風(fēng)均勻分離”裝置，既降低了磨內(nèi)邊、中部風(fēng)速差，防止細(xì)度跑粗，又徹底解決了隔倉板及出磨篦板堵塞，始終保持磨內(nèi)通風(fēng)、過料順暢。安裝使用后，再未出現(xiàn)隔倉板及篦板堵塞現(xiàn)象。

拆除三倉原配置高度為650 mm的活化環(huán)，采用重新訂制的高度為1 250 mm活化環(huán)（見圖7），以擴(kuò)大活化區(qū)域，有效提高其對細(xì)磨倉“滯留帶”的活化效果。

為了徹底消除開路粉磨系統(tǒng)成品水泥中存在極少量破損的研磨體及其它碎渣對施工過程產(chǎn)生的不利影響，在水泥入庫工序安裝了除渣、除鐵裝置，以確保成品水泥中無顆粒物。

2.3.3 磨內(nèi)各倉研磨體級配的調(diào)整

圖7 改進(jìn)后的細(xì)磨倉活化環(huán)

雖然打散分級機(jī)經(jīng)過改造，分級后的入磨物料粒徑已顯著降低，但考慮到窯系統(tǒng)所配置的篦冷機(jī)性能較差、出窯熟料難以達(dá)到急冷效果（慢冷環(huán)境下的C3S向C2S轉(zhuǎn)變）而導(dǎo)致易磨性差（尤其夏季時(shí)更差，且熟料溫度也高，這也是有窯系統(tǒng)的企業(yè)夏季水泥粉磨系統(tǒng)比粉磨站相同配置的粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量低、電耗高的主要原因之一），此外，混合材中配有易磨性很差的低堿鋼渣以及煅燒煤矸石（其中未能達(dá)到透燒的一部分易磨性仍然較差），綜合考慮該系統(tǒng)工藝與粉磨材料理化特性等因素后，筆者在一倉研磨體級配中有意識地引入Ф60 mm鋼球，采用四級級配，適當(dāng)提高平均球徑，增大粗碎能力，將易磨性差的粗顆粒物料卡在一倉進(jìn)行粗研磨，進(jìn)一步降低一倉物料顆粒粒徑，為二倉良好過渡創(chuàng)造條件。磨內(nèi)研磨體總裝載量為240 t，改造后各倉具體級配方案見表2、表3、表4。

由表2～表4中各倉級配可以看出：研磨體規(guī)格呈現(xiàn)逐倉變小的趨勢，而且小規(guī)格鋼段配置較多，主要是由于磨機(jī)中的物料粒徑逐倉減小，必須考慮增大細(xì)磨能力，在確保水泥成品粉磨細(xì)度（篩余或比表面積）的前提下，大幅度提高系統(tǒng)產(chǎn)量，降低粉磨電耗。

按照上述級配及裝載量配置，系統(tǒng)開機(jī)生產(chǎn)后，管磨機(jī)主電機(jī)運(yùn)行電流在219～221 A（進(jìn)相后）之間，達(dá)到額定電流值的90.53%。

生產(chǎn)過程中，摻加3/10 000液體助磨劑，以有效消除研磨體及襯板表面粘附，保持較高而穩(wěn)定的粉磨效率。

3 系統(tǒng)改造前、后達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

系統(tǒng)改造前、后，生產(chǎn)P·O42.5級水泥（配料見表5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果對比見表6。

改造后，生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品比表面積≥380 m2/kg）系統(tǒng)產(chǎn)量由165 t/h提高198 t/h，增產(chǎn)33 t/h，增幅20%；噸水泥粉磨電耗由34.4 kWh/t降至29.6 kWh/t，降低4.8 kWh/t，降幅13.95%。

表2 磨內(nèi)一倉研磨體級配

表3 磨內(nèi)二倉研磨體級配

表4 磨內(nèi)三倉研磨體級配

表5 P·O42.5級水泥物料配比

按實(shí)際產(chǎn)量100萬t/年，改造后，年節(jié)電480萬kWh，以平均電價(jià)0.60/kWh計(jì)算，節(jié)電效益達(dá)288萬元，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

表6 系統(tǒng)改進(jìn)前、后技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

4 結(jié)束語

本案例可以總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

（1）輥壓機(jī)水泥開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，應(yīng)針對磨前閉路系統(tǒng)中輥壓機(jī)與分級設(shè)備進(jìn)行必要而有成效的改進(jìn)。本文中打散分級機(jī)內(nèi)部的分級篩板改進(jìn)后，可預(yù)先分離出粗顆粒進(jìn)入稱重倉，有效降低入磨物料中粗顆粒含量，將管磨機(jī)的粗碎能力移至輥壓機(jī)與分級設(shè)備，為其磨細(xì)與整形創(chuàng)造了良好的先決條件。實(shí)施“低壓大循環(huán)”操作方式，提高了輥壓機(jī)做功能力，經(jīng)循環(huán)擠壓后的物料粒徑逐漸減小，為打散分級機(jī)的有效分級奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）為了徹底消除開路粉磨系統(tǒng)成品水泥中存在極少量破損的研磨體及其它碎渣對施工過程產(chǎn)生的不利影響，應(yīng)在水泥入庫工序安裝除渣、除鐵裝置，徹底清除之。

（3）任何設(shè)備的使用都是有其先決條件的：輥壓機(jī)輥面應(yīng)始終保持完整，硬面層花紋磨損掉4 mm～6 mm需及時(shí)堆焊修復(fù)；硬面花紋磨損或剝落越嚴(yán)重，輥面對物料牽制能力越差，擠壓效果亦越差（存在物料偏漏、逃逸現(xiàn)象），粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量降低幅度越大（至少10%甚至20%以上），系統(tǒng)電耗上升越多。

（4）針對管磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，所配置的隔倉板與出磨篦板存在設(shè)計(jì)缺陷，且容易產(chǎn)生較嚴(yán)重堵塞而影響通風(fēng)、過料的不良狀況，應(yīng)積極采用“復(fù)合防磨防堵型隔倉板”及“防磨防堵型自清潔出磨篦板”，徹底消除堵塞現(xiàn)象，保持磨內(nèi)良好的通風(fēng)、過料能力，有效降低磨內(nèi)溫度，使管磨機(jī)段始終處于良性循環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行。

（5）對于所有的水泥粉磨系統(tǒng)而言，在不增加系統(tǒng)裝機(jī)功率的前提下，采取行之有效的技術(shù)改造措施，充分挖掘其最大產(chǎn)能潛力；同時(shí)，積極采用變頻技術(shù)，均能達(dá)到降低粉磨系統(tǒng)電耗之目的。

（6）水泥粉磨工藝必須“始終堅(jiān)持持續(xù)改進(jìn)、注重完善過程細(xì)節(jié)、逐步提升技術(shù)水平、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)低耗”；隨著新設(shè)備與新材料的不斷涌現(xiàn)以及粉磨工程技術(shù)人員的不懈努力，我國水泥粉磨系統(tǒng)電耗仍具有一定的下降空間。

TQ172.632

B

1008-0473(2015)02-0016-04

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.02.004

2015-01-20）