生料輥壓機終粉磨改造后工藝布局的優(yōu)化

于海峰

1 前言

河南省同力水泥有限公司2號線是2 500t/d熟料生產(chǎn)線，原料粉磨系統(tǒng)采用球磨機粉磨工藝。由于原料粉磨系統(tǒng)粉磨能力不足、電耗高，生料粉磨系統(tǒng)歷年平均電耗在22.63kWh/t以上，生產(chǎn)維護費用高。我國頒布的《關于印發(fā)水泥企業(yè)用電實行基于能耗標準階梯電價政策實施細則》中提出，2015年開始執(zhí)行“可比熟料綜合電耗＞64kWh/t但≤67kWh/t的，用電每千瓦時加價0.1元；可比熟料綜合電耗＞67kWh/t的，用電每千瓦時加價0.2元?！钡囊?。受國家新的水泥能耗限額標準和水泥行業(yè)準入條件制約，鑒于公司生料系統(tǒng)現(xiàn)狀，2015年10月由合肥水泥研究設計院有限公司設計，公司對2號線生料球磨機粉磨系統(tǒng)進行了技改，以達到提產(chǎn)、節(jié)能降耗、減少運行時間、降低運行成本目的，從而達到國家能耗標準要求。

2 技改工藝布局

在原來的球磨機廠房外，公司新增一套HFCG160-140輥壓機，功率2×1 120kW；V4000型氣流分級機（利用原磨機基礎布置于現(xiàn)有磨房內(nèi)）與原球磨機系統(tǒng)中現(xiàn)有的風路、選粉、廢氣處理等系統(tǒng)組合，形成新的輥壓機終粉磨系統(tǒng)。工藝流程見圖1。

3 改造效果

2016年3月技改投產(chǎn)后，生料輥壓機終粉磨系統(tǒng)提產(chǎn)、降耗明顯，達到了技改的預期目的。

眾所周知，在球磨機中，物料受到的是剪應力和壓力兩種力的綜合作用，而在輥壓機中，磨輥對顆粒物料破碎過程只施加了純粹的壓力。生產(chǎn)實踐證明，物料受壓力所產(chǎn)生的應變相當于剪應力所產(chǎn)生應變的5倍，故和球磨機相比，2號生料輥壓機的產(chǎn)量由原有的190t/h提高至220t/h以上，生料工序電耗從目前的22.63kWh/t降低至12.2kWh/t，極大地提高了勞動生產(chǎn)效率，降低了能耗，熟料電耗比改造前降低了20%～30%。生料粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)能力大幅度提高，與窯系統(tǒng)更加匹配，更加有利于熟料燒成系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。

采用輥壓機終粉磨，在磨輥的高壓下，物料受擠壓形成密實的料床，物料顆粒內(nèi)部產(chǎn)生強大的應力，使顆粒產(chǎn)生裂紋，有的顆粒被粉碎，從輥壓機內(nèi)部卸出的物料形成強度很低的料餅，這些料餅機械強度低，受搓即碎，經(jīng)V型選粉機打散后，粒度在2mm以下的占80%～90%，其中粒度80μm以下的占30%左右。生料輥壓機生產(chǎn)能力大幅提高，可充分實現(xiàn)利用峰谷用電制度，進一步降低企業(yè)運行成本，見表1。

圖1 工藝流程圖

4 生產(chǎn)中的不正常問題匯總及解決措施

由于輥壓機操作系統(tǒng)對我們來說是全新的操作系統(tǒng)，再加上在技改過程中，部分工藝布局沒有達到理想狀態(tài)，制約著達產(chǎn)以及環(huán)保的達標，生產(chǎn)中不穩(wěn)定狀況時有發(fā)生。為此，經(jīng)過不斷地對工藝布局進行改進，使輥壓機終粉磨系統(tǒng)達到了最優(yōu)化生產(chǎn)。

表1 改造前后主要設備表

4.1 輥壓機進料粒度大于系統(tǒng)要求粒度

輥壓機要求進料粒度≤60mm，如果出現(xiàn)≥60mm大塊物料，輥壓機將出現(xiàn)以下情況：（1）輥壓機振動嚴重，導致輥壓機緊固件松動。（2）輥縫瞬時加大，磨輥壓力瞬時增高，導致輥壓機跳停，次數(shù)頻繁時將損壞氮氣囊及液壓缸。

2017年7月，因礦山破碎機出口篦條變形且斷裂一根，致使＞100mm大塊碎石進入輥壓機，造成左側磨輥頻繁加壓，加壓頻度＞20次/h后，輥壓機開始跳車，無法運行。停車打開液壓缸后發(fā)現(xiàn)，左側液壓缸活塞崩裂一道裂縫，漏油泄壓，致使液壓油泵頻繁加壓，導致輥壓機跳停，更換活塞后生產(chǎn)正常。

針對以上情況，我們采取了以下措施：

（1）更換礦山破碎機出料篦板，控制碎石粒度≤30mm，嚴格限制進廠砂巖粒度≤30mm。

（2）在原料調(diào)配站下料口安裝≤30mm篦條，大塊物料被篩分后返回礦山繼續(xù)破碎。

4.2 側擋板磨損或斷裂導致輥壓機物料循環(huán)量增大，產(chǎn)量大幅下降

輥壓機設置側擋板的目的是為了控制側擋板與磨輥端面的最小間隙，確保物料的擠壓質(zhì)量。在側擋板與磨輥端面不接觸的前提下，減少邊緣漏料，滿足設備過飽和喂料的操作要求，保證輥子中間的物料達到最好擠壓效果，增加細粉量。為此，設計要求側擋板與輥子兩端正常的工作間隙為2～3mm，實際生產(chǎn)可以控制到1.8～2.0mm，如果二者間隙過大將產(chǎn)生以下問題：

（1）產(chǎn)生“邊緣效應”。邊緣效應會使擠壓效果變差，細粉量少，甚至漏料嚴重，導致輥壓機產(chǎn)量降低。

（2）大部分粗顆粒物料進入后續(xù)動態(tài)選粉機及V型選粉機后，會對分選設備內(nèi)部選粉葉片和撒料裝置造成較大磨損，影響后續(xù)設備的安全運轉。

（3）由于輥壓機循環(huán)負荷加大，料餅以及循環(huán)斗式提升機電機電流會異常增高，對設備安全運轉極其不利。

2016年5月3日，由于兩端側擋板磨損嚴重，工作間隙值變大，邊緣漏料加重，細粉量顯著減少，輥壓機循環(huán)負荷加大，導致料餅斗式提升機和循環(huán)斗式提升機兩臺提升機電流異常升高，甚至達到報警值，操作員被迫減料運行，降低輥壓機產(chǎn)量。停車發(fā)現(xiàn)輥壓機北側側擋板由于連接螺栓斷裂而脫落，南側側擋板下部一截磨損脫落。

我們在磨損嚴重的側擋板下端設置了高硬度的硬質(zhì)合金材料，以減少磨損，延長使用周期；定時檢查側擋板磨損情況并及時更換側擋板；將側擋板與磨輥端面間隙控制在1.8～2.0mm之間，確保物料的擠壓質(zhì)量，為輥壓機高效運轉打下了堅實基礎。

4.3 動態(tài)選粉機旋風筒堵塞，導致循環(huán)風機電機電流超高報警

2017年4月2日，操作員發(fā)現(xiàn)輥壓機循環(huán)風機電機電流頻繁報警，檢查電器部分未見異常。通過工藝技術人員檢查發(fā)現(xiàn)，動態(tài)選粉機的四個旋風筒堵塞兩個，物料不能被及時排走，細料則被循環(huán)風帶走，導致循環(huán)風機內(nèi)部含塵濃度增加，致使循環(huán)風機電流超高報警，經(jīng)過處理，系統(tǒng)恢復正常。

通過各設備電流曲線以及事故分析得知：

（1）造成事故發(fā)生的原因主要是輥壓機側擋板間隙過大。停機檢查發(fā)現(xiàn)南側側擋板頂絲杠由于受力過大發(fā)生彎曲，使側擋板與兩磨輥端面間隙擴大到10mm。

（2）兩臺斗式提升機電流偏高，操作員誤以為是臺時產(chǎn)量過高所致，操作上將喂料量由原來220t/h降至180t/h；加大循環(huán)風機變頻器開度，增大拉風量；降低選粉機轉速10%，試圖通過降低生料細度和循環(huán)負荷緩解斗式提升機電流高的情況。在現(xiàn)場處理事故時發(fā)現(xiàn)，旋風筒內(nèi)物料顆粒粗大，空氣輸送斜槽走料不順，致使物料堆積，鎖風閥被壓死。

上述兩次事故的發(fā)生，進一步表明了輥壓機側擋板與磨輥之間的間隙對生產(chǎn)、工藝操作的重要性。

圖2 安裝前

圖3 剛安裝的回料箱

圖4 正在使用中的回料箱

圖5 安裝后內(nèi)部篦條

圖6 新安裝入稱重倉回料管

4.4 對管道除鐵器系統(tǒng)進行改造，確保環(huán)保和除鐵兩不誤

輥壓機喂料系統(tǒng)中必須安裝兩臺除鐵器以防止鐵塊落入輥壓機中，對磨輥造成損害。在混合皮帶上安裝一臺電磁式帶式除鐵器，除去的是大塊鐵塊，所除廢鐵被拉到廢鐵堆；在入稱重倉管道上安裝一臺永磁式管道除鐵器，除去的是小的螺栓及碎鐵塊。由于本次改造未設計含鐵細粉回料裝置，而是直接外排，造成了環(huán)境污染問題。為此我們專門設計了回料系統(tǒng)，通過加裝篦子，將碎鐵塊過濾后，細粉又回到輥壓機小倉內(nèi)。本次小技改既解決了環(huán)境問題，又減輕了巡檢工工作量，如圖2～6所示。

圖7 改進后的動態(tài)選粉機工藝流程圖

4.5 對動態(tài)選粉機粗粉回料溜管位置進行移動的改進

原設計選粉機粗粉回料管出口位于循環(huán)皮帶中部，試生產(chǎn)時由于粗料粉從高空落下，對循環(huán)輸送皮帶沖擊力度較大，導致現(xiàn)場粉塵飛揚。皮帶受來料沖擊的影響，皮帶處跑偏特別嚴重，漏料加劇，即便調(diào)節(jié)張緊裝置也無法保證生產(chǎn)。為了改變這種局面，我們做了以下改進（見圖7）：

（1）將選粉機回粉管出口移動到皮帶頭輪入口處，粗粉直接入循環(huán)斗式提升機，大大減少了循環(huán)皮帶的負荷。

圖8 新加積料斗

圖9 新加積料斗

圖10 工人正在打孔作業(yè)

圖11 新安裝回料管穿墻

圖12 新安裝回料管入斗式提升機入口

（2）為了降低物料向下沖擊的力度，原設計為一道翻板鎖風閥，本次在回粉溜管不同高度位置處各加了方向相反的兩道鎖風閥。

（3）回粉溜管底板設計成階梯狀，減少物料對溜子底部的磨損。

（4）循環(huán)皮帶頭輪加裝了漏料回收裝置，收集后的皮帶頭輪漏料又回到料餅斗式提升機內(nèi)參與循環(huán)（見圖8～12）。

改進后循環(huán)輸送皮帶不再跑偏，運轉正常，現(xiàn)場環(huán)境達到了環(huán)保要求，崗位工清料的工作負擔大大降低。

4.6 均勻分布入V型選粉機物料

進料時，料餅應均勻分布在V型選粉機入料口處，否則會降低分級效率。

V型選粉機的內(nèi)部是由階梯式導流板構成，作用是將料餅打散和分級，氣流通過導流板間隙將細粉選出。此次改造中，我們將入V型選粉機溜子設計為四個入料口，在生產(chǎn)過程中，一旦其中一個或兩個溜子因物料水分高以及粘結性強等原因發(fā)生堵塞，將會引起以下兩種情況：

（1）由于系統(tǒng)風是從V型選粉機抽出，而入料口一旦堵塞，必將引起料餅斗式提升機溜子通風面積減小，引起V型選粉機入口處及斗式提升機頭輪處出現(xiàn)正壓，污染現(xiàn)場環(huán)境。

（2）由于物料過于集中，不能形成松散均勻料帶，物料落入V型選粉機不均勻，物料打散效果差，從而使V型選粉機分級效率降低，影響撒料效果，并且影響輥壓機臺時產(chǎn)量。

因此，我們在四個下料溜管上分別加裝了四個觀察門，以便在日常巡檢或停車檢修時檢查和處理。

5 結語

經(jīng)過對工藝布局的不斷改進后，輥壓機終粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)逐漸達到了理想工作狀態(tài)，操作員對輥壓機的操作也日臻嫻熟。近一年來，系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)量保持在220t/h。在保證回轉窯生產(chǎn)的情況下，輥壓機每天中班可停車8h節(jié)電，生料工序電耗平均可控制在12.2kWh/t，與球磨機相比，降低了約50%；0.08mm方孔篩篩余穩(wěn)定控制在18%以下，0.2mm方孔篩篩余穩(wěn)定控制在2%以下；現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)良，達到了技改要求?！?/p>