外循環(huán)立磨技術(shù)在生料粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

王飛，鐘根，康宇，崔恒波（1.南京凱盛國際工程有限公司，江蘇 南京 210036；2.南京市水泥工業(yè)綠色制造工程技術(shù)研究中心，江蘇 南京 210036）

0 前言

水泥粉磨電耗占水泥生產(chǎn)總電耗的60%～70%左右。因此，提高粉磨技術(shù)水平、降低粉磨電耗在水泥生產(chǎn)中具有十分重要的意義。長期以來，承擔(dān)水泥粉磨任務(wù)的設(shè)備主要是球磨機(jī)[1]，它們的粉磨效率極低，能耗很高（一般小于3%），其余多以噪音、熱量消耗掉。而內(nèi)循環(huán)立磨集粉磨、烘干、選粉于一體，系統(tǒng)簡單，粉磨效率高，但是由于本身的帶料、選粉機(jī)理等因素，內(nèi)循環(huán)立磨的選粉裝置一般置于磨機(jī)殼體內(nèi)，物料主要通過噴嘴環(huán)設(shè)計(jì)及氣力輸送的方式將細(xì)粉與小顆粒送至內(nèi)置選粉機(jī)進(jìn)行成品分選，經(jīng)分選后的細(xì)粉作為成品被帶出立磨，粗顆粒物料在磨機(jī)本體內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，由于噴嘴環(huán)需要控制一定的風(fēng)速才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)將料帶入選粉區(qū)，使得立磨本體阻力較大，后置原料磨風(fēng)機(jī)消耗的能耗偏高[2]。

近些年輥壓機(jī)原料終粉磨技術(shù)得以廣泛推廣與發(fā)展，由于采用外循環(huán)選粉的方式，輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯優(yōu)于內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)，但輥壓機(jī)對原料粒度有較為嚴(yán)格的限制，對水分也有一定的要求。

依托選粉系統(tǒng)外置降低系統(tǒng)氣流阻力的理念與立磨高效料床粉磨的優(yōu)勢，我公司開發(fā)了用于原料終粉磨系統(tǒng)的高效外循環(huán)立磨、具有高物料濃度與較強(qiáng)烘干能力的選粉系統(tǒng)、料層穩(wěn)定控制等技術(shù)，在外循環(huán)立磨裝置、物料粉磨系統(tǒng)、內(nèi)循環(huán)立磨改外循環(huán)方法等方面申請并授權(quán)3項(xiàng)發(fā)明專利，為內(nèi)循環(huán)原料立磨終粉磨系統(tǒng)的節(jié)能改造奠定了基礎(chǔ)。

1 外循環(huán)立磨原料終粉磨系統(tǒng)介紹

與傳統(tǒng)內(nèi)循環(huán)生料立磨相比，外循環(huán)立磨原料終粉磨系統(tǒng)在磨盤、刮料裝置、支撐、進(jìn)料口、殼體密封等多個(gè)方面均進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與針對性設(shè)計(jì)。在工藝系統(tǒng)方面，采用高濃度選粉兼顧烘干功能的外置選粉系統(tǒng)，與內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)相比，大幅度降低了系統(tǒng)分選阻力，進(jìn)而大幅降低原料磨風(fēng)機(jī)的壓頭，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)粉磨電耗的降低。

主要工藝流程見圖1。來自配料站的物料首先喂入立磨，經(jīng)立磨研磨過的物料經(jīng)V型選粉機(jī)分選，細(xì)粉由烘干熱風(fēng)帶入精細(xì)選粉機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步粉體分選，粗粉返回立磨進(jìn)行循環(huán)粉磨，選出的細(xì)粉作為水泥生料成品；精選粗粉與V選粗粉一道返回立磨進(jìn)行循環(huán)粉磨；分選出的生料成品由旋風(fēng)收塵器收集后送入生料均化庫。若物料水分偏大，來自配料站的物料可以先喂入V型選粉機(jī)，進(jìn)行先烘干選粉，再進(jìn)入外循環(huán)立磨進(jìn)行研磨。

圖1 外循環(huán)立磨原料終粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

本系統(tǒng)的選粉系統(tǒng)采用外循環(huán)的形式，不帶選粉機(jī)的立磨主要承擔(dān)料床粉磨的功能，將高阻氣流立磨內(nèi)部選粉系統(tǒng)更換為低阻力外置選粉系統(tǒng)，大幅降低系統(tǒng)的選粉阻力，進(jìn)而大幅降低原料磨風(fēng)機(jī)的壓頭，適當(dāng)提高外置選粉系統(tǒng)選粉濃度，進(jìn)而降低一些選粉風(fēng)量。另外，外置式選粉系統(tǒng)設(shè)備選型不受限制，布置靈活，可以兼顧高效選粉與高效烘干功能，提高系統(tǒng)對不同水分含量原料的適應(yīng)性。

2 原料外循環(huán)立磨粉磨技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

某水泥廠原有一套內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)，立磨為沈重3626立磨，加壓系統(tǒng)為壓力框架結(jié)構(gòu)，采用石灰石、砂巖、頁巖、銅渣為原料，原料綜合水分為2.2%～2.5%，烘干熱源為經(jīng)過余熱發(fā)電后的水泥窯尾廢氣，系統(tǒng)產(chǎn)量200～210t/h，系統(tǒng)粉磨電耗約20kWh/t，系統(tǒng)氣流阻力約11000Pa，其中立磨本體阻力約7500Pa。

采用外循環(huán)立磨技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要改造內(nèi)容為：

（1）立磨本體的改造：去掉內(nèi)置選粉機(jī)，去掉噴嘴環(huán)，增加刮料裝置與下出料口；

（2）系統(tǒng)改造：增加V型選粉機(jī)、精細(xì)選粉機(jī)、循環(huán)斗提機(jī)、出磨物料斗提機(jī)，將高溫風(fēng)機(jī)至立磨進(jìn)風(fēng)口熱風(fēng)管改為入V型選粉機(jī)熱風(fēng)管，改造后的工藝流程見圖1。

（3）立磨出風(fēng)口至旋風(fēng)筒風(fēng)管改為精細(xì)選粉機(jī)出風(fēng)口至旋風(fēng)筒風(fēng)管。

（4）對原料磨風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，改為低壓頭風(fēng)機(jī)。

本次改造沒有改變立磨原有的加壓結(jié)構(gòu)，即保留原立磨加壓結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)。

改造后，由于原料綜合水分不高，來自配料站的物料直接入立磨，立磨研磨后經(jīng)過斗提機(jī)喂入外置的選粉系統(tǒng)，選粉系統(tǒng)由V型選粉機(jī)、精細(xì)選粉機(jī)組成。選粉氣流來自經(jīng)余熱發(fā)電后的窯尾廢氣，選粉氣流由高溫風(fēng)機(jī)接入V型選粉機(jī)進(jìn)風(fēng)口，依次通過V型選粉機(jī)、精細(xì)選粉機(jī)、旋風(fēng)筒進(jìn)入原料磨風(fēng)機(jī)，選粉系統(tǒng)阻力與原內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)相比大幅降低，系統(tǒng)阻力由11000Pa降低至7000Pa以下，從而使得風(fēng)機(jī)電耗降低，進(jìn)而降低生料磨系統(tǒng)電耗。

內(nèi)循環(huán)立磨改外循環(huán)系統(tǒng)的前后指標(biāo)對比見表1，改為外循環(huán)立磨系統(tǒng)后產(chǎn)量基本沒有變化，細(xì)度略有降低，系統(tǒng)粉磨電耗降低4kWh/t，生料水分略有降低，滿足≤0.5%的生料水分要求。

表1 改造前后系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)對比

由于內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)改造為外循環(huán)系統(tǒng)，立磨碾磨部件——磨輥與磨盤沒有優(yōu)化改變，只是為了穩(wěn)定料層將擋料環(huán)略作調(diào)整，系統(tǒng)產(chǎn)量與改造前基本一致；若將原立磨壓力框架改為更為高效的獨(dú)立加壓的結(jié)構(gòu)形式，適當(dāng)調(diào)整立磨的碾磨曲線，使得立磨做功更加高效，預(yù)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)量會(huì)得到一定的增加。由于外置選粉系統(tǒng)的氣流阻力遠(yuǎn)低于原內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)，使得系統(tǒng)原料磨風(fēng)機(jī)電耗下降，進(jìn)而降低了系統(tǒng)粉磨電耗。

3 結(jié)論與展望

通過將內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)改造為外循環(huán)立磨系統(tǒng)的實(shí)踐，使得系統(tǒng)選粉氣流阻力降低4000Pa以上，系統(tǒng)粉磨電耗降低約4 kWh/t，有效降低了生料制備成本。折算為綜合熟料電耗約6kWh/t(熟料料耗按照1.5kg/kg計(jì)算)。

內(nèi)循環(huán)立磨系統(tǒng)改為外循環(huán)系統(tǒng)，能有效降低系統(tǒng)選粉氣流阻力，可有效降低生料粉磨電耗，是立磨改造的一個(gè)較為理想的方案之一。

通過本次改造實(shí)踐嘗試，為內(nèi)循環(huán)立磨的節(jié)能降耗提供了一種可行的技術(shù)路線，后續(xù)改造建議對加壓系統(tǒng)、研磨曲線與選粉系統(tǒng)外置一道考慮，預(yù)計(jì)提產(chǎn)節(jié)能效果會(huì)更加理想。