小球磨配大輥壓機(jī)的問題及解決措施

王　帥，郝　亮，李　洪

小球磨配大輥壓機(jī)的問題及解決措施

Problems and Solutions for Small Ball Milling Working with Large Roller Press

王帥，郝亮，李洪

Problems and Solutions for Small Ball Milling Working with Large Roller Press

小球磨機(jī)配置大輥壓機(jī)已成為水泥粉磨系統(tǒng)優(yōu)選方案之一，不僅能大幅降低電耗，也能保證較好的水泥質(zhì)量。本文以某水泥廠為例，對該系統(tǒng)改造中遇到的問題及解決措施進(jìn)行分析，以期對同類水泥粉磨系統(tǒng)的建設(shè)、管理和操作有所幫助。

球磨機(jī)；輥壓機(jī)；V型選粉機(jī)；動態(tài)選粉機(jī)

1　前言

輥壓機(jī)基于受限料床高壓擠壓原理，能量利用率相當(dāng)于球磨機(jī)的兩倍，得到了廣泛應(yīng)用，特別是在水泥粉磨領(lǐng)域，輥壓機(jī)和球磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨（或半終粉磨系統(tǒng)）已占半壁江山，并且朝著小球磨機(jī)配大輥壓機(jī)的方向發(fā)展。本文以A廠改造中的小球磨機(jī)配大輥壓機(jī)為例，介紹該類系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題及解決措施。

2　生產(chǎn)線基本情況

A廠有一條4000t/d熟料生產(chǎn)線，水泥粉磨配置三臺球磨機(jī)，一臺KHD輥壓機(jī)，一臺Polysius輥壓機(jī)，其中KHD輥壓機(jī)與BK1、BK2號磨組成預(yù)粉磨系統(tǒng)，Polysius輥壓機(jī)與BK3號磨組成聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。由于KHD輥壓機(jī)規(guī)格較小，設(shè)備老舊，單臺磨機(jī)運(yùn)行產(chǎn)量約100t/h。因此，業(yè)主采用了一臺TRP180×140輥壓機(jī)替代原KHD輥壓機(jī)，與BK2號磨組成聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

表1為該粉磨線的設(shè)備配置，其中，TRP180-140輥壓機(jī)、TVS96/20型 V型選粉機(jī)、TESu330動態(tài)選粉機(jī)為新添加的主要設(shè)備。圖1所示為該系統(tǒng)工藝流程：物料經(jīng)斗式提升機(jī)喂入輥壓機(jī)小倉，經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后，由斗式提升機(jī)喂入V型選粉機(jī)，選出的粗顆粒返回輥壓機(jī)進(jìn)一步粉磨，細(xì)粉則進(jìn)入動態(tài)選粉機(jī)，由動態(tài)選粉機(jī)選出成品，動態(tài)選粉機(jī)的粗粉經(jīng)斜槽喂入原球磨機(jī)系統(tǒng)。

表1　設(shè)備配置及工藝參數(shù)

3　設(shè)計指標(biāo)

由于該現(xiàn)場改造期間正處于水泥銷售旺季，業(yè)主不允許停機(jī)對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整（包括隔倉板和襯板），因此面臨一定合同風(fēng)險。生產(chǎn)的兩種水泥配料組分如表2所示，設(shè)計指標(biāo)如表3所示。

圖1　設(shè)備系統(tǒng)工藝流程

4　初期運(yùn)行情況

4.1初期帶球磨機(jī)運(yùn)行情況

因業(yè)主不允許對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，因此設(shè)備運(yùn)行初期僅是通過斜槽將動態(tài)選粉機(jī)選出的粗粉直接導(dǎo)入原球磨機(jī)系統(tǒng)，選出的成品則通過袋收塵器收集后與球磨機(jī)粉磨出的成品混合入庫。此時，系統(tǒng)產(chǎn)量約165～175t/h。通過測定，輥壓機(jī)部分選粉機(jī)選出的成品比表面積為2800～3100cm2/g（R40μm：8%～10%），球磨機(jī)部分成品的比表面積為3350～3450cm2/g（R40μm：8%～10%），兩者混合所得比表面積為3100～3200cm2/g（R40μm：8%～10%），折算到設(shè)計合同要求的比表面積為3600m2/g，產(chǎn)量僅138～147t/h。

表2　水泥配料組分，%

為提高比表面積，將TESu330動態(tài)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速提高，但在循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)不變的情況下，提高轉(zhuǎn)速會導(dǎo)致動態(tài)選粉機(jī)回磨粗粉過多，磨機(jī)飽磨。據(jù)觀察，只要沖板流量計入磨粗粉量超過45t/h，磨機(jī)就出現(xiàn)飽磨。此時，只能降低循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)或關(guān)小循環(huán)風(fēng)閥來減少風(fēng)量。但是，在循環(huán)風(fēng)閥開啟55%、循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)95%時，若輥壓機(jī)斜插板100%打開，運(yùn)行一段時間就會出現(xiàn)輥縫不穩(wěn)定的情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)量進(jìn)一步降低。表4為開機(jī)初期帶球磨機(jī)運(yùn)行的主要參數(shù)。

表3　設(shè)計指標(biāo)*

對表4數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，此時輥壓機(jī)設(shè)定壓力10MPa，輥壓機(jī)運(yùn)行功率為設(shè)計功率的51%，做功不足。入V型選粉機(jī)斗式提升機(jī)運(yùn)行電流185A，為額定電流的53%，入輥壓機(jī)斗式提升機(jī)運(yùn)行電流148A，為額定電流的64%，即兩處斗式提升機(jī)運(yùn)行功率均偏低，說明通過量不夠，這與輥壓機(jī)做功偏低的狀況符合。而要提高輥壓機(jī)做功，應(yīng)提高輥壓機(jī)物料通過量和輥壓機(jī)工作壓力，但該現(xiàn)場輥壓機(jī)斜插板開度過大時，與減少循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)一樣，會導(dǎo)致輥壓機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)，而輥壓機(jī)壓力還有1MPa的提升空間，不足以在要求的產(chǎn)量條件下獲得足夠的比表面積，且從理論上講，輥壓機(jī)本身產(chǎn)生的成品比表面積較球磨機(jī)低，想通過輥壓機(jī)來獲得3600cm2/g以上的比表面積較困難，功耗也會大幅增加。

應(yīng)注意到，該系統(tǒng)必須降低循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和減小循環(huán)風(fēng)閥門才能保證磨機(jī)不飽磨，這是其他現(xiàn)場沒遇到過的。經(jīng)估算，降低循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和減小循環(huán)風(fēng)閥門后，通過V型選粉機(jī)的實(shí)際風(fēng)量必然大幅降低（實(shí)際風(fēng)量約為額定風(fēng)量的60%），以致不能滿足V型選粉機(jī)設(shè)計風(fēng)量的要求，從而導(dǎo)致選粉效率降低，進(jìn)入輥壓機(jī)的細(xì)粉含量增加，進(jìn)而破壞輥壓機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。在其他現(xiàn)場，通常循環(huán)風(fēng)機(jī)的閥門開度一般均能達(dá)到90%以上，磨機(jī)也能正常運(yùn)行，而區(qū)別在于，之前配置的球磨機(jī)和輥壓機(jī)功率接近或略大，磨內(nèi)結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。因此，如何在不改變球磨機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)一步提高輥壓機(jī)功耗并保證輥壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，是需要解決的問題。

表4　開磨初期運(yùn)行參數(shù)（帶球磨機(jī)）

表5　開磨初期運(yùn)行參數(shù)（不帶球磨機(jī)）

4.2初期不帶球磨機(jī)運(yùn)行情況

為進(jìn)一步驗(yàn)證上述分析結(jié)果，我們進(jìn)行了輥壓機(jī)水泥終粉磨試驗(yàn)，此時循環(huán)風(fēng)機(jī)100%拉風(fēng)，循環(huán)風(fēng)閥全部打開，即保證V型選粉機(jī)滿足設(shè)計風(fēng)量而具有較高分選效率，同時讓動態(tài)選粉機(jī)回粉全部打回輥壓機(jī)喂料小倉。表5為此狀況下運(yùn)行參數(shù)。

從表5可看出，此時輥壓機(jī)壓力保持10MPa不變，通過提高循環(huán)風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和斜插板開度，輥壓機(jī)運(yùn)行功率明顯提高到78%左右，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是V型選粉機(jī)的分選效率提高，從而回輥壓機(jī)細(xì)粉含量減少，盡管輥壓機(jī)仍存在小幅波動，但穩(wěn)定性較之前有較大改善，相應(yīng)做功上升。此時產(chǎn)量可穩(wěn)定控制在125～130t/h，比表面積為3200cm2/g，其運(yùn)行情況比較理想。

表6　球磨磨內(nèi)結(jié)構(gòu)和球配

通過帶球磨機(jī)和不帶球磨機(jī)兩種運(yùn)行狀況對比可看出，小球磨機(jī)（不對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整）對該系統(tǒng)的制約較大，在比表面積為3200cm2/ g的情況下，輥壓機(jī)可生產(chǎn)125～130t/ h的成品，而加上球磨機(jī)增產(chǎn)40～45t/ h。而根據(jù)業(yè)主提供的資料，該球磨機(jī)自身運(yùn)行產(chǎn)量可達(dá)65t/h，綜合來看，增加輥壓機(jī)并未增加應(yīng)有的產(chǎn)量，正是由于上述推測的小球磨機(jī)不能滿足大輥壓機(jī)粉磨出的物料所致。因此，這也是將來輥壓機(jī)進(jìn)一步大型化和球磨機(jī)進(jìn)一步小規(guī)格化所必須面臨的問題。

5　球磨機(jī)情況

該球磨機(jī)為Pfeiffer公司提供，因之前BK1和BK2僅配一臺小規(guī)格的KHD輥壓機(jī)進(jìn)行預(yù)粉磨，因此球配和磨內(nèi)結(jié)構(gòu)均按傳統(tǒng)的球磨機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計。BK2磨裝球100%，直徑3.8m，總長13.05m，一倉為提升襯板，填充率30%，隔倉板Pfeiffer，二倉為分級襯板，填充率31%，一倉隔倉板開孔6mm，二倉卸料倉開孔8mm。具體情況如表6所示。

從表6可看出，該球磨機(jī)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)和球配完全按照不帶輥壓機(jī)設(shè)計，不能滿足大輥壓機(jī)輸出的物料粒度要求，很容易導(dǎo)致球磨機(jī)“咬不住料”，物料快速通過而造成循環(huán)負(fù)荷偏大，磨機(jī)飽磨，比表面積難以提高。

6　處理措施

針對上述問題，通過與業(yè)主溝通后，決定在不對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)（襯板、隔倉板、卸料倉、擋球圈）進(jìn)行改動的情況下，進(jìn)行以下幾方面調(diào)整，最大限度地發(fā)揮輥壓機(jī)和球磨機(jī)的協(xié)同能力：

（1）調(diào)整磨內(nèi)級配，倒出一倉和二倉部分大球，添加部分?20mm和? 15mm小球，降低磨內(nèi)流速，增加研磨能力。

（2）利用輥壓機(jī)終粉磨實(shí)驗(yàn)時使用的溜子制作一個三通閥，通過該三通閥，可將動態(tài)選粉機(jī)的部分粗粉打回輥壓機(jī)進(jìn)行粉磨，加大拉風(fēng)，盡量避免因磨機(jī)研磨能力不足而造成的飽磨現(xiàn)象，同時也可有效消除因V型選粉機(jī)風(fēng)量不足而造成的輥壓機(jī)過粉磨現(xiàn)象。

（3）調(diào)整V型選粉機(jī)入口調(diào)風(fēng)裝置，盡量將入V型選粉機(jī)風(fēng)量調(diào)整至V型選粉機(jī)下部物料打散較好的區(qū)域進(jìn)行分選。

表7　運(yùn)行考核結(jié)果*

（4）提高輥壓機(jī)操作壓力，調(diào)節(jié)動態(tài)選粉機(jī)與V型選粉機(jī)之間的調(diào)風(fēng)閥門，精細(xì)操作，以找出輥壓機(jī)與球磨機(jī)系統(tǒng)的較佳平衡點(diǎn)。

7　調(diào)整后的運(yùn)行效果

通過上述調(diào)整，開機(jī)后輥壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性明顯改善，磨機(jī)飽磨現(xiàn)象減少，順利通過了業(yè)主考核。表7為調(diào)整后考核結(jié)果。

從表7可看出，在滿足設(shè)計產(chǎn)量要求的前提下，即使熟料配比高達(dá)90%，比表面積為3642cm2/g時（接近純硅水泥），主要設(shè)備電耗僅25.9kWh/t，系統(tǒng)綜合電耗僅28.6kWh/t，這正是大輥壓機(jī)配小球磨機(jī)具有較好節(jié)能效果的體現(xiàn)。通過測定，此時輥壓機(jī)運(yùn)行功率僅為額定功率的64%，若對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步調(diào)整，系統(tǒng)還有較大的提產(chǎn)空間，電耗將進(jìn)一步下降。在節(jié)能降耗要求日益緊迫的情況下，這種配置形式無疑會得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是，隨著輥壓機(jī)規(guī)格的進(jìn)一步加大和球磨機(jī)規(guī)格的進(jìn)一步縮小，也伴隨著更明顯的輥壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性和球磨機(jī)飽磨等問題的出現(xiàn)。筆者認(rèn)為要保證此類系統(tǒng)高效的運(yùn)行狀態(tài)，以下幾點(diǎn)必須滿足：

（1）可靠的輥壓機(jī)喂料系統(tǒng)；

（2）順暢的風(fēng)路，高效的料餅分散、打散功能；

（3）高效的V型選粉機(jī)分選效率；

（4）高效的動態(tài)選粉機(jī)分選效率；

（5）與輥壓機(jī)相適應(yīng)的球磨機(jī)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)和級配；

（6）采用新型混合粉磨系統(tǒng)的工藝形式（三分離選粉機(jī)形式）。

［1］韓曉光，楊學(xué)東，柴星騰，趙怡德.輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)關(guān)鍵問題探討［J］.水泥技術(shù)，2005，（6）：12-17.

［2］衡瓊枝，李洪，李洪雙.物料特性對輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的影響［J］.水泥，2005，（4）：16-19.

TQ172.632.1

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2014-07-16；編輯：呂光