采用大型輥壓機(jī)改造水泥粉磨系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

□ 胡紅煒，劉 昊(.大冶尖峰水泥有限公司，湖北大冶 4355;.合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，安徽合肥 3005)

引言

大冶尖峰水泥有限公司現(xiàn)有一條5 000 t/d熟料生產(chǎn)線，原配套的水泥粉磨系統(tǒng)為兩套140－65型輥壓機(jī)+V型分級(jí)機(jī)配置兩臺(tái)Ф4.2 m×13 m開路球磨機(jī)組成的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。2008年建成投產(chǎn)運(yùn)行后，水泥磨單套系統(tǒng)產(chǎn)量?jī)H為120 t/h左右，遠(yuǎn)低于140 t/h(P·O 42.5普通硅酸鹽水泥)的設(shè)計(jì)產(chǎn)能，且水泥成品溫度較高，對(duì)水泥銷售產(chǎn)生不利影響。2011年，通過對(duì)水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，水泥總產(chǎn)量達(dá)到380 t/h，較之前提高140 t/h，水泥成品溫度大幅度下降，取得了良好的改造效果。

1 原水泥粉磨系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

一般來講，當(dāng)輥壓機(jī)裝機(jī)功率與球磨機(jī)裝機(jī)功率的比值＜0.5時(shí)，由于輥壓機(jī)的處理能力較小而磨機(jī)的粉磨能力較強(qiáng)，宜采用打散分級(jí)機(jī)作為分級(jí)設(shè)備，以便給磨機(jī)供應(yīng)足夠量的物料，即“喂粗料”;當(dāng)比值在0.6～0.8時(shí)，由于輥壓機(jī)處理能力提高，可產(chǎn)生較多的細(xì)粉，此時(shí)宜采用V型分級(jí)機(jī)作為分級(jí)設(shè)備，分選出的入磨物料的比表面積可達(dá)到160～230 m2/kg，即“喂中細(xì)料”;當(dāng)比值 ＞0.8 時(shí)，輥壓機(jī)處理能力進(jìn)一步增強(qiáng)，可產(chǎn)出大量細(xì)粉，此時(shí)宜采用由V型分級(jí)機(jī)+動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)構(gòu)成的組合式分級(jí)設(shè)備作為輥壓機(jī)的分級(jí)設(shè)備，以提高入磨物料細(xì)度，即“喂細(xì)料”，經(jīng)兩臺(tái)分級(jí)機(jī)連續(xù)分選后，入磨物料的比表面積可達(dá)240～300 m2/kg。

該公司原水泥粉磨系統(tǒng)，其輥壓機(jī)的裝機(jī)功率為1 000 kW，球磨機(jī)的裝機(jī)功率為3 200 kW，是典型的小輥壓機(jī)+大球磨機(jī)的配置。理論上分析，該系統(tǒng)宜采用打散分級(jí)機(jī)作為分級(jí)設(shè)備，但由于實(shí)際條件的限制，采用了V型分級(jí)機(jī)作分級(jí)設(shè)備。V型分級(jí)機(jī)的分級(jí)效果優(yōu)于打散分級(jí)機(jī)，但受輥壓機(jī)粉磨能力的限制，V型分級(jí)機(jī)無法分選出足夠量的“中細(xì)料”喂入球磨機(jī)，限制了入磨物料量，即使在系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，喂料量也只能達(dá)到110 t/h左右(粉煤灰單獨(dú)計(jì)量后直接入磨)，加之入粉磨系統(tǒng)的熟料溫度較高，最終導(dǎo)致出磨水泥溫度較高，夏季高溫時(shí)水泥溫度超過140℃，磨機(jī)內(nèi)部糊球、糊磨現(xiàn)象嚴(yán)重，球磨機(jī)的粉磨效率下降，系統(tǒng)產(chǎn)生惡性循環(huán)，粉磨工序電耗增加，達(dá)到37 kW·h/t。

2 技改方案的確定

2.1 改造目標(biāo)

(1)增加水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)能100萬t/a左右，使之與窯系統(tǒng)產(chǎn)能匹配。

(2)降低水泥粉磨工序電耗，達(dá)到＜32 kW·h/t。(3)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，降低改造投資。

2.2 總體改造方案

根據(jù)改造目標(biāo)的要求，針對(duì)原水泥粉磨系統(tǒng)運(yùn)行狀況，制定了以下總體改造方案:

將原有兩臺(tái)輥壓機(jī)及配套設(shè)備并聯(lián)使用，為2號(hào)水泥磨供料;對(duì)原2號(hào)水泥配料線進(jìn)行改造，增設(shè)一臺(tái)計(jì)量秤，物料經(jīng)計(jì)量后送入原1號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng)，溢流出的物料送入原2號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng)。

新建一套大型輥壓機(jī)系統(tǒng)，與1號(hào)磨配套使用;利用原1號(hào)配料線為新建系統(tǒng)供料。

兩臺(tái)球磨機(jī)仍保持開路系統(tǒng)，磨內(nèi)做開路篩分改造。

2.3 新建輥壓機(jī)系統(tǒng)方案的確定

新建輥壓機(jī)系統(tǒng)有兩種方案可供選擇:方案A為新增一套HFCG160－140型輥壓機(jī)+HFV4000型分級(jí)機(jī)及配套設(shè)備;方案B為新增一套HFCG180－160型輥壓機(jī)+HFV5000型分級(jí)機(jī)及配套設(shè)備，兩種方案的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表1。

表1 兩種改造方案的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比1)

方案B比方案A的投資高出940萬元，但系統(tǒng)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加了40 t，日均產(chǎn)能可增加800 t。這對(duì)于企業(yè)在銷售旺季時(shí)保量銷售，在銷售淡季時(shí)充分利用谷電生產(chǎn)，降低水泥生產(chǎn)成本有積極的意義。

本次技改選用方案B。

3 改造實(shí)施步驟

改造分兩步實(shí)施。第一步在1號(hào)球磨機(jī)前增設(shè)一臺(tái)HFCG180－160型輥壓機(jī)，配置HFV5000型分級(jí)機(jī)，與球磨機(jī)組成擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng);考慮到控制改造投資等因素，暫不上動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)，但預(yù)留安裝位置;利用原1號(hào)線配料皮帶機(jī)供料，接入循環(huán)提升機(jī);V型分級(jí)機(jī)分選出的細(xì)料由旋風(fēng)筒收集后，經(jīng)空氣輸送斜槽送入1號(hào)磨粉磨;系統(tǒng)增設(shè)一臺(tái)袋式收塵器，處理風(fēng)量75 000 m3/h，收下的粉塵經(jīng)細(xì)粉斜槽入磨粉磨。第二步在1號(hào)線改造完成并投料運(yùn)行正常后，將原1號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng)與2號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)，為2號(hào)磨供料;利用原2號(hào)配料皮帶機(jī)供料，由于要將物料送入原有的兩臺(tái)輥壓機(jī)，在2號(hào)配料皮帶卸料處設(shè)置一臺(tái)調(diào)速皮帶秤進(jìn)行分料，一路物料經(jīng)計(jì)量后送入原1號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng);另一路經(jīng)溢流分料后送入原2號(hào)輥壓機(jī)系統(tǒng)，并將原1號(hào)磨入料斜槽改入2號(hào)磨。改造后兩套粉磨系統(tǒng)的工藝流程如圖1和圖2所示。

4 改造效果

1號(hào)線新增輥壓機(jī)系統(tǒng)于2011年6月建設(shè)完成，在停機(jī)一周時(shí)間打通工藝接口的同時(shí)，完成了對(duì)2號(hào)水泥磨系統(tǒng)的改造，兩套水泥磨系統(tǒng)一次帶料運(yùn)行成功。以生產(chǎn)P·O42.5水泥為例，改造前后水泥粉磨系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表2，水泥生產(chǎn)配料方案對(duì)比見表3。

圖1 1號(hào)水泥粉磨系統(tǒng)改造后的工藝流程

圖2 2號(hào)水泥粉磨系統(tǒng)改造后的工藝流程

表2 改造前后主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

表3 改造前后水泥生產(chǎn)配料方案對(duì)比 %

5 系統(tǒng)改造后出現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施

5.1 出現(xiàn)的問題

新建輥壓機(jī)系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行初期，輥壓機(jī)頻繁發(fā)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)引起設(shè)備跳停。

5.2 原因分析

輥壓機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)的原因大多是由于所處理物料的含氣量較高，氣體受高壓后壓縮、逃逸引起。

該公司熟料超產(chǎn)較多，熟料溫度較高，夏季可達(dá)170℃以上;水泥配料中除粉煤灰直接入球磨機(jī)外，其余物料均送入輥壓機(jī)系統(tǒng)粉磨。改造初期，輥壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)有一臺(tái)來料提升機(jī)，將配料系統(tǒng)來料送入穩(wěn)流倉(cāng)，入輥壓機(jī)粉磨。溫度高的熟料與含水量較大的水渣、脫硫石膏在穩(wěn)流倉(cāng)內(nèi)混合，使得水渣和脫硫石膏所含的液態(tài)水蒸發(fā)，變?yōu)樗魵夤鼟对谖锪现?，隨物料一起進(jìn)入輥壓機(jī)，經(jīng)輥壓機(jī)高壓擠壓后逃逸，造成輥壓機(jī)振動(dòng)。

此外，由于輥壓機(jī)裝機(jī)功率(1 600 kW×2)與球磨機(jī)裝機(jī)功率(3 200 kW)的比值＞0.95，輥壓機(jī)系統(tǒng)可產(chǎn)生較多的細(xì)粉，但為降低改造投資，輥壓機(jī)系統(tǒng)未設(shè)下進(jìn)風(fēng)動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)，出V型分級(jí)機(jī)的細(xì)粉由旋風(fēng)筒收集后入磨粉磨。輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)除提供V型分級(jí)機(jī)分級(jí)用風(fēng)外，還需通過流量調(diào)節(jié)控制入磨粉磨的物料量，與配置有下進(jìn)風(fēng)動(dòng)態(tài)分級(jí)機(jī)的系統(tǒng)相比，流量要低30%左右。由于V型分級(jí)機(jī)內(nèi)的分級(jí)用風(fēng)量降低，使得其分級(jí)效率降低，所處理物料中的細(xì)粉不能充分選出，與回粉一起進(jìn)入輥壓機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)粉磨，也是造成輥壓機(jī)振動(dòng)的一個(gè)原因。

5.3 改進(jìn)措施及效果

取消來料提升機(jī)，將配料系統(tǒng)輸送來的混合料喂入輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)提升機(jī)，與擠壓后的物料一起送入V型分級(jí)機(jī)處理，含濕物料所蒸發(fā)的水蒸氣通過循環(huán)風(fēng)機(jī)放風(fēng)排出系統(tǒng)，在有效降低物料中水蒸氣含量的同時(shí)，也有效降低了熟料溫度，改善了輥壓機(jī)的運(yùn)行工況，提高了系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

改進(jìn)措施實(shí)施后，輥壓機(jī)未發(fā)生異常振動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)來料水分較高易引起原來料提升機(jī)堵塞的問題也得到了解決。

6 結(jié)語(yǔ)

本次技改采用大型輥壓機(jī)改造老舊水泥粉磨系統(tǒng)的同時(shí)，合理利用了原有舊粉磨設(shè)備，充分挖掘了原系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，新增水泥粉磨能力100萬t/a，使水泥粉磨能力達(dá)到了與窯系統(tǒng)產(chǎn)能的匹配，企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3臺(tái)輥壓機(jī)帶兩臺(tái)磨運(yùn)行，喂料共用，在任意一臺(tái)輥壓機(jī)出現(xiàn)故障或維護(hù)期間，均能保證兩臺(tái)球磨機(jī)的正常運(yùn)行，使產(chǎn)量的保證和市場(chǎng)的保供更有保障。

對(duì)于使用較高溫度熟料的輥壓機(jī)水泥粉磨系統(tǒng)，宜采用大型輥壓機(jī)+V型分級(jí)機(jī)的預(yù)粉磨系統(tǒng)，配料系統(tǒng)來料宜先送入V型分級(jí)機(jī)內(nèi)降溫、除濕，再進(jìn)入輥壓機(jī)粉磨，可有效改善系統(tǒng)運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。