水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析及解決措施(六)

鄒偉斌

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

水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析及解決措施(六)

鄒偉斌

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

入磨物料綜合水分應(yīng)控制≤1.5%，若綜合水分達(dá)到2.5%，系統(tǒng)產(chǎn)量會降低10%～25%甚至更多。物料易磨性關(guān)系到系統(tǒng)的產(chǎn)量和電耗。入磨物料尤其是熟料的溫度越高、韌性越好，易碎性與易磨性越差，系統(tǒng)產(chǎn)量越低，粉磨電耗越高，成品細(xì)度越不易控制。任何設(shè)備的應(yīng)用都是有先決條件的，打散分級機雖屬于動態(tài)分級設(shè)備，對入機物料打散能力比靜態(tài)分級設(shè)備要好，但下錐體機械篩分部分采用小篩縫分級篩板對于入機物料水分非常敏感，技改過程中，應(yīng)根據(jù)實際工藝條件及物料特性決定改造方案。

物料性質(zhì) 綜合水分 易磨性 溫度 篩縫

0 引言

水泥粉磨系統(tǒng)能力的發(fā)揮與被磨物料理化性質(zhì)密切相關(guān)，當(dāng)被磨物料水分大、顯微硬度大、物料易磨性差等因素存在，不但影響系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量，增加粉磨電耗，而且會引起設(shè)備運行故障，降低運轉(zhuǎn)率、增加生產(chǎn)成本。本文就材料物理性能對粉磨系統(tǒng)影響的異常案例與讀者分享。

1 熟料受潮

1.1 H公司粉磨系統(tǒng)配置

采用170-100輥壓機（物料通過量620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV -66 A（額定電流，下同）×2）+V選+Φ4.0 m×13 m三倉管磨機（主電機功率2 800 kW-10 kV-208 A（額定電流，下同），研磨體裝載量200 t，主減速器JS140-A1，速比i=44.416 7，筒體工作轉(zhuǎn)速16.66 r/min，一倉長度3.25 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.50 m+三圈高度850 mm活化環(huán)）開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。經(jīng)V選分級后的入磨物料80μm篩余32%，45μm篩余51%，比表面積180 m2/kg。

1.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品比表面積≥360 m2/kg），正常時產(chǎn)量165 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗31 kWh/t。春節(jié)后開機生產(chǎn)，P·O42.5級水泥產(chǎn)量降至140 t/h，降幅15.15%；粉磨電耗升高至35.6 kWh/t，上升幅度14.84%。

1.3 技術(shù)診斷分析

春節(jié)前，熟料在堆棚儲存過程中有淋雨、受潮現(xiàn)象，易磨性變得極差。磨內(nèi)襯板及研磨體表面有較嚴(yán)重粘附現(xiàn)象，出現(xiàn)物料墊層削弱了研磨體磨細(xì)過程中的作用力，粉磨效率降低。熟料小磨試驗時間也由28 min延長至34 min，甚至36 min，說明受潮熟料難磨。表1列出易磨性差的各種水泥熟料。

1.4 采取的技術(shù)措施與效果

采用新鮮熟料與受潮熟料按2∶1搭配使用后，熟料小磨時間降至28 min以下，系統(tǒng)產(chǎn)量恢復(fù)，粉磨電耗降至原水平。

表1 易磨性差的水泥熟料種類

2 熟料冷卻效果差

2.1 H-S公司粉磨系統(tǒng)配置

采用Φ3 m×13 m三倉管磨機（主電機功率1 400 kW-10 kV-99A，裝載量研磨體108 t，一倉長度3.50 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.25 m+三圈高度500 mm活化環(huán)）+磨尾收塵風(fēng)機組成的開路粉磨系統(tǒng)。

2.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

原采用某臺泥企業(yè)熟料（窯系統(tǒng)配置丹麥?zhǔn)访芩沟谒拇骼錂C，出機熟料溫度＜100 ℃，急冷效果良好，易碎性及易磨性好，小磨試驗時間只有24 min），生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品細(xì)度 R80≤1.5 %），成品細(xì)度非常易于控制，一般均＜1.5%，臺時產(chǎn)量達(dá)38 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗35.6 kWh/t，粉磨系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

在混合材品種、摻入量不變的前提下，改用該公司基地自產(chǎn)熟料生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品細(xì)度指標(biāo) R80≤1.5 %），出磨細(xì)度難以控制，一般在1.8%～2.5%甚至在3.0%以上，系統(tǒng)產(chǎn)量降低至32 t/h，粉磨電耗近38 kWh/t，水泥成品質(zhì)量波動較大。

2.3 技術(shù)診斷分析

對熟料進(jìn)行小磨試驗，時間達(dá)33 min左右，高者達(dá)35 min。追查原因發(fā)現(xiàn)，該熟料出冷卻機時溫度＞180 ℃，C2S礦物實際含量偏高，熟料韌性增加，導(dǎo)致易碎性與易磨性都很差。問題出在篦冷機性能不佳，熟料急冷效果差。

2.4 采取的技術(shù)措施與效果

對篦冷機進(jìn)行改造，出機熟料溫度降至100 ℃左右，良好的急冷效果使熟料易磨性大幅度提高，系統(tǒng)產(chǎn)量與粉磨電耗恢復(fù)至正常狀態(tài)。

3 入磨物料綜合水分大

3.1 G公司粉磨系統(tǒng)配置

采用170-100輥壓機（物料通過量620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV-64A×2）+V選+Φ4.2 m ×13 m雙倉管磨機（主電機功率3550 kW-10 kV -260A，裝載量235 t，主減速器JS150B，速比i=47.295:1，磨機筒體工作轉(zhuǎn)速15.6 r/min，一倉長度3.50 m，二倉長度9.0 m+五圈高度950 mm活化環(huán)）+O-Sepa N-3500選粉機（主軸電機功率160 kW，系統(tǒng)風(fēng)機風(fēng)量240 000 m3/h，風(fēng)壓5 600 Pa，電機功率560 kW）+磨尾收塵風(fēng)機組成的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

3.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

磨制P·C32.5級水泥使用濕礦渣配料（堆積未烘干，水分10%左右），摻入量25%，產(chǎn)量只有140 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗44 kWh/t。

3.3 技術(shù)診斷分析

從旋風(fēng)筒處取入磨物料綜合水分達(dá)2.63%，水分大的物料韌性大，易磨性變差，濕礦渣摻入量較大，易磨性更差。打開磨門檢查發(fā)現(xiàn)：細(xì)磨倉研磨體及襯板工作表面有嚴(yán)重粘附，物料形成的緩沖墊層導(dǎo)致粉磨過程中研磨體磨細(xì)能力顯著下降，成品細(xì)度跑粗，被迫保質(zhì)降產(chǎn)。欲挖掘系統(tǒng)潛力、提產(chǎn)降耗，必須從降低入磨水分入手。

3.4 采取的技術(shù)措施與效果

采用電廠熱干爐渣等量取代15%礦渣，旋風(fēng)筒處取入磨物料綜合水分降至1.2%左右；采用助磨劑對磨內(nèi)進(jìn)行清洗，保持研磨體與襯板表面光潔。改進(jìn)后，生產(chǎn)P·C32.5級水泥產(chǎn)量達(dá)到195 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗35.6 kWh/t。

表2所列混合材在水分含量高、直接入磨狀況下，易磨性更差。

4 物料水分與分級篩板篩縫的匹配

4.1 物料水分較大分級篩板篩縫偏小

4.1.1 X公司粉磨系統(tǒng)配置

采用150-100輥壓機（物料通過量500 t/h，主電機功率710 kW-10 kV-53 A×2）+600/140打散分級機（處理能力300～600 t/h，打散+分級電機總功率=55 kW+45 kW）+Φ4.2 m×13 m雙倉管磨機（主電機功率3550 kW-10 kV -260 A，主減速器MFY355，速比i=46.97，筒體工作轉(zhuǎn)速15.75 r/min，研磨體實際裝載量230 t，一倉長度3.50 m，二倉長度9.0 m+四圈高度1 000 mm活化環(huán)）+ O-Sepa N-3500選粉機（喂料能力630 t/h，選粉能力210 t/h，主軸電機功率160 kW，系統(tǒng)風(fēng)機風(fēng)量230 000 m3/h，風(fēng)壓5 600 Pa，電機功率500 kW）+磨尾收塵風(fēng)機組成的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

表2 部分常用易磨性差的混合材

4.1.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

生產(chǎn)P·C32.5級水泥（成品比表面積375 m2/kg ±10 m2/kg ），最初系統(tǒng)產(chǎn)量176 t/h，粉磨電耗32.1 kWh/t。該公司為了進(jìn)一步節(jié)電，降低入磨物料粗顆粒含量，對打散分級機下錐體進(jìn)行改造，將原用5 mm寬度篩縫的分級篩板更換為1.2 mm寬度雙層篩分分級篩板，入磨物料1.0 mm篩余由23%降至8.6%，即進(jìn)入管磨機的粗顆粒物料明顯減少。可隨著時間的推移，磨機產(chǎn)量卻降至162 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗上升至35.6 kWh/t。

4.1.3 技術(shù)診斷分析

取樣測試打散分級后的入磨物料綜合水分達(dá)到2.98%，這與下錐體1.2 mm寬度篩縫的雙層篩分分級篩板不相匹配。由于所用混合材礦渣、爐渣、濕粉煤灰水分較大，經(jīng)輥壓機擠壓后的料餅較硬、結(jié)實，一部分料餅不易被打散、分級而參與物料循環(huán)，造成打散分級機的循環(huán)負(fù)荷增大，無功消耗增加；入機物料水分大、粘附力強，導(dǎo)致下錐體1.2 mm寬度篩縫雙層篩分分級篩板極易堵塞，同時，粗粉管道也出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，物料處于非正常大循環(huán)狀態(tài)，回料量明顯增多，輥壓機、循環(huán)提升機、分級機負(fù)荷逐漸增大，造成循環(huán)提升機超電流跳停，嚴(yán)重影響管磨機正常粉磨。

4.1.4 采取的技術(shù)措施與效果

恢復(fù)5 mm寬度篩縫的分級篩板，并清理粗粉管道及稱重倉粘壁物料。分級后的入磨物料中不含水分的熟料顆粒增多，粉磨狀況明顯改善。但熟料顆粒增多，入磨物料易磨性發(fā)生變化，通過適當(dāng)調(diào)整磨機一倉平均球徑（由40.1 mm提高至42.3 mm），補加直徑Φ70 mm、Φ60 mm、Φ50 mm鋼球各1 t，增大一倉破碎能力；二倉增補直徑Φ17 mm、Φ15 mm小鋼球各3 t。調(diào)整后，P·C32.5級水泥產(chǎn)量逐步提高至182 t/h，系統(tǒng)粉磨電耗降至31 kWh/t。

4.2 物料水分不大，分級篩板篩縫偏大

4.2.1 Y公司粉磨系統(tǒng)配置

采用170-100輥壓機（物料通過量≥620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV-66 A×2）+650/160打散分級機（處理能力≥800 t/h，打散+分級電機總功率=90 kW+75 kW，下錐體分級篩板篩縫寬度5 mm） +Φ4.2 m×13 m三倉管磨機（主電機功率3 550 kW-10 kV -243A，研磨體裝載量238 t，主減速器JS150B，速比i=47.295:1，磨機筒體工作轉(zhuǎn)速15.6 r/min，一倉長度3.50 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.25 m+四圈高度980 mm活化環(huán)）+磨尾收塵風(fēng)機組成的開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

4.2.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

生產(chǎn)P·O42.5級水泥（成品比表面積≥375 m2/kg ±10 m2/kg）產(chǎn)量160 t/h，粉磨電耗34 kWh/t。這說明系統(tǒng)有節(jié)電提產(chǎn)的潛力。

4.2.3 技術(shù)診斷分析

該系統(tǒng)熟料配比80%，煅燒煤矸石7%，石灰石4%，干粉煤灰6%，脫硫石膏3%；入輥壓機物料綜合水分＜1.4%，分級后的入磨物料綜合水分＜1.2%。分析認(rèn)為：首先，該聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中所用混合材料水分較?。ňC合水分在1.5%以下），即使打散分級機改用小篩縫分級篩板，產(chǎn)生堵塞的可能性也較??；其次，輥壓機輥面已堆焊修復(fù)，側(cè)擋板完好，消除了邊緣漏料現(xiàn)象，工作壓力穩(wěn)定在9.0～9.2 MPa，輥縫在32 mm～36 mm之間波動，主電機運行電流達(dá)到額定電流的70%以上，說明輥壓機擠壓做功能力良好；再次，預(yù)粉磨子系統(tǒng)料餅循環(huán)采用NSE1000高速板鏈提升機，輸送能力可達(dá)900 t/h以上，相對于處理能力620 t/h的輥壓機而言，提升量富裕很大。但經(jīng)分級后的入磨物料900μm篩余高達(dá)24%～28%，顯然有較多的粗顆粒進(jìn)入管磨機。這是由于篩分分級篩板篩縫較大導(dǎo)致入磨900μm以上的粗顆粒較多，必須針對打散分級機下錐體篩分分級部分進(jìn)行技術(shù)改造，大幅度降低入磨物料中900μm以上的粗顆粒含量，為管磨機磨內(nèi)磨細(xì)創(chuàng)造條件，充分發(fā)揮系統(tǒng)增產(chǎn)、節(jié)電潛力。

4.2.4 采取的技術(shù)措施與效果

打散分級機下錐體篩分分級部分拆除原用5.0 mm寬度篩縫的單層分級篩板，采用篩縫寬度0.9 mm雙層篩板。打散分級機分級篩板改造后進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試，主軸轉(zhuǎn)速保持560 r/min運行時，取入磨料樣測試900μm篩余，已降至5%～7%，粗顆粒明顯減少。磨制P·O42.5級水泥（成品比表面積≥380 m2/kg）系統(tǒng)產(chǎn)量由160 t/h提高至199 t/h，增幅24.38%；水泥粉磨系統(tǒng)電耗由35 kWh/t降至28.6 kWh/t，降幅18.29%。

4.3 對比分析

為何兩個公司都是對打散分級機下錐體篩分分級篩板進(jìn)行改造，Y公司取得了顯著的增產(chǎn)、增效技術(shù)經(jīng)濟效果，X公司改造后不但未能達(dá)到預(yù)期目的，反而導(dǎo)致系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不正常、產(chǎn)量下降、粉磨電耗增加？

從X公司與Y公司輥壓機預(yù)粉磨及物料分級子系統(tǒng)配置來看，均使用打散分級機，只是兩個公司所用的輥壓機規(guī)格與打散分級機型號及處理能力不同而已（在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，打散分級機正常應(yīng)用的循環(huán)負(fù)荷一般在100%～150%，接近或超過200%甚至更大時，回料量會迅速增大，導(dǎo)致輸送系統(tǒng)設(shè)備——料餅循環(huán)提升機負(fù)荷逐漸增大，電流超過設(shè)定值而跳停）。對比兩個公司，前者是物料水分較大而分級篩板篩縫偏小，后者是物料水分不大而分級篩板篩縫偏大。這兩個案例說明，對聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中配置的打散分級機下錐體篩分分級篩板的改造，應(yīng)持慎重態(tài)度，前提是必須高度重視入機物料水分因素對整個粉磨系統(tǒng)中設(shè)備的影響，尤其是對于生產(chǎn)熟料摻入量少、混合材水分大的低強度等級水泥，一定要注意。

5 “選擇性粉磨”現(xiàn)象

5.1 J公司粉磨系統(tǒng)配置

采用160-140輥壓機（1 120 kW-10 kV-78 A×2）+V選+Φ3.2 m×13 m雙倉磨（主電機功率1 600 kW-10 kV-115 A，一倉長度3.25 m，二倉長度9.25 m）+Speax2000選粉機與Φ3 m×11 m雙倉磨（主電機功率1 250 kW-10 kV-86 A）+Speax2000選粉機），組成的“一拖二” 雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

5.2 出現(xiàn)的異常狀況及結(jié)果

磨制P·O42.5級水泥（成品比表面積430 m2/kg ±10 m2/kg，45μm篩余8.5%），系統(tǒng)產(chǎn)量180 t/h，粉磨電耗31 kWh/t。混合材：石灰石、燒矸石、粉煤灰；緩凝劑：采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)天然二水石膏。激光粒度儀測試成品水泥顆粒級配的數(shù)據(jù)：≤3μm占7.11%，3μm～32μm占69.74%，32μm～65μm占23.08%，特征粒徑x′=24.12μm，均勻性系數(shù)n=1.31。32μm以下顆粒粒徑含量為76.85%，測試數(shù)據(jù)反映正常。但水泥3 d抗壓強度為26 MPa，28 d抗壓強度為44 MPa，3 d→28 d抗壓強度增長值僅為18 MPa左右，增長值偏低。

5.3 技術(shù)診斷分析

從磨內(nèi)研磨體級配來看，兩臺磨機一倉最大鋼球直徑僅為Φ30 mm，最小鋼球直徑Φ15 mm，磨機二倉均采用直徑Φ20 mm～Φ12 mm鋼段。磨機一倉所用研磨體直徑偏小，單個沖擊能量較低，不足以將易磨性較差的熟料進(jìn)行粗粉碎（磨），細(xì)磨倉磨細(xì)負(fù)荷增大；同時，物料因粉磨特性及理化性質(zhì)不同，在磨內(nèi)產(chǎn)生“選擇性粉磨”現(xiàn)象，水泥成品中32μm以下顆粒絕大多數(shù)為易磨性好的混合材及石膏，而真正產(chǎn)生強度的熟料因易磨性較差未能被充分磨細(xì)（磨細(xì)程度較差），成品水泥篩余物呈黑色（絕大多數(shù)為熟料）。經(jīng)化學(xué)全分析檢驗測試得知：P·O42.5級水泥篩余物中CaO含量達(dá)48%～52%，充分說明混合材相對易磨，在成品中所占細(xì)粉比例多；熟料易磨性差，水泥磨細(xì)程度也差，粒徑粗大，水化反應(yīng)速率較慢，導(dǎo)致水泥3 d→28 d抗壓強度增長值偏低。

5.4 采取的技術(shù)措施與效果

一倉研磨體調(diào)整采取等量更換方式，拿出Φ20 mm、Φ17 mm、Φ15 mm混合小球8 t，加入Φ60、Φ50、Φ40鋼球共計8 t，提高一倉粗處理能力；二倉補入Φ14 mm、Φ12 mm鋼段各3 t，增大對物料的細(xì)磨能力。改進(jìn)后，P·O42.5級成品水泥顆粒級配測試數(shù)據(jù)為：≤3μm占9.34%，3μm～32μm占74.77%，32μm～65μm占15.57%，特征粒徑x′=20.39 mm，均勻性系數(shù)n=1.29；32μm以下顆粒粒徑含量達(dá)到84.11%，比改進(jìn)前提高了7.61%；特征粒徑x′降低了3.73μm。水泥3 d抗壓強度達(dá)29.6 MPa，28 d抗壓強度達(dá)50.8 MPa，3d→28d抗壓強度增長值由18 MPa提高至21.2 MPa（45μm篩余4.1%，比表面積426 m2/kg，篩余物CaO含量僅為35%左右），說明熟料的磨細(xì)程度比調(diào)整前明顯提高，水泥整體粒徑下降，強度增長良好。

6 結(jié)束語

（1）必須重視物料水分對系統(tǒng)產(chǎn)量與粉磨電耗的影響：入磨物料綜合水分應(yīng)控制≤1.5%，若綜合水分達(dá)到2.5%，系統(tǒng)產(chǎn)量會降低10%～25%甚至更多。物料水分大易造成磨內(nèi)研磨體與襯板表面嚴(yán)重粘附，甚至堵塞隔倉板與出磨篦板縫隙，大幅度降低系統(tǒng)產(chǎn)量。當(dāng)物料水分大與磨內(nèi)溫度高兩種因素產(chǎn)生疊加時，導(dǎo)致管磨機系統(tǒng)粉磨狀況嚴(yán)重惡化，甚至造成無法粉磨而被迫停機處理。

（2）物料易磨性與系統(tǒng)增產(chǎn)、降耗的關(guān)系：急冷條件下的熟料易磨性好，有利于系統(tǒng)增產(chǎn)、降耗；慢冷熟料中的C2S含量高，易磨性差，不易磨細(xì)，系統(tǒng)粉磨電耗高；顯微硬度大的混合材，易磨性差，同樣較難磨細(xì)，以致影響系統(tǒng)產(chǎn)量的發(fā)揮。水分大的混合材，韌性大，易磨性差，同樣會造成系統(tǒng)產(chǎn)量下降，粉磨電耗增加。

（3）入磨物料尤其是熟料的溫度越高，易碎性與易磨性越差，系統(tǒng)產(chǎn)量越低，粉磨電耗越高，成品細(xì)度越不易控制。

（4）任何設(shè)備的應(yīng)用都是有先決條件的，打散分級機雖屬于動態(tài)分級設(shè)備，對入機物料打散能力比靜態(tài)分級設(shè)備要好，但下錐體機械篩分部分采用小篩縫分級篩板對于入機物料水分非常敏感，技改過程中，應(yīng)根據(jù)實際工藝條件及物料特性決定改造方案。

TQ172.632

B

1008-0473(2016)06-0028-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.007

2016-10-10）