雙動(dòng)態(tài)選粉機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)研究與應(yīng)用

李陽，羅鵬，王軍明，渠華

（江蘇天山水泥有限公司,江蘇 蘇州 215216）

1 改造之前聯(lián)合粉磨系統(tǒng)介紹

隨著社會(huì)的發(fā)展，不可再生資源的減少，國(guó)家對(duì)水泥行業(yè)節(jié)能、降耗、環(huán)保的要求越來越高。由輥壓機(jī)和球磨機(jī)組成的水泥聯(lián)合粉磨工藝系統(tǒng)以能耗低、水泥性能保持了傳統(tǒng)水泥粉磨性能的優(yōu)勢(shì)在水泥粉磨工藝中得到了快速推廣。江蘇天山水泥有限公司在2003年建設(shè)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)線，并于2005年3月建成投產(chǎn)，是國(guó)內(nèi)最早的聯(lián)合粉磨工藝生產(chǎn)線。為進(jìn)一步節(jié)能降耗，公司根據(jù)輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨生產(chǎn)系統(tǒng)8 y的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝進(jìn)行開發(fā)研究改進(jìn)。

1.1 原聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝流程

物料經(jīng)輥壓機(jī)擠壓后被循環(huán)提升機(jī)送入V型選粉機(jī)，細(xì)粉物料隨氣流進(jìn)入旋風(fēng)筒收集全部入磨，較大顆粒料從V選底部進(jìn)入輥壓機(jī)再次擠壓形成輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)；入磨物料經(jīng)磨機(jī)研磨、高效選粉機(jī)分選、細(xì)粉經(jīng)收塵收集進(jìn)入成品庫，粗粉回磨再次研磨，形成傳統(tǒng)閉路粉磨系統(tǒng)，即雙閉路系統(tǒng)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（圖1）。

1.2 主機(jī)設(shè)備配置（表1）

圖1 原運(yùn)行聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝流程

2 新工藝新技術(shù)研究的思路

在多年的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)中通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將原物料先進(jìn)“V”型選粉機(jī)分選再入輥壓機(jī)擠壓，較設(shè)計(jì)的將物料直接進(jìn)入輥壓機(jī)擠壓再進(jìn)“V”型選粉機(jī)分選效果要好，主要是原料中含有較多細(xì)粉，提前分選出該部分細(xì)粉減少了入輥壓機(jī)料量，提高了輥壓機(jī)做功效果。物料顆粒分析結(jié)果見表2。

結(jié)果表明，輥壓機(jī)半成品即入磨物料中小于45 um的顆粒達(dá)到51.5%，小于80 um顆粒占到75.5%左右。如果將該部分水泥細(xì)粉分選出一半直接做為成品使用，該生產(chǎn)線就會(huì)發(fā)生大的改變，按照此數(shù)據(jù)計(jì)算，水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量將上升20%以上，按當(dāng)時(shí)220～230 t/h計(jì)算，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量將上升至264～276 t/h，水泥噸電耗將下降3 kWh/t以上，這一方案如果成功，不僅可降低電耗，還可在原有產(chǎn)能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰生產(chǎn)降低電價(jià)。

表1 原運(yùn)行聯(lián)合粉磨系統(tǒng)主機(jī)配置

3 試驗(yàn)研究可行性

輥壓機(jī)擠壓后的物料顆粒形貌與球磨機(jī)生產(chǎn)的水泥相比較差，輥壓機(jī)系統(tǒng)中含有大量可做為成品的細(xì)粉物料能否直接選出作為成品使用，為得到該部分水泥對(duì)水泥性能的影響程度，證實(shí)該設(shè)想可行性，先期進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，確定了最佳的摻入配比。

3.1 輥壓機(jī)產(chǎn)生小于80 um細(xì)粉對(duì)產(chǎn)品性能的影響試驗(yàn)

受最早水泥以80 um篩余控制生產(chǎn)影響，選取入磨物料用80 um篩分，篩下物與成品水泥按不同比例摻加進(jìn)行性能試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

摻入小于80 um入磨水泥30%、50%、100%以后與成品水泥對(duì)比，摻量增加后需水量下降，強(qiáng)度下降明顯。分析原因認(rèn)為，公司水泥控制是按45 um篩余控制，雖然小于80 um的可做為成品，但相對(duì)控制水泥45 um篩余為10%以下的指標(biāo)較低，且選粉機(jī)選取水泥細(xì)粉較多，粗粉比例相對(duì)會(huì)小，取篩下樣品顆粒，小于80 um的全部選入，摻入80 um以下輥壓機(jī)水泥后整體細(xì)度變粗，強(qiáng)度下降。因此需要使用45 um以下水泥細(xì)粉試驗(yàn)。

表2 出輥壓機(jī)入磨物料篩余

3.2 輥壓機(jī)產(chǎn)生小于45 um細(xì)粉對(duì)產(chǎn)品性能的影響

由于45 um以下成品分離采集樣品較困難，根據(jù)80 um試驗(yàn)情況及對(duì)后續(xù)的改造判斷，分析認(rèn)為最多從輥壓機(jī)處選出30%，正常選出20%即可。確定小于45 um輥壓機(jī)細(xì)粉成品按30%摻量做試驗(yàn)，借助負(fù)壓篩析儀采集45 um以下水泥樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表3 輥壓機(jī)產(chǎn)生小于80 um細(xì)粉對(duì)產(chǎn)品性能的影響

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將輥壓機(jī)系統(tǒng)物料中達(dá)到成品細(xì)度的物料用45 um篩分離后，按30%的比例摻入正常生產(chǎn)成品水泥中，得到的水泥對(duì)比強(qiáng)度幾乎沒有變化，凝結(jié)時(shí)間略有延長(zhǎng)，水泥需水量上升0.3%～0.5%，在可控范圍。通過調(diào)整配料等手段改造后，入磨物料顆粒更加均齊可控，杜絕了原系統(tǒng)中入磨物料太細(xì)造成的過粉磨現(xiàn)象。

表4 輥壓機(jī)產(chǎn)生小于45 um細(xì)粉對(duì)產(chǎn)品性能的影響

4 工藝方案的選擇與確定

為選出原材料中含有的和磨機(jī)前輥壓機(jī)部分產(chǎn)出的已達(dá)到成品標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)粉，提高產(chǎn)量降低能耗，減少該部分物料對(duì)后續(xù)磨機(jī)產(chǎn)能及產(chǎn)成品的影響，根據(jù)方案投資大小、實(shí)現(xiàn)難易程度及效果進(jìn)行試驗(yàn)分析，并受聯(lián)合粉磨系統(tǒng)雙閉路循環(huán)啟發(fā)，增加了動(dòng)態(tài)選粉機(jī)對(duì)輥壓機(jī)部分物料進(jìn)行單獨(dú)分級(jí)分選，可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，提高了選粉精度和選粉效率。

改造工藝變化主要有，在V型選粉機(jī)外增加動(dòng)態(tài)選粉機(jī)1臺(tái)（配置電機(jī)功率95 kW），配套變頻器1臺(tái)，為便于控制選出量增加沖板流量計(jì)1臺(tái)，空氣輸送斜槽及部分溜槽管道，在V型選粉機(jī)出口處去除直段管道，加裝動(dòng)態(tài)離選粉機(jī)1臺(tái)，使靜態(tài)V型選粉機(jī)與動(dòng)態(tài)選粉機(jī)有效結(jié)合，動(dòng)靜互補(bǔ)。物料從V型選粉機(jī)帶出后進(jìn)入新加動(dòng)態(tài)選粉機(jī)進(jìn)行分級(jí)分離，符合成品要求的物料進(jìn)入雙旋風(fēng)筒進(jìn)行料氣分離，經(jīng)計(jì)量直接送入成品提升機(jī)與球磨機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品混合入庫；氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)再次送入V型選粉機(jī)循環(huán)使用；將不符合成品細(xì)度要求的顆粒物料再分為特粗粉（大于200 um）、中粗粉（小于200 um大于90 um）和粗粉(小于90 um)三部分，特粗粉直接返回輥壓機(jī)擠壓；中粗粉經(jīng)由三通閥根據(jù)磨機(jī)、輥壓機(jī)狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，可全部入磨，也可全部回輥壓機(jī)進(jìn)行再次擠壓，也可兩邊按比例分配及時(shí)調(diào)整。調(diào)整的基礎(chǔ)是原料水分、易磨性、混合材摻加量引起的磨機(jī)、輥壓機(jī)工況的變化情況。普通粗粉全部進(jìn)入球磨機(jī)。V型選粉機(jī)和新選粉機(jī)共用1臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)，經(jīng)選粉機(jī)、高效旋風(fēng)筒處理的氣體含塵濃度得到有效控制，含塵顆粒大幅降低，消除了循環(huán)風(fēng)機(jī)、管道等磨損問題（圖2）。

圖2 最終選擇創(chuàng)新改造工藝流程

5 生產(chǎn)調(diào)試中遇到的問題及解決措施

調(diào)試期間，由于新增選粉機(jī)后入輥壓機(jī)物料發(fā)生了較大變化，造成調(diào)試期間輥壓機(jī)做功不穩(wěn)定問題，從不做功的50 A電流到100 A電流波動(dòng)無法控制，經(jīng)常性出現(xiàn)跳停，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。分析認(rèn)為，增加三分離選粉機(jī)后入輥壓機(jī)物料通過量不穩(wěn)定，顆粒分布變化大。為此公司及時(shí)調(diào)整輥壓機(jī)進(jìn)料閥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輥壓機(jī)電流波動(dòng)與輥縫的變化關(guān)系，對(duì)輥壓機(jī)原始輥縫調(diào)整減小5 mm，為防止恒重倉離析造成輥縫偏差，采取設(shè)計(jì)制作恒重倉外部可調(diào)節(jié)萬向布料裝置，并根據(jù)輥縫變化及時(shí)調(diào)節(jié)等措施，解決了輥壓機(jī)做功與跳停的問題。

雙動(dòng)態(tài)選粉機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)改造使用后，入磨物料顆粒發(fā)生了變化，改造前后入磨物料主要顆粒對(duì)比見表5。

改造前后入磨物料顆粒變化明顯，為此根據(jù)入磨物料粒度變化調(diào)整鋼球級(jí)配，并研發(fā)自制了1臺(tái)鋼球鋼鍛篩分機(jī)，利用篩孔大小對(duì)鋼球鋼鍛篩分，重新調(diào)整鋼球級(jí)配見表6。為提高球磨機(jī)能力，在二倉增加了4道活化環(huán)，提高了磨內(nèi)研磨體及物料動(dòng)能。

在調(diào)試期間，根據(jù)出現(xiàn)的不同問題進(jìn)行分析研究，不斷完善改進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期效果。

表5 入磨物料在系統(tǒng)工藝改造前后的80 um、45 um篩余對(duì)比

6 創(chuàng)新改造后的成果

6.1 改造前后的技經(jīng)指標(biāo)對(duì)比

改造后，通過約2個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行，設(shè)備、工藝趨于穩(wěn)定，效果顯現(xiàn)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到288 t/h，提高了25.2%，水泥磨工序電耗27.5°/t,每噸水泥下降4度多電耗，與原產(chǎn)能對(duì)比，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高部分可在每天有效避峰電6 h左右，在降低電價(jià)的同時(shí)，也為社會(huì)讓出了峰電時(shí)段有限資源，見表7。

表6 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝改造前后的鋼球級(jí)配對(duì)比

表7 改造前后技經(jīng)指標(biāo)對(duì)比

6.2 改造前后水泥性能方面對(duì)比

項(xiàng)目改造后，生產(chǎn)成品各項(xiàng)指標(biāo)均符合生產(chǎn)內(nèi)控要求，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量略有變化，水泥比表面積、強(qiáng)度均較正常樣品高，這主要是為控制水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，盡可能降低前期分析的水泥顆粒形貌影響，在生產(chǎn)控制中有意對(duì)三分離選粉機(jī)細(xì)度、比表面積提高控制指標(biāo)。改造前后水泥3 d、28 d強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、均勻性試驗(yàn)等均符合要求，水泥質(zhì)量性能等各項(xiàng)指標(biāo)均與前期試驗(yàn)研究結(jié)論相符，見表8。

6.3 新增動(dòng)態(tài)選粉機(jī)后入磨物料不同粒徑細(xì)度

改造運(yùn)行正常后，通過對(duì)雙動(dòng)態(tài)選粉機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中物料粒度檢測(cè)分析，入磨原料檢測(cè)結(jié)果中，45 um篩余與80 um篩余均大幅上升，表明入磨物料變粗，但從900 um篩余看有所下降，入磨物料顆粒更加均齊，45 um以下的細(xì)粉大幅減少，磨機(jī)過粉磨現(xiàn)象以及細(xì)粉包球現(xiàn)象好轉(zhuǎn)，同時(shí)入磨物料中900 um以上的物料幾乎為零，實(shí)質(zhì)性降低了入磨物料細(xì)度，使磨機(jī)配球更加合理科學(xué)可控，入磨物料中小于45 um的水泥顆粒由改造前的50%左右下降到25%左右，達(dá)到了預(yù)期效果，見表9。

表8 改造前后水泥性能對(duì)比

表9 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)工藝創(chuàng)新改造后入磨細(xì)度數(shù)據(jù)

6.4 系統(tǒng)磨損改善

該項(xiàng)目的成功改造，有效解決了原聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中循環(huán)風(fēng)機(jī)葉輪、旋風(fēng)收塵器及與“V”型選粉機(jī)連接管道等磨損問題，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，提高了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率。