邹伟斌--辊压机水泥联合粉磨系统节电案例分析MicrosoftWord文档

辊压机水泥联合粉磨系统节电案例分析邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会（北京100024）摘要：本文以实际生产数据为依据，论述了两个带有辊压机的联合粉磨系统实施节能降耗改造与调整过程：其中NF公司为辊压机+打散分级机+三仓管磨机组成的开路水泥联合粉磨系统；JQ公司为辊压机+V型选粉机+双仓管磨机+O-sepa选粉机组成的双闭路水泥联合粉磨系统；两个公司粉磨系统中的管磨机段均存在磨内隔仓板缝、出磨篦板缝堵塞、通风与过料能力差、磨内温度升高、研磨体及衬板工作表面粘附较严重等共性问题以及JQ公司磨内一仓阶梯衬板磨损严重而影响粗磨仓研磨体做功能力、各公司所用理化性质不同混合材料（易磨性各异）而分别采取了更换磨内粗磨仓衬板、开路磨与闭路磨采用不同的研磨体级配等个性问题；总结了通过系统分析方法并实施的针对性技术改造措施以及达到的增产、节电效果。关键词：打散分级机V型选粉机防磨防堵复合型隔仓板防磨防堵型自清洁出料篦板前言目前，我国水泥工业生产中，水泥制成采用辊压机+动态（或静态及动、静结合）分级设备+管磨机组成的水泥联合粉磨系统与不配置磨前预处理的普通开路或一级闭路粉磨系统相比具有显著的增产、节电优势；联合粉磨系统中，辊压机能够充分发挥自身优良的“料床粉磨”特性，对于粗颗粒物料实施高压力挤压粉碎，处理后的物料存在大量的微观裂纹与晶格缺陷，从而大幅度提高了物料的易磨性；由分级设备将较小粒径或粉状的物料输送入磨，而后续管磨机则依靠磨内所配置不同规格（数量）研磨体的“集群研磨效应”优势，对于粗粉状物料具有良好的磨细与整形能力，且易于调控，管磨机制备的水泥成品颗粒级配与形貌更合理。1.NF公司开路联合粉磨系统由辊压机+打散分级机+三仓管磨机组成的开路水泥联合粉磨系统（工艺流程见图1）管磨机水泥成品水泥混合料稳流称重仓辊压机打散分级机粗料细料图1NF公司开路水泥联合粉磨系统NF公司开路联合粉磨系统主、辅机配置见表1：表1NF公司开路联合粉磨系统主、辅机配置及技术参数设备名称技术性能参数辊压机HFCG160-120，物料最大通过量675t/h，主电机功率900kw(10kv)×2；稳流称重仓容量30t打散分级机SF650-160，处理能力800t/h，打散电机功率90kw，分级电机功率75kw循环提升机NSE1000—48m，提升能力≥900t/h，电机功率110kw×2管磨机Φ4.2×13m三仓，主电机（甘肃兰电）功率3550kw-10kv-额定电流243A，设计研磨体装载量240t，产量≥160t/h；主减速器型号JS150B（重齿），速比i=47.295:1，管磨机筒体工作转速15.6r/min磨尾成品提升机NE300，提升能力300t/h，电机功率45kw磨尾收尘风机Y5-48NO12.5D、铭牌风量59000m3/h、全压4000Pa、风机电机功率110kW（变频调速）磨尾袋收尘器LFGM96-9、处理风量60000m3/h、总过滤面积836㎡NF公司开路联合粉磨系统现场见图2：图2开路联合粉磨系统现场磨损与修复后的侧挡板见图3：图3磨损后的侧挡板（左）堆焊后准备更换的侧挡板（右）打散分级机内部结构见图4：图4打散分级机内部结构1.1打散分级机与辊压机子系统改造1.1.1打散分级机属动态分级设备，装机功率小、处理能力大；被打散后的物料20%--30%分级功能依靠上部风轮，70%—80%分级功能依靠下部锥体上的十二块扇形分级筛片完成机械筛分，入磨物料切割粒径2mm--3mm；通过调节主轴工作转速，可以将辊压机处理料量的50%—90%送入管磨机粉磨，打散分级机主轴转速越快，入磨料量越大，物料粒径越粗；根据配置的循环提升机输送能力有较大富裕量，对打散分级机筛板进行了改进，卡住粗颗粒使其返回稳流称重仓，小于900μm筛孔的物料进入管磨机；一般来讲，由于分级设备装机功率较低，配置打散分级机的粉磨系统电耗不高。1.1.2堆焊修复磨损严重的辊压机辊面，增大辊面对物料的牵制能力；修复辊压机侧挡板（侧挡板磨损后与双辊边缘实测间隙值达43mm，堆焊后安装恢复到＜2mm间隙；磨损后及堆焊修复的侧挡板见图3），以减少边部漏料；更换掉磨损的斜插板；此外，适当提高辊压机工作压力，由8.4MPa--8.7MPa调整至9.5MPa--9.6MPa，拉大斜插板开度，即采用“低压大循环”操作方式，合理增大辊压机系统物料循环量（辊压机主电机额定电流63.4A；改造后，运行电流由平均36A左右上升至48A左右，主电机出力由56.78%提高至75.71%），显著提高了预粉磨效果，挤压后的物料细粉量增加，为打散分级机有效分级创造了先决条件；1.2打散分级机改造前、后的入磨物料粒径改造前：打散分级机主轴转速440r/min--470r/min，入磨物料R900μm筛余25%--28%左右，R80μm筛余60%、R45μm筛余78%；由于粗颗粒物料较多，无法测出物料比表面积。改造后：打散分级机主轴转速500r/min--580r/min，入磨物料R900μm筛余4%--7%之间，R80μm筛余45%、R45μm筛余65%，测定其比表面积达到120m2/kg--125m2/kg。其中，大于900μm粗颗粒物料（筛余值）比改造前显著降低，粗料含量明显减少，分级后的物料更细，为后续管磨机水泥成品磨细与颗粒整形奠定了良好的基础；1.3开路管磨机技术参数1.3.1磨内各仓有效长度、研磨体装载量、衬板工作表面形状1.3.1.1一仓（粗磨仓）有效长度3.63m，占总有效长度比例的29.71%，研磨体装载量70t，填充率32.39%；采用曲面阶梯衬板，虽使用一年时间，但带球端厚度仍保持在115mmm—118mm，非带球端厚度45mm，能够满足对研磨体的提升要求；1.3.1.2二仓（过渡仓）有效长度2.45m，占总有效长度比例的20.05%，研磨体装载量47t，填充率30.93%；采用小波纹衬板；1.3.1.3三仓（细磨仓）有效长度6.14m，占总有效长度比例的50.24%，研磨体装载量123t，填充率31.62%；采用小波纹衬板，安装有三圈高度为650mm活化环；1.3.2管磨机存在问题分析与改进磨机配置的两道筛分隔仓板及出磨篦板均为同心圆状篦缝；第一、第二道筛分隔仓板进口端篦缝宽度均为6.0mm、出口端篦缝宽度均为8.0mm；第一道内筛板缝宽度2.0mm、第二道内筛板缝宽度2.5mm；出磨篦板缝宽度6.0mm（磨尾未安装料、锻分离装置）；隔仓板与出磨篦板缝堵塞后（见图5、图6），磨内通风不良、粉磨温度升高，导致研磨体表面粘附较严重（见图7表面粘附的钢球），不得不采取人工清理的方式，仍然是治标不治本，夏季停磨清理时间更长，不但维修人员工作量大，而且磨内温度高，存在较大的安全隐患；即使采用助磨剂洗磨，但维持时间不长，甚至还要加大助磨剂掺入量，势必会增加水泥生产成本；所以，要从根本上解决问题，必须对隔仓板及出磨篦板进行优化设计改进。管磨机运行过程中，受到筒体转速、衬板提升、通风以及研磨体运动轨迹等因素的影响，较粗颗粒向筒体中心部位移动，而细颗粒则分布于筒体外圆；中心部位则有通风、出料能力较强的优势，很容易导致出磨水泥细度跑粗。采取的改造措施：经多方考察用户与调研，最终采用了由江苏省徐州市恒越粉磨机械科技有限公司研发的“防磨防堵复合型隔仓板”及“防磨防堵型自清洁出磨篦板”与“料、风均匀分离”装置，既降低了磨内边、中部风速差，防止细度跑粗；又彻底解决了隔仓板及出磨篦板堵塞，始终保持磨内通风、过料顺畅；安装使用后，再未出现隔仓板及篦板堵塞现象。拆除三仓原配置高度为650mm的活化环，采用重新订制的高度为1250mm活化环（见图8），以扩大活化区域，有效提高其对细磨仓“滞留带”的活化效果。为了彻底消除开路粉磨系统成品水泥中存在极少量破损的研磨体及其它碎渣对施工过程产生的不利影响，在水泥入库工序安装了除渣、除铁装置，以确保成品水泥中无颗粒物。图5堵塞的隔仓板缝图6更换下堵塞的出磨篦板图7表面粘附较严重的钢球图8改进后的细磨仓活化环1.3.3磨内各仓研磨体级配虽然打散分级机经过改造，分级后的入磨物料粒径已显著降低，但考虑到窑系统所配置的篦冷机性能较差、出窑熟料难以达到急冷效果（慢冷环境下的C3S向C2S转变）而导致易磨性差（尤其夏季时更差，且熟料温度也高，这也是有窑系统的企业夏季水泥粉磨系统比粉磨站相同配置的粉磨系统产量低、电耗高的主要原因之一）；此外，混合材中配有易磨性很差的低碱钢渣以及煅烧煤矸石（其中未能达到透烧的一部分易磨性仍然较差）；综合考虑该系统工艺与粉磨材料理化特性等因素后，笔者在一仓研磨体级配中有意识的引入φ60mm钢球，采用四级级配，适当提高平均球径，增大粗碎能力，将易磨性差的粗颗粒物料卡在一仓进行粗研磨，进一步降低一仓物料颗粒粒径，为二仓良好过渡创造条件；磨内研磨体总装载量为240t，改造后各仓具体级配方案见表2、表3、表4：表2磨内一仓研磨体级配一仓（球）φ60φ50φ40φ30合计平均球径填充率3.63m6t16t22t26t70t40.3mm31.50%表3磨内二仓研磨体级配二仓（锻）φ18×18φ16×16φ14×14合计平均锻径填充率2.45m12t15t20t47t15.67mm30.8%表4磨内三仓研磨体级配三仓（锻）φ12×12φ10×12合计平均锻径填充率6.14m25t98t123t10.41mm31.62%由以上表2--表4中各仓级配可以看出：研磨体规格呈现逐仓变小的趋势，而且小规格钢锻配置较多，主要是由于磨机中的物料粒径逐仓减小，必须考虑增大细磨能力，在确保水泥成品粉磨细度（筛余或比表面积）的前提下，大幅度提高系统产量、降低粉磨电耗；按照上述级配及装载量配置，系统开机生产后，管磨机主电机运行电流在219A--221A（进相后）之间，达到额定电流值的90.53%。生产过程中，掺加3/10000液体助磨剂，以有效消除研磨体及衬板表面粘附，保持较高而稳定的粉磨效率。表5P.O42.5级水泥物料配比物料名称熟料烧矸石石灰石低碱钢渣脱硫石膏配比（%）806.4562.61.3.4系统改造前、后达到的技术经济效果系统改造前、后，生产P.O42.5级水泥技术经济效果对比见表6：表6系统改进前、后技术经济效果项目R80μm筛余（%）R45μm筛余（%）系统产量（t/h）粉磨电耗（kwh/t）改进前≤3.0≤15.816534.4改进后≤2.0≤13.519829.6改造后，生产P.O42.5级水泥（成品比表面积≥380m2/kg）系统产量由165t/h提高198t/h，增产33t/h，增幅20%；吨水泥粉磨电耗由34.4kwh/t降至29.6kwh/t，降低4.8kwh/t，降幅13.95%；按实际产量100万吨/年，改造后，年节电480万kwh，以平均电价0.60/kwh计算，节电效益达288万元，取得了显著的技术经济效果。2.JQ公司双闭路联合粉磨系统由辊压机+V型选粉机+双仓管磨机+O-sepa选粉机组成的双闭路水泥联合粉磨系统（工艺流程见图1）图1双闭路水泥联合粉磨系统JQ公司双闭路联合粉磨系统主、辅机配置见表7：表7JQ公司粉磨系统主、辅机配置及技术参数设备名称技术性能参数辊压机规格170-100，物料通过量458t/h--623t/h，主电机功率900kw（10kv）×2；稳流称重仓容量30t循环提升机中央链HBY1000-48.5m；电机功率132kw×2，提升能力900t/h—1000t/hV型选粉机Vx8820，带料能力160t/h—275t/h，选粉风量180000m3/h--280000m3/h，设备阻力1000Pa--1500Pa双旋风分离器Φ3550mm—2，处理风量180000m3/h—210000m3/h，设备阻力1000Pa--1500Pa循环风机铭牌风量240000m3/h，风压3500Pa，电机功率400kw管磨机Φ4.2×13m双仓，主电机（西安西玛）功率3550kw--（10kv）--额定电流251A，设计研磨体装载量240t，产