水泥粉磨系统优化探讨二

水泥粉磨系统优化分析与探讨邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会（100831）（连载二）三.现有粉磨系统存在问题及其改进1.磨前预处理系统辊压机挤压效果差:1.1入机物料粒度不均匀、水分偏大1.2称重仓容量小（或边壁粘料多）、实际运行仓位低、存料量少1.3称重仓下料管规格过小、管内料量少1.4称重仓下料管规格偏大、料压小1.5称重仓至辊压机之间垂直距离偏低、下料管内料压小1.6被挤压物料中细粉所占比例过多、运行辊缝小、运行压力低1.7称重仓至辊压机之间下料管壁粘附、料流断续不稳定1.8辊压机控制料流斜插板拉开比例小1.9辊压机侧挡板松动或磨损后间隙大、边缘漏料1.10动、静辊面磨损较严重未修复1.11辊压机设置压力值偏低1.12辊压机工作压力低（主电机运行电流偏低）等根据以上因素分析确认，可采取针对性技术措施解决。2.打散分级机分级效果差:2.1内筛板使用缝隙（宽度）尺寸偏大及破损、磨损未修复2.2打散盘衬板磨损严重未及时更换2.3内锥筒粘料及筛板破损漏料2.4环形通道杂物堵塞未及时清除2.5风轮磨损严重未及时更换2.6变频调速系统显示转速与实际转速不符等根据现场检查发现的问题，采取针对性处理措施。3.V形选粉机分级效果差（以分级后入磨物料比表面积160m2/Kg为例）:3.1系统中拉风量过大，导流板间风速过高，分级后入磨粗颗粒过多3.2入V形选粉机物料下料集中、料饼分散效果差，影响风选分级3.3管道磨损破裂，系统漏风3.4V选内部打散效果差,难以形成均匀料幕3.5V选内部导流板及旋风筒入口处积灰，导致风速不均匀3.6循环风机叶轮磨损严重3.7V选出风部阻力过大3.8物料风选分级路程与时间偏短等检查系统采取相应技术处理措施。VSK选粉机带有可调节旋转分离转子，其分级后的入磨物料粒径比V形选粉机分级粒径更小、颗粒更细、更均匀。4.管磨机系统:4.1仓长分配比例不合理目前运行的辊压机联合粉磨系统所用管磨机的公称长度一般多在10m-14.5m之间（14.5m及以上长度的磨机较少），本文以管磨机公称长度13m为例。配有打散分级机及内筛分装置的开路三仓高细管磨机，若磨内设置两道筛分隔仓板，其总有效长度约为12.25m左右，在磨内安装衬板、普通或筛分隔仓板时确定合理的仓长比例非常重要;根据企业所用熟料及混合材料易磨性与入磨粒度等因素综合考虑，在选择仓长时，一仓不宜太长、三仓不宜短（应占磨机总有效长度的50%以上），中间过渡仓一般在2.25m-2.75m左右取值即可。部分水泥企业开路或闭路粉磨系统产量不高的一个重要原因就是磨机仓长比例分配不合理所致。以西南地区ZY某单位2500t/d干法线为例，水泥制成采用由170-100辊压机（物料通过量458t/h-623t/h、功率900KWx2）+VX8821选粉机+Ф4.2x13m双仓管磨机（功率3550KW、设计装载量240t）+O-SePaN-3500高效选粉机（最大处理能力630t/h、产量210t/h、功率220KW）组成的双闭路联合粉磨系统.磨机一仓长度仅2.755m，占总有效长度比例的22.07%，由于分仓参数不合理，一仓有效长度偏短、有效容积偏小存料量少，时常出现磨头返料现象。尽管入磨物料较细(80um筛余35%、比表面积175m2/Kg左右)，P.O42.5级水泥台时产量也只达到155t/h（比表面积365m2/Kg）。笔者认为:带有打散分级机的三仓开路高细筛分磨,因入磨物料切割粒径在2mm左右，管磨机一仓的大部分功能被磨前预处理设备所取代，在充分满足一仓粗磨、二仓过渡及三仓细磨能力的前提下，各仓有效长度分配可参考采用以下分仓比例:〔17〕（生产中也有采用两仓高细筛分磨工艺的）L1=25%-28%LoL2=18%-20%LoL3=52%-55%Lo（1）L1、L2、L3-磨机各仓有效长度（m）;Lo-磨机总有效长度（约12.25m）。若是带有打散分级机的两仓闭路磨机（有效长度取Lo=12.5m），根据入磨物料粒度、易磨性、选粉机回料特征，应适当提高一仓粗磨能力及存料量，故不宜太短，建议参考采用以下分仓比例:L1=30%-35%LoL2=65%-70%Lo（2）若为带有V形选粉机或VSK选粉机的两仓闭路磨机(总有效长度取Lo=12.5m)，因入磨物料切割粒径在0.5mm且均匀，一仓不宜太长，以保持二仓有足够的细磨能力，建议参考采用以下分仓比例:L1=24%-28%LoL2=72%-76%Lo(3)若为带有V形选粉机或VSK选粉机的三仓开路磨机（总有效长度取Lo=12.25m），因入磨物料比表面积一般多在170m2/Kg-250m2/Kg之间，磨机一仓与二仓长比例可相同，若采用两道筛分隔仓板，内筛缝取值及研磨体尺寸应逐仓减小，以提高磨细能力为主，建议参考采用以下分仓比例:L1=20%-30%LoL2=20%-30%LoL3=50%-60%Lo(4)若是带有通过式预粉磨的两仓闭路磨机(总有效长度取Lo=12.5m)，应充分考虑一仓的粗处理能力，故一仓长度不宜太短，建议参考采用以下分仓比例:L1=35%-40%LoL2=60%-65%Lo（5）公称直径Ф3.0m及以上规格、公称长度13m的磨机分为两仓时，因磨头衬板、磨尾出料篦板及双层隔仓板约占据长度0.5m、磨内实际有效长度一般在12.5m左右。此外，使用不同的磨前分级设备，由于分级后的入磨物料切割粒径及均匀性不同，磨机分仓时的仓长比例取值也不一样。4.2磨内衬板及活化装置目前，在磨内使用的衬板，按其工作表面形状分类有十多种。随着管磨机规格的大型化，结合联合粉磨工艺系统入磨物料粒度特征，若要在磨内实现〝分段粉磨〞，需对各仓衬板工作表面形状进行优化配置。一般来讲，无论采用普通粉磨工艺或预粉磨、联合粉磨工艺（带打散分级机或V形选粉机、VSK选粉机）的管磨机，第一仓仍宜采用对研磨体提升能力较好的曲面阶梯、波纹阶梯或沟槽阶梯衬板，保证研磨体对物料有足够的冲击与粗碎（磨）及推料能力。无磨前预处理措施的两仓磨，第二仓应选用分级衬板，使研磨体在磨内实现自动分级（由隔仓板至磨尾方向研磨体由大到小自动分级）。通过式预粉磨或联合粉磨系统后续管磨机采用三仓开路高细磨配置时，磨机第二仓(过渡仓)宜选用大波纹或小波纹衬板、双U形衬板，在选用大波纹衬板时，波峰高度至少要高出衬板平均厚度的20mm-30mm，以增加对研磨体的摩擦提升能力;由于第三仓装载微锻，宜采用小波纹衬板，以增大衬板与研磨体之间的摩擦系数，促进对物料的细磨功能。但是，随着磨机直径增大，工作转速相对较慢，仅依靠衬板对微锻的摩擦与提升能力是远远不够的，最外层研磨体产生切向滑动将不可避免。磨内已形成的〝滞留带〞（或称管状带）将削弱研磨体细磨功能，降低粉磨效率，应根据第三仓有效长度设置3圈-6圈〝活化环〞（或称活化衬板，亦可错开安装），以消除〝滞留带〞引起的负面效应、激活微形研磨体粉磨能量，促使研磨体多作功。活化环有效高度（h）一般取磨机直径（D）的20%-30%（即h=20%D-30%D），高度过低则不能有效消除滞留带，活化效果差;活化环安装使用圈数则应根据磨机第三仓的有效长度，自隔仓板位置起至磨尾篦板之间，每隔1.25m-2.25m长度（5块-9块单孔小衬板距离）/设置一周圈，一般在有效长度1.50m-2.0m之间取值设置一周圈。通过式预粉磨或联合粉磨的两仓闭路磨，第一仓衬板宜采用曲面阶梯或波纹阶梯、沟槽阶梯衬板;第二仓内使用微锻，可选用大波纹或小波纹衬板，并设置活化环;如采用小钢球时，可用大波纹衬板或双U形衬板、螺旋沟槽衬板、大波形沟槽衬板。实际生产中，因衬板磨损严重导致粉磨效率降低应引起足够重视。YZ某单位由120-50辊压机+550/110打散分级机+Φ3.2x13m三仓开路高细磨组成的单闭路联合粉磨系统。磨机第一仓使用耐磨合金钢材质的曲面阶梯衬板，带球端（大头）厚度原始尺寸为110mm，磨机运行三年后，衬板带球端厚度磨损至60mm-65mm，减薄了45mm-50mm，导致衬板带球冲击高度降低，最外层钢球切向滑动严重，一仓粗磨能力变差，在设备工艺状况与水泥细度控制指标不变（P.C32.5级水泥80um筛余≤2.5%）的情况下，磨机台时产量由76t/h降至67t/h，台产降低幅度11.84%。后经拆除更换新衬板恢复带球高度，磨机产量又上升到76t/h-78t/h左右。由此可见，阶梯衬板带球端尺寸对一仓粉磨效率的影响非常显著,该技术参数在生产过程中不可忽视。走访中，笔者也曾经遇到三仓开路磨内第二仓、三仓所用小波纹衬板磨损后变为平衬板，衬板工作表面光亮如镜，仅能起到保护磨机筒体的作用，导致小钢锻与衬板间摩擦系数降低，产生切向滑动，研磨体几乎不作功，出磨水泥细度偏粗。将该仓衬板及时更换后，衬板与钢锻之间摩擦系数增大，出磨水泥细度恢复正常控制指标。所以，一旦衬板磨损到工作性能变差（摩擦系数变小）、提升球（锻）能力不足时，必须及时更换。否则，将会显著降低系统产量、增加电耗成本,得不偿失。4.3研磨体级配及填充率Φ3.0m及以上直径的管磨机磨内多使用普通双层或带有内筛板的筛分隔仓板，常用研磨体填充率一般在27%-33%之间，多在29%-32%左右选取。开路磨研磨体填充率自磨头至磨尾方向逐仓提高，以保持较高的细磨能力。填充率取值大时，应充分考虑磨机隔仓板、出磨篦板中心件（中心圆板）尺寸，直径较大的磨机因考虑磨内通风、散热、过料等因素，中心件设计也较大,以Ф4.2m管磨机为例，不同厂家制造的磨机中心件直径在Ф800mm-Φ1000mm-Φ1250mm左右。一仓填充率高时研磨体易向磨头进料端返吐或窜入隔仓板内，加剧内筛板磨损。为此，笔者建议:先将窜入的研磨体取出（可将永久磁铁块固定在木杆上吸出小研磨体），在不影响磨内通风的前提下，采用厚度12mm-15mm的钢板沿中心件外圆与篦板之间封焊，在确保所焊钢板强度的同时，均布切割出8mm-10mm缝隙过料即可，既能够有效分离钢球与物料，又可防止小球窜入，保持磨况稳定。以联合粉磨单闭路粉磨工艺系统后续为三仓开路管磨机为例，当磨前挤压后的物料采用打散分级机，入磨物料切割粒径2mm左右时，磨机一仓可用直径Φ60mm-Φ30mm四级配球;当分级筛板孔径偏大或磨损，入磨物料切割粒径2mm及物料易磨性较差、磨尾排渣颗粒较多时，一仓应引入直径Φ70mm球，采用四级或五级配球，平均球径一般在DCP42mm-48mm之间选取，以保证粗碎;当物料粒度小、易磨性较好时（若采用干粉煤灰混合材），一仓还可引入适量直径Φ20mm小球降低球间空隙率，平均球径可取DCP≤40mm，以强化粗研磨能力，为第二仓有效过渡创造条件。磨机第二仓为过渡仓，视筛分隔仓板内筛板缝尺寸取值，既可以用小钢球、也可用小锻。增大研磨体的总表面积对中等级（≥80um）颗粒进行有效研磨，为第三仓（细磨仓）磨细打好基础。生产过程中，应根据磨内各段物料的实际细度状况，采用直径Φ18mmx18mm、Φ16mmx16mm、Φ14mmx14mm、Φ12mmx12mm四级钢锻级配，或采用直径Φ20mm、Φ17mm、Φ15mm、Φ12mm四级小钢球级配，平均球（锻）径一般取DCP14mm-17mm，可基本满足过渡仓要求。第三仓为细磨仓，其有效长度及研磨体装载量一般占磨机总有效长度和装载量的50%以上;宜采用直径Φ14mmx14mm、Φ12mmx12mm、Φ10mmx10mm微锻三级级配或视出磨篦板缝尺寸引入直径Φ8mmx8mm微锻，平均锻径可取DCP10mm-12mm。带有V形选粉机或VSK选粉机的三仓开路磨系统，因入磨物料切割粒径在0.5mm左右，有95%甚至以上颗粒1.0mm，管磨机一仓功能由辊压机与静态分级设备全部取代，一仓可用四级或五级级配，平均球径一般取DCP22mm-26mm、二仓平均锻径可取DCP13mm-15mm左右、三仓可引入直径Φ8mmx8mm微锻，平均锻径宜取DCP10mm-12mm，增大对较细颗粒的进一步磨细能力，提高系统产量、降低粉磨电耗。配用V形选粉机或VSK选粉机的双闭路联合粉磨工艺系统