水泥挤压联合粉磨系统增产节能措施

水泥挤压联合粉磨系统增产节能措施

我公司于2006年新上一条5000T／D 熟料生产线，粉磨系统配置Φ3.8m×13m(三仓、挤压联合)水泥磨一台，年产熟料200万吨，水泥80万吨（外销熟料145万吨）。其中2006年8月份水泥磨投产，在实际生产过程中遇到许多问题，直接制约产质量的发挥，后经过改造措施，问题得到了解决，产质量有了明显的提高。

1. 水泥挤压联合粉磨工作原理

物料由配料系统完成配料后进入稳流称重仓，在高料压的情况下进入辊压机由相对转向的两个辊子在液压系统的作用下对物料进行挤压，挤压后的物料（颗粒形态变小、颗粒本身出现微裂纹）被送入打散分级机在风选和筛选相互作用下，过粗物料被重新送入稳流称重仓，而将细度200--250㎡/kg的中间料选入球磨机，物料在磨机内当磨机回转时，研磨体由于离心力的作用贴附在筒体衬板表面，随筒体一起回转；被带到一定高度时，由于其本身的重力作用，像抛射体一样落下，冲击筒体内的物料。在磨机回转过程中，研磨体还以滑动和滚动研磨体与衬板间及相邻研磨体间的物料完成粉磨任务。将水泥成品粉磨到300--350㎡/kg。

表1 挤压联合粉磨系统主机设备

设备名称 稳流称重仓 辊压机 挤压力：3200kN, 主传动电机YRKK560—8 功率：N=500 kW×2 NE300—35.45—320，电动机：Y280S—4—75 功率：料饼链板提升机 N=75kW SF600/140,处理量：220~300t/h ,打散电动机：Y315S—8 功率：打散分级机 N=55kW、分级电机Y280S—6 功率：N=45kW Φ3.8×13m开流磨，生产能力：110t/h, 比表面积：300～320㎡/㎏,磨机转速：16.6r/min , 水泥磨 主电机功率：2500kW ,仓数3，研磨体装载量：180 t中心传动，双滑履支撑 磨头袋式收尘器PPW96—7 离心通风机G4—73№11D 磨尾袋式收尘器PPW96—5 离心通风机9—26№11.2D 风量：27953m/h 全压：2763Pa 3主要配置及参数 稳流称重仓 Φ3340×2900,储量：20t HFCG140-80, 处理量：245~365t/h 喂料粒度：≤80mm 总处理风量：40000m/h 过滤面积：672m 风量：47427m/h 全压：3986Pa 处理风量：26000m/h 过滤面积：480m 323321

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联合粉磨系统的优点是入磨粒度很细，没有粗颗粒，有利于对球磨机结构的改造，同时可以提高产量，降低电耗。

2. 系统配置和工艺流程

粉磨系统的主机配置见表1，工艺流程见图1.

料 水 稳 饼 打 细 成 泥 喂 流 辊 链 散 粉 水 品 输 除 料 称 压 板 分 泥 送 尘 系 重 机 提 级 磨 系 器 统 仓 升 机 统 机

图1 挤压联合粉磨系统工艺流程

3、存在问题

3.1 产量低及电消耗高

随着水泥新标准的实施，为了确保水泥强度，细度指标由80µm筛余≤4.0%下调到≤1.8%，后改为45µm筛余≤17%。调整后台时产量由120t/h下降到114t/h，电耗由33Wh/t上升到38kWh/t。

表2磨机级配调整前后80µm筛余细度比较值

M 0.0 技% 25.0 22.7 21.1 20.1 20.7 20.6 19.0 16.4 14.3 13.8 13.1 14.0 10.7 改M 7.5 前 % 9.2 m 0.0 技% 25.0 22.9 21.5 20.2 19.0 18.1 18.3 16.2 14.1 13.6 13.2 13.0 11.3 改m 7.5 后 % 10.2 9.2 8.3 8.0 7.8 7.4 6.0 5.5 4.7 4.6 4.2 3.9 备注：上图中M代表由磨头至磨尾各取样点的位置其中3.5M、6.0M处为隔仓板，%代表80µm筛余细度。

8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 出磨 8.2 0.5 8.2 1.0 8.1 1.5 7.6 2.0 7.5 2.5 6.3 3.0 6.0 4.0 4.9 4.5 4.7 5.0 3.8 5.5 3.8 6.5 7.0 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 出磨 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 4.5 5.0 5.5 6.5 7.0

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3.2研磨体级配不合理

为了确定研磨体级配的合理性，采用生产中突然停磨检测磨内物料80µm筛余细度（见表2）的方法，分析仓内粉末效率，并绘制筛析曲线（见图2）。从曲线图可以看出，磨机一仓后半部分筛析曲线逐步走高呈凸状，显示一仓物料流速过快，研磨能力不足。另外二仓与三仓隔舱板前后的筛余值相差较大，说明隔仓板处堵塞严重。

3#磨筛余曲线技改前技改后302520151050123456710111213141516171819202122232425沿磨机轴向每0.5米

图2 80µm筛余曲线分析

3.3 出磨水泥温度高、细度达不到控制指标

投产初期磨机达不到质量控制目标45µm筛余≤17%，常因研磨导致磨内温度高糊磨严重时需停机处理且因出磨水泥温度高（140℃）造成石膏脱水，出现假凝现象，影响水泥的可塑性。

3.4 中间仓冲料导致料饼提升机频繁压死

为达到质量控制目标，采用增加循环负荷率的办法，降低打散机转速，转速调节过低后致使回粉中细粉含量偏高，经常造成中间仓冲仓，瞬间经辊压机下料过大导致料饼提升机噎死，料斗变形，每次需停机处理约6个小时。

3.5 辊压机震动

因球磨机是开流磨，成品比表面积达不到质量要求，为此，采用提高辊压机压力，增加循环负荷率，降低人磨平均粒径的措施。这样，造成辊压机粉料过多，产生振动。

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3.6 混合材水份大，致使打散机上部结块，经常堵塞入磨下料管

我厂采用附近瑞平电厂炉渣作混合材，因路途近，水份无挥发，（水份20%）导致经挤压后的料饼粉尘及水蒸汽吸附在打散机顶部形成结块，结块过大后掉落在打散机外锥体，经常造成锥体下部及入磨下料管堵塞，每次需停机处理约1.5小时。

3.7喂料不稳，粉煤灰称频繁冒料

我公司粉煤灰库为原石膏库改造，库内没有均化斜槽，粉煤灰在库内随库位的深浅及料压作用状态不一至，导致粉煤灰称下料时经常冒料，严重影响产量及质量的发挥。

3.8物料水份大，磨头收尘器糊袋，堵塞严重

由于物料水份过大，导致经挤压后的物料粉尘及水蒸汽经负压风吸附在收尘器滤袋上，长时间运行后形成结块堵塞收尘器锥体，严重影响收尘效果，造成辊压机振动、中间仓冒灰等现象。

4、技改措施

4.1 降低打散机风轮转速和减小筛板孔径

打散分级机是靠风选和筛选相结合的方法来实现对物料分级的，由于物料性质的变化，分级效果难以达到平衡稳定。为此，我们采用降低打散机风轮转速，减少风选作用，相对增加筛选比例。经过一段时间的实验探索（调整风轮转速为340rpm、320rpm、300rpm、280rpm、260rpm和240rpm），发现转速控制在260rpm-- 280rpm效果最佳。同时对打散机锥体下部的筛板进行改造，把孔径8mm×25mm改为6mm×25mm，并将上部筛板每隔2块用盲板进行蒙闭以改善筛选效果，控制 料饼提升机电流在70—75A 效果最佳。改造后，从卸料口卸出的粗粉中细粉含量明显减少，既提高了物料的稳定性，又解决辊压机的振动问题。技改前后入磨物料筛析对比见表3。

表3 技改前后入磨物料筛余值对比

筛径 技改前 技改后 0.9mm 18～21 14～16 0.08mm 45～50 35～40 0.045mm 25～30 23～26 4.2提高打散机内锥体挡料筒高度及增加磨内喷水装置

为解决细度不易控制及磨内温度高的问题，我们首先考虑采用降低入磨平均料度方法，并根据打散分级机风选和筛选相结合的工作原理提高打散机内锥体挡料筒高度，降低了风选功能。通过调节实现了入磨平均料度下降3%--5%（80µm）。

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同时，我们在一仓、三仓根据对磨内温度的在线监测加装了由PLC控制的磨内雾化喷水系统（磨头温度＞50℃，喷水开始，＜50℃时停止喷水并开始喷气保持管路畅通。磨尾温度＞115℃时，开小水量、＞120℃时开中水量、＞125℃时开大水量、＜115℃时停止喷水并开始喷气保持管路畅通。）降低了出磨水泥的温度，减少了磨机糊磨次数。

4.3 加装冲料控制装置，杜绝料饼提升机噎死问题

根据多次料饼提升机噎死时电流曲线测得临界电流为80A. 我们在中间仓下部棒闸上部安装一套由电磁阀控制气动翻板阀的控制系统。通过对料饼提升机的电流进行在线监测，当达到77A时由PLC发出命令关闭气动翻板阀待料饼提升机电流下降至70A时开启气动翻板阀，杜绝了因冲料导致料饼提升机噎死的问题。技改前后料饼提升机运行状况对比表见表4.

表4 技改前后料饼提升机动行状况对比

项目 日 期 2007.4.25 2007.6.11 2007.7.16 技改前 2007.8.12 2007.8.23 减速机壳体断裂 噎死、料斗变形4个，原2008.4.14 技改后 关闭。 至今 因为电磁阀坏，没有及时4.5小时 噎死、料斗变形6个 噎死、料斗变形3个其中19小时 6小时 料饼提升机运行状况 噎死、料斗变形4个 噎死、料斗变形7个 噎死、料斗变形3个 处理时间 5.2小时 6小时 6小时 4.4调整辊压机压力

辊子压力太高还会增加其磨损程度，产生掉块，影响设备运行，增加生产成本。根据实践证明，辊子压力控制在6.5～7.0MPa效果较好。生产中要重点加强辊面的检查和补焊，确保辊面经常处于良好的工作状态，同时应加强对液压系统的检查和维护(若油路不畅、加压阀和卸压阀有堵，应及时清堵；如润滑油不清洁，要及时更换。其二要检查氮气储能器的氮气囊，如损坏要及时更换或维修，保证两辊的间隙正常)。确保在辊压机遇到金属等大块物料时能及时卸压以保护电机及辊面不受损伤。

4.5 调整斜插板及侧护板的位置

在预粉磨系统中，辊压机沿辊子轴线形成的作用力是中部高两侧低，因此辊

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压后的产品其颗粒分布情况就有差异，中部细而两侧比较粗。从研究部门在辊压机试验中得到的数据（见表5）可以清楚看到，中部和两侧物料细度的差别还是比较大的，侧边的料>5mm粒径在20%以上，而中心料中100%的料<2mm（从表4中混合料和各分料的颗粒平衡计算，中心料大约占40%，其余料占60%）。因此调节侧护板的位置很关键，当侧护板磨损严重或者过松时，未经挤压的物料会从辊子两侧通过，产生严重的边缘效应，循环负荷增大。生产中定期检查侧护板位置，必要时要通过调节顶杆，以保证侧护板能紧贴辊子侧面，减少边缘效应。同时应及时调节斜插板的距离，辊压机需要物料在粉磨腔内形成料床，通过物料之间的相互挤压起到粉磨作用，不仅减小了粒径，而且颗粒还出现了微裂纹，提高了易磨性。辊压机对物料的作用力较高，最高可达200MPa.因此及时调节斜插板的距离起到控制料层宽度、厚度及料压的作用，生产中应适当加大斜插板的中心距离（小于原始辊缝时，物料没有受到挤压，过大则引起液压缸动作大辊压机跳停。）提高辊子的挤压效果。

表5 辊压前后的粒度组成

粒径/mm 辊压前/% 左侧料 中左 辊压后/% 中 中右 右侧料 混合料/% >30 21.0 >5 70.0 23.0 3.6 5.5 25.0 12.6 <2 15.0 61.5 61.0 100.0 2.0 56.0 73.0 <0.09 1.1 12.0 19.0 25.0 22.5 12.7 17.5 F80 25.0 4.0 1.54 0.8 1.6 4.0 2.7

4.6加装定时振打及断料控制装置

根据炉渣水份大，导致结块堵塞入磨下料管的现状，我们在打散机顶部左右两侧安装两台0.75KW振打电机，并由PLC控制每3分钟振打一次，降低了结块粒度，同时在入磨下料管处安装了由感应开关控制的断料报警控制系统，彻底杜绝了堵塞问题为稳定生产提供了有效保证。

4.7 稳定喂料量

针对粉煤灰称的冲料现象，既影响操作又影响产质量。为此，我们在粉煤灰下料口处设计一个溢流缓冲箱。当发生冲料时，多余的物料集中到缓冲箱，冲料过后，压力降低，缓冲箱内的物料在重力的作用下自行喂料，提高了喂料的稳定性。溢流缓冲箱示意见图3.

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粉煤灰库

分格轮 溢流缓冲箱

电子皮带称

图3 溢流缓冲箱示意

4.8 改造收尘器结构及调节控制参数

运行阻力是除尘器的一项重要性能指标。一台高性能、运转良好的脉冲袋式除尘器,不仅除尘效率高,而且运行阻力应保持在1500Pa以下。如果脉冲袋式除尘器清灰时不能将粘附在滤袋上的粉尘有效去除,粉尘在滤袋外表面逐渐堆积堵塞而糊袋,不仅使滤袋容易破损,而且使除尘器的运行阻力增高,除尘风机的运行负荷加大,造成运行费用增加。当脉冲袋式除尘器处理高温、高湿的气体时,如果运行中气体温度低于露点,水汽就会冷凝结露,使滤袋受潮,大量粉尘黏附在滤袋表面,堵塞滤袋的孔隙,并且喷吹压缩空气也无法清除,造成滤袋糊袋。产生糊袋的除尘器清灰功能失效,阻力过大,运行状况恶化

针对由于物料水份过大，导致收尘器滤袋糊袋及结块堵塞收尘器锥体问题。我们首先在原收尘器各室增加了一套脉冲振打控制系统，将原脉冲振打时间（各室之间的脉冲间隔时间）5分钟调整为每3分钟振打一次，加大了脉冲次数及正压风量，同时将原滤袋改为防潮湿形滤袋，延长了滤袋的使用寿命。针对结块堵塞收尘器锥体问题，分析主要原因是结块过大后，收尘器下部斜曹风量小结块运送不走引起锥体堵塞。我们将原斜曹更换为同等能力的螺旋绞刀，彻底解决了这一问题。

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4.9 优化研磨体级配及分析判断的几种方法 4.9.1 根据磨机产量和产品细度进行检验分析

（1）当磨机出现产量低、产品细度粗时，说明研磨体装载量不足或研磨体磨耗太大，此时应添加研磨体。

（2）当磨机出现产量高、产品细度粗时，说明磨内研磨体的冲击力太强，研磨能力不足，物料的流速过快所致。此时应适当减少大球，增加小球和钢段以提高研磨能力，同时减少研磨体之间的空隙，使物料在磨内的流速减慢，延长物料在磨内的停留时间，以便得到充分的研磨。

（3）如磨机出现产量低、产品细度细时，其原因可能是小钢球太多、大钢球太少而造成的。磨内冲击破碎作用减弱，而相对研磨能力增强。

（4）若磨机产量高、产品细度又细时，说明研磨体的装载量和级配都是合理的。

4.9.2 根据磨音判断

在正常喂料的情况下，一仓钢球的冲击较强，有哗哗的声音。若第一仓钢球的冲击声音特别洪亮时，说明第一仓钢球的平均球径过大或填充率较大；若声音发闷，说明第一仓钢球的平均球径过小或填充率过低了，此时应提高钢球的平均球径和填充率。第二仓正常时应能听到研磨体的唰唰声。

4.9.3 检查磨内物料情况

在磨机正常运转、正常喂料的情况下，根据生产经验，球仓中的钢球应露出半个钢球于料面上。如钢球外露太多，说明装载量偏多或钢球平均球径太大；反之，说明装载量偏少或钢球平均球径太小。在细磨仓，研磨体应以覆盖着10-20mm的薄料层为宜。若盖料过厚，说明研磨体装载量不足或研磨体尺寸太小。

4.9.4 根据筛析曲线判断

研磨体级配合理、操作良好的磨机，其筛析曲线的变化应当是：在第一仓比较陡，靠近卸料端应平滑下降。如曲线中出现斜度不大或有较长的一段接近水平线，则表明磨机的作业情况不良，物料在这一段较长距离过程中细度变化不大。其原因可能是研磨体的级配、装载量和平均球径大小等不合适，应适当改变研磨体级配或清仓剔除碎、小球段；如果隔仓板前后的筛余百分数相差很大，说明两仓能力不平衡，此时应首先检查隔仓板篦孔宽度是否符合要求，若过宽且超过规定数值2mm以上时，即应更换或堵补；若有堵塞现象，应剔除堵物。也可能由于磨机各仓的长度比例不当，前后仓破碎与研磨能力不匹配。先调研磨体的级配、装载量和平均球径，若无效，则应改变仓的长度、比例。

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4.9.5 确定研磨体补充量的方法

（1）用单位产品的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年产量）乘以磨机阶段产量；

（2）用单位时间的研磨体磨损量（同类研磨体年耗量/磨机年运转时间）乘以磨机阶段运转时间；

（3）在必要的空磨后停磨，测量磨内球（段）面距磨机中心线的高度除以磨机有效内径可简易算得当时的填充率，与原配球时填充率对比，计算补球量。 此外还有根据空磨时的主电动机电流表值与经验值比较确定研磨体补充量等多种方法。以上的各种方法事实上都有一定的局限性，这是因为磨机的运转过程是一个不断变化的复杂过程，影响因素很多，容易出现判断失误而造成盲目补球，反而影响磨机的产量。因此，管理较好的水泥企业是采用定期清仓的传统办法。

球磨机的粉磨工艺实际是一个复合工艺，它集细碎、粗磨和细磨于一体，采用隔仓板来分割，并依靠不同的衬板、不同规格的研磨体和填充率来适应不同的工艺需要。但是处在同一个速度、同一个筒体直径下面，不可能得到最佳的配置，而当球磨机碰到进入的物料的细度过小时，就浪费了粉磨功耗及电耗。前期我们对打散机及辊压机系统设备的改造，使入磨物料的平均粒径大为降低，同时根据入磨物料微粉多的特点，重新调整研磨体级配，取消一仓Φ60mm的大球加入Φ30mm、Φ25mm的钢球，大幅度减小研磨体规格，在同样装载量的情况下，大大增加了研磨体的研磨表面积；一仓平均球径从Φ41.3mm降到Φ36.9mm并对二仓与三仓隔仓板的进行清堵。通过做筛析曲线分析（见图2），证明研磨体级配更趋于合理，产品的比表面积和台时产量均有明显提高。技改前后磨机工艺技术参数见表6、表7。

表6 技改前磨机工艺技术参数

项目 有效仓长/m 衬板形式 研磨体级配/t 一仓 3.25 阶梯 Φ60:7.0,Φ50:11.0,Φ40:18.0 Φ30:18.0 总装载量/t 平均球径/mm 填充率/% 54 41.3 29

30 二仓 2.5 波形 Φ18×18:13.0 Φ16×16:13.0 Φ14×14:14.0 40 31 86 三仓 6.5 波形加活化衬板 Φ12×12:20.0 Φ10×10:66.0

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表7 技改后磨机工艺技术参数

项目 有效仓长/m 衬板形式 研磨体级配/t 一仓 3.25 阶梯 Φ50:11.0,Φ40:18.0 Φ30:22.0Φ25:4.0,， 总装载量/t 平均球径/mm 填充率/% 55 36.9 29

30 40 31 86 二仓 2.5 波形 Φ18×18:13.0 Φ16×16:13.0 Φ14×14:14.0 三仓 6.5 波形加活化衬板 Φ12×12:20.0 Φ10×10:66.0 通过以上一系列的整改措施，特别是椐据挤压联合粉磨系统中各台设备的工作原理对其性能进行优化，产质量有了明显的提高。但现实生产中应根据各厂的原材料状况、产质量控制指标及设备现状进行实地分析、实践，方能为增产节能提供有效保证。

2009年11月6日

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参 考 文 献

[1] 李淑铭《水泥粉磨新工艺新技术新标准实用手册》宁夏大地出版社，2004年

[2] 杨永良 《水泥粉磨系统常见故障与措施》 水泥杂志，2008年11月 [3] 王孟军、左玉梅、赹新林 《挤压粉碎机对辊使用周期的研究》 水泥工程，2006年3月

[4] 赵乃仁 《辊压机粉磨过程运行机理的探讨及其系统分析》 水泥杂志，2007年1月

[5] 李海涛·郭献军·吴武伟 《新型干发水泥技术与设备》 化学工业出版社 2005年9月

[6] 沈威·黄文熙·闵盘荣 《水泥工艺学》 武汉理工大学出版社 1990年7月 [7] 张少明 《粉磨系统中高效选粉机的研究与应用》南京工业大学粉体工程研究 2009年11月

[8]段学锋 《高效选粉机参数控制》 中国水泥技数网 2009年5月

[9]孙为娟 《研磨体的填充流 ·级配判断与补充量的方法》 水泥商情网 2007年10

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附 录

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致 谢

该文的完成是洛阳理工学院老师辛勤培育的结果，在论文的设计及写作过程中得到了指导老师的多次指点并亲自修改、批注，引导我解决了许多实际问题，凝入了他大量的心血，在此瑾向培育过我的老师及洛阳理工学院表示衷心的感谢！

致谢人签名： 吴现伟

2009 年 11 月 20 日

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