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(山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

擠壓聯(lián)合開流磨系統(tǒng)作為輥壓機(jī)配套球磨機(jī)的水泥生產(chǎn)工藝，是目前已趨于成熟的工藝系統(tǒng)，由于采取了磨前預(yù)破碎，入磨物料細(xì)度與傳統(tǒng)工藝相比大大降低，通過“多碎少磨”，減輕了球磨機(jī)負(fù)擔(dān)，提高了水泥粉磨效率[1-2]。然而，由于粉磨效率涉及到設(shè)備及操作參數(shù)等諸多因素，要有效地提高整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，需綜合分析各種因素，并進(jìn)行全面優(yōu)化。

筆者通過對某公司水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定和水泥磨篩析曲線分析，對影響系統(tǒng)生產(chǎn)能力的因素進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，并進(jìn)行了生產(chǎn)驗(yàn)證。

1 系統(tǒng)運(yùn)行工況

某公司生產(chǎn)規(guī)模為10 000 t/d熟料，配套水泥粉磨系統(tǒng)采用擠壓聯(lián)合粉磨生產(chǎn)工藝和設(shè)備，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為100 萬t，工藝流程圖見圖1，主要設(shè)備見表1。

圖1 水泥粉磨系統(tǒng)工藝流程

序號設(shè)備名稱規(guī)格、型號參 數(shù)1穩(wěn)流稱重倉2 940×2 9402輥壓機(jī)HFCG140-80Q=220～320 t/h;喂料粒度:≤80 mm。3打散分級機(jī)SF600/140處理量:220～300 t/h。4開流水泥磨Φ 4.2 m×13 m,Ⅰ倉長3.82 m,Ⅱ倉長2.71 m,Ⅲ倉長6.0 m。Q=120～140 t/h;入料粒度:2 mm篩篩余<60%;入磨物料溫度:<100 ℃;研磨體裝載量:250 t;主電機(jī)額定功率:3 550 kW。

標(biāo)定時(shí)，磨機(jī)進(jìn)料總量約115 t/h，含輥壓機(jī)系統(tǒng)104 t/h(熟料+石膏+石灰石)和直接入磨機(jī)11 t/h的粉煤灰。水泥品種為P·O 42.5 水泥。質(zhì)量控制指標(biāo)為：比表面積>380 m2/kg，80 μm篩篩余<1.5%。進(jìn)料組成為：熟料80.0%，石膏5.5%，石灰石6.0%，粉煤灰8.5%。通過調(diào)節(jié)打散機(jī)分級風(fēng)輪轉(zhuǎn)速控制入磨物料的數(shù)量和細(xì)度，同樣對循環(huán)回到輥壓機(jī)的物料也起到控制作用。出磨水泥溫度為119.5 ℃，對磨機(jī)外殼進(jìn)行噴水冷卻，同時(shí)用帶有袋收塵的磨機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)對磨機(jī)進(jìn)行冷卻。

從中央控制室顯示數(shù)據(jù)來看，磨機(jī)電流220～225 A，功率3 028 kW ，電壓10 kV，功率因數(shù)為0.786，磨機(jī)轉(zhuǎn)速15.8 r/min。輥壓機(jī)固定輥在電流26.3～30 A(功率358～408 kW)、活動輥在電流21.7～23.7 A(功率295～323 kW)時(shí)運(yùn)行。

2 系統(tǒng)標(biāo)定

2.1 標(biāo)定方法

(1)在典型操作條件下，磨機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間，記錄數(shù)據(jù)，對輥壓機(jī)以及打散機(jī)回路系統(tǒng)采樣。取下列點(diǎn)處的樣品：①出輥壓機(jī)的物料；②打散機(jī)回粉；③輥壓機(jī)產(chǎn)品；⑤入磨物料。

(2)急停后，對磨機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢查和取樣。取軸向樣本11個(gè)，其中Ⅰ倉3個(gè)樣本，Ⅱ倉3個(gè)樣本，Ⅲ倉5個(gè)樣本進(jìn)行0.045～10.0 mm范圍的篩分分析。

2.2 輥壓機(jī)標(biāo)定結(jié)果

(1)由喂料量104 t/h與輥壓機(jī)功率692 kW，可算得輥壓機(jī)的單位功耗為 6.7 kW·h/t。按(1)式計(jì)算循環(huán)負(fù)荷率(CL)[3]。

(1)

式中：r——出輥壓機(jī)的物料細(xì)度，80 μm 篩篩余83.2%；f——出打散機(jī)的細(xì)粉細(xì)度，80 μm 篩篩余63.6%；b——回輥壓機(jī)的粗粉細(xì)度，80 μm 篩篩余95.2%。 計(jì)算得輥壓機(jī)的循環(huán)負(fù)荷率為163%，求得總進(jìn)料為170 t/h，輥壓機(jī)單位電耗為4.1 kW·h/t，這與一般情況下輥壓機(jī)電耗2.5～3.5 kW·h/t相比偏高。

一般而言，運(yùn)行狀況好的輥壓機(jī)工作功率大約是裝機(jī)功率的 60%～80%。該輥壓機(jī)的工作功率約為692 kW，而裝機(jī)功率為1 260 kW(2×630 kW)，只有裝機(jī)功率的55%左右。

(2)輥壓機(jī)的運(yùn)行情況穩(wěn)定，但活動輥與固定輥的輥間距較大；中心位置的機(jī)械限位塊存在著限制活動輥向固定輥運(yùn)動的現(xiàn)象。根據(jù)觀察，輥間隙在21～46 mm之間波動，意味著兩輥發(fā)生“傾斜”。其原因是：物料在輥表面分布不均；輥表面磨損；壓力補(bǔ)償未起作用；更嚴(yán)重的情況是輥出現(xiàn)機(jī)械故障(兩輥軸線不平行)。

(3)通過對輥壓機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品較粗，高于正常水平，且計(jì)算得到的輥壓機(jī)總效率較低，表明輥壓機(jī)負(fù)荷不足。其原因，主要是由于缺乏“壅塞式”進(jìn)料和輥壓較低造成的。

2.3 球磨機(jī)標(biāo)定結(jié)果

2.3.1 倉內(nèi)情況

磨內(nèi)各倉的情況見表2。

2.3.2 磨內(nèi)篩析曲線

在磨內(nèi)軸向取樣繪制篩析曲線，見圖2，樣本編號表示各倉取樣點(diǎn)。

2.3.3 結(jié)果分析

(1)出磨水泥 45 μm篩篩余為 8.7%，產(chǎn)品比表面積為 420 m2/kg，表明產(chǎn)品粒徑分布范圍相對較寬。

(2)將磨機(jī)喂料量115 t/h 和磨機(jī)功率3 028 kW換算成磨機(jī)單位電耗為26.3 kW·h/t，按所給比表面積計(jì)算得出的磨機(jī)效率很高，為 37.6 cm2/J，而系統(tǒng)的實(shí)際效率見表3，低于理論計(jì)算值。

表2 磨內(nèi)各倉的情況

圖2 磨內(nèi)篩析曲線

表3 粉磨系統(tǒng)效率計(jì)算

(3)由圖2可以看出，Ⅰ倉的作業(yè)效能較為理想。2.36 mm、1.18 mm和0.3 mm 篩篩余分別為0.1%、0.2%和1.5%，而最大允許值分別為1%、5%和20%。

(4)Ⅱ倉出料隔倉板的阻塞程度約為90%，主要是由陷在篩縫中的較小尺寸的物料造成的。而且從圖2可以看出，Ⅱ倉的粉磨效率較差，級配需調(diào)整。

(5)Ⅲ倉為開放式設(shè)計(jì)，磨機(jī)出口有3塊活化襯板和1個(gè)擋料環(huán)。使用這種襯板的有效性尚未得到證實(shí)，但會增加磨機(jī)電機(jī)所汲取的功率。擋料環(huán)的質(zhì)量可以用更多的研磨體代替，從而可提高粉磨效率。Ⅲ倉出料倉板堵塞情況嚴(yán)重，因此需定期清理Ⅱ、Ⅲ倉隔倉板篩縫，從長遠(yuǎn)來看，需考慮對Ⅰ倉、Ⅱ倉隔倉板和出口隔倉板重新設(shè)計(jì)，最好使用自清潔式、篩縫方位沿周向排列并帶有良好流量控制機(jī)制的隔倉板。

3 球磨機(jī)篩析曲線

2012年1月至4月篩析曲線匯總結(jié)果見圖3。

圖3 2012年1月至4月篩析曲線匯總

由圖3可以看出，Ⅰ倉篩余下降較大，說明Ⅰ倉破碎能力過剩。Ⅰ倉除承擔(dān)破碎作用外，還具有一定的粉磨作用，但是由于Ⅰ倉平均球徑大，粉磨效率相對Ⅱ倉和Ⅲ倉低，出倉物料偏粗，說明Ⅰ倉長度和裝球量足夠大或者偏大。Ⅱ倉篩余變化趨勢較小，說明Ⅱ倉粉磨效率較差，其級配需調(diào)整。主要原因是：① 裝球量偏少；② 倉內(nèi)鋼段分級不明顯甚至反向分級，造成粉磨效率下降。Ⅲ倉篩余變化趨勢基本正常。

從總體上看，磨機(jī)整體篩余變化趨勢不是很合理，Ⅰ倉破碎能力偏大，Ⅱ倉粉磨效率較低。從實(shí)際生產(chǎn)控制情況看，磨內(nèi)物料流速較快，磨音清脆，粉磨效率不高，水泥細(xì)度控制的穩(wěn)定性較差。

4 系統(tǒng)改進(jìn)

4.1 調(diào)整輥壓機(jī)工作壓力，更換打散分級機(jī)篩板

結(jié)合進(jìn)廠原材料的特點(diǎn)，將輥縫間隙從25～30 mm調(diào)整到20～25 mm，壓力從6～7 MPa調(diào)整至7～8 MPa，輥壓機(jī)的擠壓效果明顯提高。從實(shí)際生產(chǎn)看，出輥壓機(jī)料餅厚度均勻，成餅量上升，有效地提高了打散分級機(jī)料餅打散和分選效率[4-5]。

將打散分級機(jī)篩板更換為細(xì)篩板，篩網(wǎng)尺寸從8 mm下調(diào)為5 mm，從而將入磨物料細(xì)度從篩余65%以上下降為50%左右，為縮小磨內(nèi)鋼球直徑和進(jìn)行級配調(diào)整創(chuàng)造條件。

4.2 球磨機(jī)研磨體的更換和級配調(diào)整

調(diào)整前后研磨體級配見表4。針對磨內(nèi)球段磨損較快的問題，重新選擇了供應(yīng)廠家，更換為耐磨高鉻球段。

表4 球磨機(jī)研磨體級配調(diào)整

4.3 清掃球磨機(jī)隔倉板篦縫和更換隔倉板

(1)定期清理篦縫。要求充分利用水泥磨定檢時(shí)間或停磨的機(jī)會，對Ⅱ倉隔倉板、Ⅲ倉出料倉板篦縫進(jìn)行清理，以保持磨內(nèi)通風(fēng)和物料流速，避免過粉磨現(xiàn)象。

(2)將Ⅱ倉隔倉板更換為新型防堵塞隔倉板，其篦孔由直方型變更為弧形篩孔。從使用情況來看，效果良好。

5 改進(jìn)效果

(1)經(jīng)過改進(jìn)后，系統(tǒng)產(chǎn)量提高15%以上。

(2)2012年8月進(jìn)行了篩析曲線測定(生產(chǎn)P·O 42.5水泥)，結(jié)果見圖4。

圖4 調(diào)整后的篩析曲線

由圖4可以看出，對粉磨系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，篩析曲線更為合理。

(3)對粉磨系統(tǒng)調(diào)整前后的水泥顆粒粒徑分布和水泥物理力學(xué)性能進(jìn)行了對比分析，結(jié)果見表5和表6。

表5 調(diào)整前后出磨P·O 42.5水泥粒徑分布 %

表6 調(diào)整前后出磨P·O 42.5水泥物理力學(xué)性能

由表5可以看出，經(jīng)過調(diào)整，水泥磨系統(tǒng)的粉磨效率有所提高，水泥中0～3 μm顆粒含量下降3.43%，3～32 μm顆粒含量增加3.49%，水泥顆粒級配更為合理。由表6可以看出，水泥性能明顯提高，其中標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量下降0.4%，膠砂流動度增加13 mm，水泥的28 d強(qiáng)度略有提高。

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