孫文東，王明治，高婷婷

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淺談高摻量粉煤灰水泥粉磨系統(tǒng)調(diào)試

Commission of High Content Fly Ash Cement Grinding System

孫文東，王明治，高婷婷

我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭為電用大量粉煤灰的半終粉磨系統(tǒng)進行討論。

1　系統(tǒng)工藝流程介紹

CHI拉法基與Seven Rings粉磨站采用的水泥粉磨系統(tǒng)均為天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司提供的半終粉磨系統(tǒng)，工藝流程僅在粉煤灰的喂料系統(tǒng)上存在區(qū)別，其系統(tǒng)工藝流程見圖1（以拉法基項目為例），系統(tǒng)配置見表1。CHI系統(tǒng)粉煤灰的喂料點如圖2所示，粉煤灰可以從磨頭與磨尾兩處喂入，而Seven Rings系統(tǒng)粉煤灰的喂料位置僅為磨頭。此系統(tǒng)為單選粉機、單風機的半終粉磨系統(tǒng)，輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)出的成品與球磨機產(chǎn)出的成品均經(jīng)過同一臺立式高效選粉機分選，選出的成品經(jīng)過收塵器收集送入成品水泥庫。

2　主要問題分析

兩套系統(tǒng)采用的工藝系統(tǒng)流程相似度極高，水泥原料配比情況也相近（見表2），水泥終產(chǎn)品控制的指標也相近，所以調(diào)試過程中遇到的問題基本相同。主要集中在以下幾個方面：

輥壓機使用功率較低。調(diào)試初期兩臺輥壓機的使用功率均在50%～60%，一般認為輥壓機的使用功率在75%～85%較為理想。

管磨機的效率較差。管磨機的力生產(chǎn)基本燃料，發(fā)電能力年增長率為7.3%。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，粉煤灰排放量急劇增加，給我國的國民經(jīng)濟建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。綜合利用粉煤灰，已成為我國經(jīng)濟建設(shè)中一項重要的產(chǎn)業(yè)政策，是解決我國電力生產(chǎn)環(huán)境污染與資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產(chǎn)所面臨的亟需解決的任務之一。經(jīng)研發(fā)利用，粉煤灰已在建工、建材、水利等部門得到了廣泛的應用。

在建材行業(yè)中，粉煤灰既可用作生料配料和水泥混合材，也可作為超細粉煤灰應用于拌制混凝土中，在國內(nèi)外水泥粉磨中均有生產(chǎn)高配比粉煤灰水泥的應用。粉煤灰的主要成分為CaO、Al2O3、SiO2，其顆粒為圓珠狀，孔洞率大，吸附性較強，顆粒間的摩擦力較小，既可以作為水泥粉磨的助磨劑使用，也可以作為水泥的混合材使用。GB/T1596-2005中將用于水泥混合材和混凝土摻合料的粉煤灰，按45μm篩篩余分為三個細度等級：Ⅰ級篩余≤12%，Ⅱ級篩余≤25%，Ⅲ級篩余≤45%。本文涉及的項目為印度CHI拉法基項目及孟加拉Khluna Seven

Rings水泥粉磨站項目，現(xiàn)針對其應效率通過出入磨物料的比表面積增進進行評價，兩臺磨機初期的比表面積增進均在50～60m2/kg左右，球磨機效果較差，在較高比表面積的粉煤灰（粉煤灰比表面積均在250m2/kg以上，甚至可以達到300m2/kg以上）喂入磨頭的情況下（CHI調(diào)試初期粉煤灰喂入磨頭），磨機效率更差。

系統(tǒng)產(chǎn)量較低。CHI水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量要求為210t/h、375m2/kg，Seven Rings水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)量要求為180t/h、380m2/kg。調(diào)試初期CHI的產(chǎn)質(zhì)量情況為180t/h、350～360m2/kg，Seven Rings產(chǎn)質(zhì)量情況為150t/h、370m2/kg，實際產(chǎn)質(zhì)量情況與要求相差較大。

隨著水泥半終粉磨系統(tǒng)的廣泛應用，輥壓機使用效率的重要性逐漸被業(yè)界認識，使用效率不僅決定了輥壓機小系統(tǒng)產(chǎn)出成品量的多少，同時也對球磨機的效果起到較大的作用。經(jīng)過輥壓機擠壓的物料內(nèi)部易產(chǎn)生微裂紋，可改善物料易磨性，進入磨機的物料更易粉磨。而球磨機的效果也制約著輥壓機的使用效率，球磨機的處理效果差，則會提升球磨機小系統(tǒng)的循環(huán)負荷。為控制磨機循環(huán)負荷則需要減少輥壓機系統(tǒng)進入球磨機的物料，通常采用降低輥壓機系統(tǒng)的使用風量或關(guān)小輥壓機喂料插板等手段，增加輥壓機系統(tǒng)內(nèi)細粉量，降低輥壓機效率。輥壓機與球磨機相輔相成，必須從兩方面著手，才能大幅提升系統(tǒng)產(chǎn)量。

國內(nèi)很多研究人員及機構(gòu)對粉煤灰的使用做過較為全面的分析。在同樣的粉磨時間下能產(chǎn)生較小的篩余或較高的比表面積，與生料或熟料配料粉磨基本不殘留于篩余，能夠提高細度、增加產(chǎn)量。在共同粉磨中，粉煤灰中細粉的襯墊作用使球磨機粉磨物料的能力降低，粉煤灰的加入使得磨機內(nèi)部物料流速過快，磨內(nèi)停留時間減少，影響球磨機的細磨效果，且易形成過窄的顆粒分布［1］。球磨機對進入其中的粉煤灰細粉的進一步粉磨則容易產(chǎn)生過粉磨現(xiàn)象，不僅會造成磨機內(nèi)部狀態(tài)惡化，引發(fā)糊磨現(xiàn)象，降低球磨機效率，還可能造成粉煤灰細粉由于進一步的粉磨發(fā)生顆粒形貌的破壞，進而導致水泥需水量提高，水泥使用性能變差等現(xiàn)象［2］。

圖1　單選粉機半終粉磨系統(tǒng)流程圖

表1　Seven Rings水泥磨與CHI拉法基水泥磨系統(tǒng)主機設(shè)備配置表

3　解決辦法

從現(xiàn)場反映的情況很難分清楚首要解決的設(shè)備運行問題，可以從制約因素入手尋找首要問題點。系統(tǒng)流程中輥壓機在前、球磨機在后，球磨機對輥壓機的制約較為突出，改善球磨機的效果會較大程度地促進輥壓機的使用效果。

表2　Seven Rings S水泥配比及CHI拉法基水泥配比

表3　CHI水泥磨粉煤灰喂料點出入磨物料取樣測定結(jié)果對比

3.1球磨機的調(diào)整

提升球磨機效率的辦法一般有兩種：機械方面調(diào)整和工藝控制方面調(diào)整。機械方面的調(diào)整主要集中在調(diào)整出磨篦板的開孔面積和活化襯板控制物料速度；控制方面則主要為調(diào)整球磨機通風風量的大小。

這兩個項目均為球磨機配備了活化環(huán)，并對活化環(huán)進行了封堵，CHI項目還對出磨篦板進行了部分封堵，這兩項工作結(jié)合球磨機通風量的調(diào)整有效提升了球磨機的粉磨效率。在物料狀況變化不大的基礎(chǔ)上，出入球磨機物料的比表面積差從50～60m2/kg提升到70～80m2/kg，甚至可達100～110m2/kg左右，這樣的球磨機效率在添加粉煤灰的情況下較為理想。

針對粉煤灰對磨機的影響，CHI項目將粉煤灰的喂料點由初始的磨頭喂料改為磨尾喂料，磨機的使用效果有較大提升（見表3）。

國內(nèi)有很多粉煤灰水泥粉磨方式的研究，如單獨粉磨后混料形式的分析探究［1］［4］、物料分開粉磨的二段球磨聯(lián)合粉磨形式的應用［3］等，研究表明，使用大比例粉煤灰水泥配料時，單獨粉磨的粉磨形式較共同粉磨更加節(jié)能，更加有利于水泥需水量等性能的改善。H.C.A.Nielsen研究中曾指出，對于粉煤灰含量高的水泥配料可以將粉煤灰和波特蘭水泥分開粉磨。這種先分選后粉磨的半終粉磨形式與單獨粉磨存在一定的共同點，先分選能夠避免粉煤灰細粉對磨機內(nèi)部狀況產(chǎn)生惡化影響，而選出的粗粉再入磨可抑制過粉磨，也有利于提升磨機內(nèi)部狀況，這種揚長避短的形式可以提高粉磨效率［2］。有資料表明，當水泥的比表面積＜360m2/kg時，粉煤灰與熟料共同粉磨的電耗更低，而水泥比表面積＞360m2/kg時，分別粉磨水泥的電耗更低。粉煤灰的粉磨特性因原料性質(zhì)而異，差別較為懸殊，所以不同現(xiàn)場可能出現(xiàn)不同的效果，具備條件的現(xiàn)場可以對粉煤灰的喂料點進行進一步的探究。

圖2　入V型選粉機喂料溜子接口布料示意圖

3.2輥壓機的調(diào)整

輥壓機使用功率的重要性在得到了認同的同時也困擾著很多水泥生產(chǎn)企業(yè)。輥壓機作為一種料床粉磨設(shè)備對物料條件十分敏感，喂料時物料離析、物料中細粉含量對輥壓機的使用會產(chǎn)生較大的影響。此外，輥壓機的使用壓力、輥子間隙也會對輥壓機使用功率產(chǎn)生很大的影響。研究數(shù)據(jù)表明，輥壓機粉磨熟料的投影壓強應在5 000kN/m2左右，這使不同的物料易磨性又有一定的變化。兩個項目分別對輥壓機的運行壓力進行了調(diào)整，兩個系統(tǒng)使用的輥壓機機械結(jié)構(gòu)均可適應較高壓力的工作狀態(tài)，調(diào)整較為方便。

輥壓機調(diào)整的難點集中于喂料物料的調(diào)整，主要為物料離析及物料密實度的調(diào)整，在CHI與Seven Rings兩個項目中對輥壓機的調(diào)整也集中于此兩點。

在CHI項目中對物料離析的調(diào)整主要為V型選粉機布料效果及小倉內(nèi)部的調(diào)整。如果V型選粉機存在布料偏向一側(cè)的情況，則會導致V型選粉機的選粉效率低下，分選效果較差，回到輥壓機小倉的物料細粉過多，輥壓機的擠壓效果及穩(wěn)定性變差。目前提升V型選粉機分選效果多采用入料口設(shè)置打散喂料裝置及喂料溜子改造為多點喂料的形式（見圖2，多點喂料溜子形式多樣，本文僅提供一種形式參考）等方法，小倉的調(diào)整則集中在V型選粉機落料點在輥壓機小倉的位置問題，很多現(xiàn)場由于V型選粉機回料點的位置導致物料在落入小倉后引起物料離析，在輥壓機使用中出現(xiàn)輥壓機兩側(cè)輥縫偏差大、易波動的現(xiàn)象。

在Seven Rings系統(tǒng)調(diào)整的過程中，輥壓機喂料的調(diào)整除V型選粉機布料的調(diào)整，還將部分選粉機分選出的粗粉分出一部分回到輥壓機小倉。這種調(diào)整可以在提升輥壓機系統(tǒng)用風量的同時，平衡輥壓機與球磨機的物料。

在經(jīng)過以上調(diào)整后，兩個系統(tǒng)的輥壓機使用功率均可達到甚至超過額定功率的85%，為系統(tǒng)產(chǎn)量的提升提供了保證。由于輥壓機的使用情況受物料的制約較大，所以不同的地點會存在一定的差異，在調(diào)整中也會存在區(qū)別。

圖3　雙選粉機半終粉磨系統(tǒng)流程圖

4　針對工藝系統(tǒng)的思考

目前國內(nèi)有大量的水泥粉磨系統(tǒng)在進行改造，最近幾年應用較多的改造系統(tǒng)為選粉機的半終粉磨系統(tǒng)，工藝流程圖見圖3。這種形式的粉磨系統(tǒng)的特點在于可充分挖掘輥壓機系統(tǒng)的能力，利用輥壓機系統(tǒng)的高效選粉機將輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)出的成品全部選出，可直接提升系統(tǒng)產(chǎn)量，降低輥壓機系統(tǒng)內(nèi)殘留的細粉和進入球磨機內(nèi)部的細粉量，進而保證輥壓機和球磨機較好的粉磨效率，另外這種系統(tǒng)便于輥壓機與球磨機系統(tǒng)的物料平衡。

在高摻量粉煤灰水泥的生產(chǎn)過程中，大比例的粉煤灰直接喂入磨機，輥壓機與球磨機物料的平衡較為困難。單選粉機的半終粉磨系統(tǒng)，輥壓機系統(tǒng)的物料控制不好極易導致球磨機系統(tǒng)物料過多，降低粉磨效率。另外，加入粉煤灰使單選粉機的負荷加大，降低了其分選效率。雙選粉機的半終粉磨系統(tǒng)則可較好地解決這些問題。筆者認為在高摻量粉煤灰水泥或者大量生產(chǎn)P·C32.5水泥的水泥粉磨系統(tǒng)，雙選粉機半終粉磨形式值得推薦，而在P·O42.5水泥的生產(chǎn)中，由于受限于水泥的需水量、流動度以及外加劑的適應性等水泥性能的要求，雙選粉機半終粉磨系統(tǒng)在一些地區(qū)不能充分發(fā)揮其特點，影響其應用推廣。

5　結(jié)論及建議

（1）半終粉磨系統(tǒng)的應用中，輥壓機與球磨機相輔相成，互相影響，在調(diào)試過程中，分清各個問題的相互制約關(guān)系以及根本所在，調(diào)整調(diào)試的先后順序可縮短調(diào)試過程。

（2）較高比表面積的粉煤灰喂入球磨機系統(tǒng)的喂料點建議為磨尾，以避免球磨機內(nèi)部流速過快以及細粉的襯墊作用，確保球磨機的粉磨效率。

（3）輥壓機的調(diào)整應通過系統(tǒng)分析，針對工作壓力、物料狀況進行全面分析，提高V型選粉機的分選效率，確保輥壓機運行穩(wěn)定，提升其使用功率。

（4）在追求高產(chǎn)的粉煤灰水泥及大量生產(chǎn)P·C32.5水泥磨，建議多采用雙選粉機的半終粉磨系統(tǒng)，以充分發(fā)揮輥壓機的潛力，最大化提升系統(tǒng)產(chǎn)量，降低能耗。

參考文獻：

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［2］羅帆.粉煤灰的粉磨特性試驗分析［J］.水泥，2014，（4）：17-20.

［3］張永輝.基于粉煤灰作混合材的水泥粉磨工藝［J］.新世紀水泥導報，2004，（6）：18-20.

［4］岳云龍，屈雅.粉煤灰水泥最佳粉磨方式的探討［J］.山東建材，1997，（4）：23-25.

中圖分類號：TQ172.44

文獻標識碼：A

文章編號：1001-6171（2016）01-0039-04

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收稿日期：2015-07-27； 編輯：孫 娟