李維興

水泥半終粉磨系統(tǒng)的優(yōu)化和質(zhì)量改善

Optimization and Quality Improvement of Cement Semi-finishing Grinding System

李維興

水泥半終粉磨系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低、電耗高、水泥需水量大等問題，通過采取一系列的工藝優(yōu)化和操作改進(jìn)措施，在系統(tǒng)提產(chǎn)降耗的同時(shí)，初步解決了半終粉磨系統(tǒng)需水量偏高的問題，改善了水泥性能，滿足了客戶的使用需求。

半終粉磨；提產(chǎn)降耗；需水量；工藝調(diào)整

我公司水泥磨于2012年投產(chǎn)運(yùn)行，是三臺(tái)配置相同的半終粉磨系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中出現(xiàn)磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏低、電耗高、水泥需水量大等問題，通過針對性的改造，取得了較好的效果，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量大幅提升，電耗下降，水泥性能逐步改善。

1 工藝流程及主要設(shè)備參數(shù)

水泥粉磨系統(tǒng)供料來自配料站和粉煤灰（礦渣粉）庫，配料站有熟料、石膏、礦渣、石灰石庫，各種物料經(jīng)皮帶秤計(jì)量后，由皮帶機(jī)和提升機(jī)輸送至輥壓機(jī)穩(wěn)流倉。粉煤灰（礦渣粉）通過轉(zhuǎn)子秤后經(jīng)提升機(jī)、斜槽直接加入水泥磨磨頭溜管處。

輥壓機(jī)擠壓出來的料餅經(jīng)循環(huán)提升機(jī)至V型選粉機(jī)進(jìn)行粗選，粗粉由V型選粉機(jī)下部出口排出，經(jīng)輥壓機(jī)穩(wěn)流倉回輥壓機(jī)繼續(xù)擠壓。出V型選粉機(jī)的含塵氣體作為組合式高效選粉機(jī)的分選風(fēng)，含塵氣體中的細(xì)粉經(jīng)高效選粉機(jī)分選后進(jìn)入成品，粗粉經(jīng)選粉機(jī)分選后經(jīng)粗料管收集后進(jìn)入水泥磨。

進(jìn)入球磨機(jī)的物料由高效選粉機(jī)分選下來的粗粉和粉煤灰（礦渣粉）組成。粗粉由兩部分組成：一部分是出磨水泥經(jīng)高效選粉機(jī)分選后的粗粉，另一部分則是由V型選粉機(jī)帶進(jìn)來的含塵氣體中的粗料。出磨物料經(jīng)提升機(jī)、斜槽輸送至高效選粉機(jī)進(jìn)行分選，成品經(jīng)主袋收塵器收集后經(jīng)輸送設(shè)備進(jìn)入水泥成品庫，粗粉則經(jīng)過翻板閥、沖擊流量計(jì)后重新回磨。主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)見表1，工藝流程見圖1。

2 水泥磨系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1 磨尾收塵器集灰直接進(jìn)入成品

該系統(tǒng)磨內(nèi)通風(fēng)主要是靠磨尾收塵風(fēng)機(jī)擋板開度來調(diào)節(jié)控制，收塵器回灰直接進(jìn)入出磨提升機(jī)。在回灰下料點(diǎn)安裝取樣器，在系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，測定風(fēng)機(jī)擋板不同開度時(shí)回灰下料點(diǎn)樣品的比表面積和細(xì)度。以生產(chǎn)P·O42.5水泥為例，結(jié)果見表2。

圖1 工藝流程圖

表1 水泥磨系統(tǒng)主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)

表2 磨尾風(fēng)機(jī)擋板不同開度回灰取樣數(shù)據(jù)

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)擋板開度需要根據(jù)磨內(nèi)通風(fēng)和物料流速情況調(diào)整，擋板開度以30%～50%為宜。通過對以上數(shù)據(jù)和成品水泥的質(zhì)量對比分析，收塵回灰可以滿足成品的質(zhì)量要求，遂將回灰下料點(diǎn)直接改入水泥成品斜槽。改造后，磨機(jī)收塵直接進(jìn)入成品，經(jīng)計(jì)算，收塵回灰量為6～8t/h，提高了臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，同時(shí)減少了出磨提升機(jī)的負(fù)荷。2.2 礦渣粉摻加點(diǎn)的改進(jìn)

系統(tǒng)礦渣粉的摻加，原有工藝流程是：礦渣粉入庫后，通過庫底轉(zhuǎn)子秤計(jì)量，經(jīng)提升機(jī)和斜槽輸送，從水泥磨頭溜子加入。公司正常生產(chǎn)使用S95級(jí)礦渣粉，其比表面積≥400m2/kg，從運(yùn)行的角度綜合考慮，如此高比表面積的礦渣粉進(jìn)入磨機(jī)會(huì)加重過粉磨現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場工藝布置，增加一段斜槽，將摻加點(diǎn)改入磨尾提升機(jī)，減少了磨機(jī)一部分負(fù)荷，進(jìn)入高效選粉機(jī)后直接選入成品。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，礦渣粉的摻加比例和摻加量，要從成本收益角度綜合考慮，要根據(jù)配料成本和售價(jià)對比來確定最適宜摻加量。

2.3 熟料倉離析的解決方案

公司有2個(gè)熟料庫，每個(gè)庫底通過下料閥控制，經(jīng)皮帶和提升機(jī)輸送進(jìn)入熟料鋼倉。熟料鋼倉下三臺(tái)熟料皮帶秤上物料離析較為嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)可從皮帶秤上直觀看到各磨粒度相差很大，造成三臺(tái)輥壓機(jī)功效高低不均，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量偏差很大。入鋼倉有兩個(gè)溜子，溜子入料點(diǎn)不在中心點(diǎn)，進(jìn)入鋼倉的熟料自然堆積狀態(tài)下，形成大致似“M”型的堆積形態(tài)，熟料中的粗顆粒向中心和鋼倉內(nèi)壁集中，在三臺(tái)磨運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生了各熟料秤物料粗細(xì)不均的情況，造成輥壓機(jī)功效和磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量差異明顯。

針對上述問題，對熟料鋼倉入料溜子進(jìn)行改造，將兩個(gè)溜子合并在一起，形成“V”字型，合并后進(jìn)入中心下料點(diǎn)。在內(nèi)部入料溜子口80cm處增加撒料裝置，使得熟料庫內(nèi)熟料分布有明顯改善，經(jīng)運(yùn)行觀察，物料離析改善明顯，三臺(tái)磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量趨于一致。圖2為熟料倉入料點(diǎn)及內(nèi)部改造。

2.4 解決輥壓機(jī)功效偏低問題

輥壓機(jī)功效的發(fā)揮是制約臺(tái)產(chǎn)提高的主要因素。運(yùn)行中輥壓機(jī)功效低，只有額定功率的50%左右，穩(wěn)流倉經(jīng)常出現(xiàn)空倉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定倉壓。輥壓機(jī)擠壓效果差，輥壓機(jī)出料2mm以下顆粒不足60%，輥壓機(jī)做功有待提高。通過改善入輥壓機(jī)物料粒度、改造輥壓機(jī)稱重倉、改造V型選粉機(jī)內(nèi)部提高效率等，輥壓機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性得到提高，功效提升明顯。

圖2 熟料倉入料點(diǎn)及內(nèi)部改造

（1）從入輥壓機(jī)物料粒度方面考慮，一是采取上述熟料倉下料離析解決方案，對輥壓機(jī)功效提升有改善效果，二是加強(qiáng)控制混合材粒度，提高整體顆粒的均勻性。公司自有礦山生產(chǎn)石灰石，水泥磨生產(chǎn)使用石灰石堆場表面的大顆粒石灰石，最大粒徑15cm，最小5cm。由于進(jìn)入輥壓機(jī)小倉物料細(xì)料多，再加上塊狀石灰石料多，造成輥壓機(jī)系統(tǒng)物料松散，空隙率大，擠壓效果差。通過加強(qiáng)水泥生產(chǎn)用的石灰石粒度的管理，減少大塊石灰石的使用量，對水泥用石灰石采用專門場地放置，確保石灰石粒徑整體搭配均勻，有效改善了入輥壓機(jī)物料的均勻性。

（2）V型選粉機(jī)起到承上啟下的作用，因此應(yīng)重視提高V型選粉機(jī)的分散分選效果。該系統(tǒng)輥壓機(jī)通過量大，且入V型選粉機(jī)的溜子落差大，進(jìn)入V型選粉機(jī)物料流速快，造成內(nèi)部打散板磨損不均勻，物料在V型選粉機(jī)里面分散和分選均未達(dá)到最佳效果。故此對V型選粉機(jī)入料溜子進(jìn)行改造，增加緩沖箱和導(dǎo)流板，一是減緩物流流速，二是提高物料分散效果。改造前后對比見圖3。

（3）改造輥壓機(jī)稱重倉錐體及內(nèi)部，提高稱重倉的穩(wěn)流作用。

圖3 入V型選粉機(jī)溜子改造及加裝導(dǎo)流板

輥壓機(jī)稱重倉倉容40t，在運(yùn)行中稱重倉穩(wěn)流作用差，倉體、下錐體、直溜三段設(shè)計(jì)不太合理，下部直溜段高度僅1.2m，起不到穩(wěn)定倉壓的作用，對輥壓機(jī)功效的提升和穩(wěn)定運(yùn)行有很大影響。對輥壓機(jī)小倉下錐體錐度進(jìn)行收縮，將直溜段高度提升1m，有效提升了稱重倉的穩(wěn)流作用。

輥壓機(jī)小倉物料由配料站來料和V型選粉機(jī)回料兩部分組成，但分布不均勻，離析現(xiàn)象明顯，造成輥縫偏差大，運(yùn)行穩(wěn)定性較差。對此，在稱重倉內(nèi)部增加兩層扇形撒料盤，緩沖配料站來料和V型選粉機(jī)回料，降低物料流速和提高分散效果，減少物料離析現(xiàn)象。圖4為輥壓機(jī)承重倉下錐體及溜子改造示意圖。

圖4 輥壓機(jī)承重倉下錐體及溜子改造

（4）輥壓機(jī)系統(tǒng)日常維護(hù)、操作調(diào)整要及時(shí)。輥壓機(jī)在日常生產(chǎn)中，應(yīng)定期檢查輥面、斜插板和側(cè)擋板的磨損，并及時(shí)補(bǔ)焊；根據(jù)物料粒度變化情況及時(shí)調(diào)整斜插板位置；對入輥壓機(jī)物料粒度變化及時(shí)跟蹤，定期取樣對比分析。

2.5 改造高效選粉機(jī)內(nèi)部，提高選粉效率，改善水泥顆粒級(jí)配

我公司半終粉磨系統(tǒng)配置雙分離高效選粉機(jī)，但選粉機(jī)運(yùn)行過程中選粉效率低，故障率高，顆粒級(jí)配不合理，因此對三臺(tái)水泥磨逐臺(tái)進(jìn)行了改造，具體改造內(nèi)容詳見2014年2月《水泥》雜志的《雙分離式高效選粉機(jī)的改造》一文。通過選粉機(jī)改造，以上問題得到解決，選粉效率提高，水泥顆粒級(jí)配得到改善。

水泥磨系統(tǒng)經(jīng)過上述系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)改造，提產(chǎn)降耗效果明顯，生產(chǎn)P·O42.5水泥前后對比數(shù)據(jù)見表3。

3 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量的改善和調(diào)整

與其他粉磨系統(tǒng)相比，半終粉磨系統(tǒng)需水量大，凈漿流動(dòng)度偏小，導(dǎo)致不能滿足對混凝土坍落度的要求。我公司生產(chǎn)初期，受工藝系統(tǒng)影響，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量在29%左右，影響水泥的使用性能。根據(jù)系統(tǒng)工藝特點(diǎn)，通過逐漸摸索，從調(diào)整控制指標(biāo)、優(yōu)化操作思路、調(diào)整生料率值等幾方面進(jìn)行調(diào)整，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量降低到27%，有了明顯降低，滿足了客戶的需要。

3.1 水泥質(zhì)量指標(biāo)的控制

在確保水泥質(zhì)量的前提下，采取適當(dāng)降低比表面積原則，提高45μm篩篩余，目的是減少水泥成品中3μm以下的顆粒，降低需水量。通過小磨對比試驗(yàn)和大磨運(yùn)行調(diào)整，比表面積從360～390m2/kg降低到340～370m2/kg，45μm篩篩余由原來的4%～5%提高到7%～8%，水泥需水量有所降低。

3.2 系統(tǒng)操作思路的調(diào)整

輥壓機(jī)中水泥成品顆粒球形度非常低，其顆粒形貌多是不規(guī)則的長條狀、多角形等。水泥顆粒級(jí)配不合理，3μm以下顆粒在15%以上，3～32μm顆粒含量62.73%，分布范圍窄，顆粒在堆積中產(chǎn)生較大的空隙，使水泥需水量增大。在通過V型選粉機(jī)和高效選粉機(jī)改造之后，操作思路也隨之調(diào)整：

（1）在輥壓機(jī)的操作上，采用低壓大循環(huán)量的工藝調(diào)節(jié)方式，較之高壓低循環(huán)的調(diào)節(jié)方式，微粉顆粒球形度更好一些，對需水量改善有效果。

表3 改造前后生產(chǎn)P·O42.5水泥數(shù)據(jù)對比

（2）在磨機(jī)流速控制上，適當(dāng)加大磨尾拉風(fēng)，加大磨內(nèi)物料流速，控制合理的循環(huán)負(fù)荷，減少磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象。

3.3 水泥配料

優(yōu)化水泥配料，調(diào)整混合材摻加比例，綜合實(shí)現(xiàn)水泥質(zhì)量與成本的最佳結(jié)合點(diǎn)。在滿足水泥燒失量和水泥強(qiáng)度前提下，適當(dāng)提高石灰石的摻加量，對需水量變化幅度影響不大。礦渣高溫淬冷、玻璃體含量高，活性較好，提高礦渣摻加量對水泥強(qiáng)度和需水量都有利。同時(shí)調(diào)整并降低了爐渣的摻加量。生產(chǎn)P·O42.5水泥調(diào)整前后混合材摻加比例變化如下：礦渣、爐渣、石灰石摻加比例由8%、5%、5%分別調(diào)整為9.5%、2.5%、6%，降低了水泥需水量。

3.4 生料配料

在生料配料方面，通過采取提高熟料硅酸率，降低鋁氧率的方案，提高硅酸鹽礦物的含量，減少C3A的含量，達(dá)到降低需水量的目的。

在工藝后續(xù)調(diào)整方面：

（1）率值調(diào)整后，燒成溫度控制較以前提高30℃，溫度的提高可以適應(yīng)煅燒硅酸率較高的熟料，提高硅酸鹽礦物特別是C3S的含量，減少C3A的含量。

（2）提高熟料冷卻效果，降低入磨熟料溫度。采取部分濕礦渣搭配降低水泥溫度，避免因水泥溫度過高導(dǎo)致水泥需水量增加。率值調(diào)整范圍：硅率由2.10調(diào)整為2.16，鋁率由1.80調(diào)整為1.76；對應(yīng)礦物組成變化為：C3S由50.89%提高到53.69，C3A由10.39%降低為9.71%。

我公司通過一系列的工藝優(yōu)化和操作改進(jìn)，在系統(tǒng)提產(chǎn)降耗的同時(shí)，初步解決了半終粉磨系統(tǒng)需水量偏高的問題，改善了水泥性能，滿足了客戶的使用需求，也為后續(xù)混凝土的節(jié)約成本、提高質(zhì)量帶來了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益?！?/p>

TQ172.639

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1001-6171（2017）05-0056-05

2017-04-24； 編輯：趙 蓮