1、邹伟斌辊压机水泥联合粉磨系统节电案例分析Microsoft Word 文档辊压机水泥联合粉磨系统节电案例分析邹伟斌 中国建材工业经济研究会水泥专业委员会（北京100024）摘要：本文以实际生产数据为依据，论述了两个带有辊压机的联合粉磨系统实施节能降耗改造与调整过程：其中NF公司为辊压机+打散分级机+三仓管磨机组成的开路水泥联合粉磨系统；JQ公司为辊压机+V型选粉机+双仓管磨机+O-sepa选粉机组成的双闭路水泥联合粉磨系统；两个公司粉磨系统中的管磨机段均存在磨内隔仓板缝、出磨篦板缝堵塞、通风与过料能力差、磨内温度升高、研磨体及衬板工作表面粘附较严重等共性问题以及JQ公司磨内一仓阶梯衬板磨损严重
2、而影响粗磨仓研磨体做功能力、各公司所用理化性质不同混合材料（易磨性各异）而分别采取了更换磨内粗磨仓衬板、开路磨与闭路磨采用不同的研磨体级配等个性问题；总结了通过系统分析方法并实施的针对性技术改造措施以及达到的增产、节电效果。关键词：打散分级机 V型选粉机 防磨防堵复合型隔仓板 防磨防堵型自清洁出料篦板前言目前，我国水泥工业生产中，水泥制成采用辊压机+动态（或静态及动、静结合）分级设备+管磨机组成的水泥联合粉磨系统与不配置磨前预处理的普通开路或一级闭路粉磨系统相比具有显著的增产、节电优势；联合粉磨系统中，辊压机能够充分发挥自身优良的“料床粉磨”特性，对于粗颗粒物料实施高压力挤压粉碎，处理后的物料
3、存在大量的微观裂纹与晶格缺陷，从而大幅度提高了物料的易磨性；由分级设备将较小粒径或粉状的物料输送入磨，而后续管磨机则依靠磨内所配置不同规格（数量）研磨体的“集群研磨效应”优势，对于粗粉状物料具有良好的磨细与整形能力，且易于调控，管磨机制备的水泥成品颗粒级配与形貌更合理。1. NF公司开路联合粉磨系统由辊压机+打散分级机+三仓管磨机组成的开路水泥联合粉磨系统（工艺流程见图1）图1 NF公司开路水泥联合粉磨系统NF公司开路联合粉磨系统主、辅机配置见表1： 表1 NF公司开路联合粉磨系统主、辅机配置及技术参数设备名称技术性能参数辊压机HFCG160-120，物料最大通过量675t/h，主电机功率90
4、0kw(10kv)2；稳流称重仓容量30t打散分级机SF650-160，处理能力800t/h，打散电机功率90kw，分级电机功率75kw循环提升机NSE100048m，提升能力900t/h，电机功率110kw2管磨机4.213m三仓，主电机（甘肃兰电）功率3550kw-10kv-额定电流243A，设计研磨体装载量240t，产量160t/h；主减速器型号JS150B（重齿），速比i=47.295:1，管磨机筒体工作转速15.6r/min磨尾成品提升机NE300，提升能力300t/h，电机功率45kw磨尾收尘风机Y5-48NO12.5D 、铭牌风量59000 m3/h 、全压4000Pa 、风机电
5、机功率110kW（变频调速）磨尾袋收尘器LFGM96-9、处理风量60000 m3/h、总过滤面积836NF公司开路联合粉磨系统现场见图2： 图2 开路联合粉磨系统现场磨损与修复后的侧挡板见图3： 图3磨损后的侧挡板（左） 堆焊后准备更换的侧挡板（右）打散分级机内部结构见图4：图4 打散分级机内部结构1.1打散分级机与辊压机子系统改造1.1.1打散分级机属动态分级设备，装机功率小、处理能力大；被打散后的物料20%-30%分级功能依靠上部风轮，70%80%分级功能依靠下部锥体上的十二块扇形分级筛片完成机械筛分，入磨物料切割粒径2mm-3mm；通过调节主轴工作转速，可以将辊压机处理料量的50%90
6、%送入管磨机粉磨，打散分级机主轴转速越快，入磨料量越大，物料粒径越粗；根据配置的循环提升机输送能力有较大富裕量，对打散分级机筛板进行了改进，卡住粗颗粒使其返回稳流称重仓，小于900m筛孔的物料进入管磨机；一般来讲，由于分级设备装机功率较低，配置打散分级机的粉磨系统电耗不高。1.1.2堆焊修复磨损严重的辊压机辊面，增大辊面对物料的牵制能力；修复辊压机侧挡板（侧挡板磨损后与双辊边缘实测间隙值达43mm，堆焊后安装恢复到2mm间隙；磨损后及堆焊修复的侧挡板见图3），以减少边部漏料；更换掉磨损的斜插板；此外，适当提高辊压机工作压力，由8.4MPa-8.7MPa调整至9.5MPa-9.6MPa，拉大斜插
7、板开度，即采用“低压大循环”操作方式，合理增大辊压机系统物料循环量（辊压机主电机额定电流63.4A；改造后，运行电流由平均36A左右上升至48A左右，主电机出力由56.78%提高至75.71%），显著提高了预粉磨效果，挤压后的物料细粉量增加，为打散分级机有效分级创造了先决条件；1.2打散分级机改造前、后的入磨物料粒径改造前：打散分级机主轴转速440 r/min -470r/min，入磨物料R900m筛余25%-28%左右，R80m筛余60%、R45m筛余78%；由于粗颗粒物料较多，无法测出物料比表面积。改造后：打散分级机主轴转速500 r/min -580r/min，入磨物料R900m筛余4%
8、-7%之间，R80m筛余45%、R45m筛余65%，测定其比表面积达到120m2/kg-125m2/kg。其中，大于900m粗颗粒物料（筛余值）比改造前显著降低，粗料含量明显减少，分级后的物料更细，为后续管磨机水泥成品磨细与颗粒整形奠定了良好的基础；1.3开路管磨机技术参数1.3.1磨内各仓有效长度、研磨体装载量、衬板工作表面形状1.3.1.1一仓（粗磨仓）有效长度3.63m，占总有效长度比例的29.71%，研磨体装载量70t，填充率32.39%；采用曲面阶梯衬板，虽使用一年时间，但带球端厚度仍保持在115mmm118mm，非带球端厚度45mm，能够满足对研磨体的提升要求；1.3.1.2二仓（
9、过渡仓）有效长度2.45m，占总有效长度比例的20.05%，研磨体装载量47t，填充率30.93%；采用小波纹衬板；1.3.1.3三仓（细磨仓）有效长度6.14m，占总有效长度比例的50.24%，研磨体装载量123t，填充率31.62%；采用小波纹衬板，安装有三圈高度为650mm活化环；1.3.2管磨机存在问题分析与改进磨机配置的两道筛分隔仓板及出磨篦板均为同心圆状篦缝；第一、第二道筛分隔仓板进口端篦缝宽度均为6.0mm、出口端篦缝宽度均为8.0mm；第一道内筛板缝宽度2.0mm、第二道内筛板缝宽度2.5mm；出磨篦板缝宽度6.0mm（磨尾未安装料、锻分离装置）；隔仓板与出磨篦板缝堵塞后（见图
10、5、图6），磨内通风不良、粉磨温度升高，导致研磨体表面粘附较严重（见图7表面粘附的钢球），不得不采取人工清理的方式，仍然是治标不治本，夏季停磨清理时间更长，不但维修人员工作量大，而且磨内温度高，存在较大的安全隐患；即使采用助磨剂洗磨，但维持时间不长，甚至还要加大助磨剂掺入量，势必会增加水泥生产成本；所以，要从根本上解决问题，必须对隔仓板及出磨篦板进行优化设计改进。管磨机运行过程中，受到筒体转速、衬板提升、通风以及研磨体运动轨迹等因素的影响，较粗颗粒向筒体中心部位移动，而细颗粒则分布于筒体外圆；中心部位则有通风、出料能力较强的优势，很容易导致出磨水泥细度跑粗。采取的改造措施：经多方考察用户与调研
11、，最终采用了由江苏省徐州市恒越粉磨机械科技有限公司研发的“防磨防堵复合型隔仓板”及“防磨防堵型自清洁出磨篦板”与“料、风均匀分离”装置，既降低了磨内边、中部风速差，防止细度跑粗；又彻底解决了隔仓板及出磨篦板堵塞，始终保持磨内通风、过料顺畅；安装使用后，再未出现隔仓板及篦板堵塞现象。拆除三仓原配置高度为650mm的活化环，采用重新订制的高度为1250mm活化环（见图8），以扩大活化区域，有效提高其对细磨仓“滞留带”的活化效果。为了彻底消除开路粉磨系统成品水泥中存在极少量破损的研磨体及其它碎渣对施工过程产生的不利影响，在水泥入库工序安装了除渣、除铁装置，以确保成品水泥中无颗粒物。图5 堵塞的隔仓板
12、缝图6 更换下堵塞的出磨篦板图7 表面粘附较严重的钢球图8 改进后的细磨仓活化环1.3.3磨内各仓研磨体级配虽然打散分级机经过改造，分级后的入磨物料粒径已显著降低，但考虑到窑系统所配置的篦冷机性能较差、出窑熟料难以达到急冷效果（慢冷环境下的C3S向C2S转变）而导致易磨性差（尤其夏季时更差，且熟料温度也高，这也是有窑系统的企业夏季水泥粉磨系统比粉磨站相同配置的粉磨系统产量低、电耗高的主要原因之一）；此外，混合材中配有易磨性很差的低碱钢渣以及煅烧煤矸石（其中未能达到透烧的一部分易磨性仍然较差）；综合考虑该系统工艺与粉磨材料理化特性等因素后，笔者在一仓研磨体级配中有意识的引入60mm钢球，采用四级
13、级配，适当提高平均球径，增大粗碎能力，将易磨性差的粗颗粒物料卡在一仓进行粗研磨，进一步降低一仓物料颗粒粒径，为二仓良好过渡创造条件；磨内研磨体总装载量为240t，改造后各仓具体级配方案见表2、表3、表4：表2 磨内一仓研磨体级配一仓（球）60504030合 计平 均 球 径填 充 率3.63m6t16t22t26t70t40.3mm31.50%表3 磨内二仓研磨体级配二仓（锻）181816161414合 计平 均 锻 径填 充 率2.45m12t15t20t47t15.67mm30.8%表4 磨内三仓研磨体级配三仓（锻）12121012合 计平 均 锻 径填 充 率6.14m25t98t123
14、t10.41mm31.62%由以上表2-表4中各仓级配可以看出：研磨体规格呈现逐仓变小的趋势，而且小规格钢锻配置较多，主要是由于磨机中的物料粒径逐仓减小，必须考虑增大细磨能力，在确保水泥成品粉磨细度（筛余或比表面积）的前提下，大幅度提高系统产量、降低粉磨电耗；按照上述级配及装载量配置，系统开机生产后，管磨机主电机运行电流在219A-221A（进相后）之间，达到额定电流值的90.53%。生产过程中，掺加3/10000液体助磨剂，以有效消除研磨体及衬板表面粘附，保持较高而稳定的粉磨效率。表5 P.O42.5级水泥物料配比物料名称熟 料烧矸石石灰石低碱钢渣脱硫石膏配比（%）80 6.4 562.61
15、.3.4系统改造前、后达到的技术经济效果系统改造前、后，生产P.O42.5级水泥技术经济效果对比见表6：表6 系统改进前、后技术经济效果项 目R80m筛余（%）R45m筛余（%）系统产量（t/h）粉磨电耗（kwh/t）改进前3.015.816534.4改进后2.013.519829.6改造后，生产P.O42.5级水泥（成品比表面积380m2/kg）系统产量由165t/h提高198t/h，增产33t/h，增幅20%；吨水泥粉磨电耗由34.4kwh/t降至29.6kwh/t，降低4.8kwh/t，降幅13.95%；按实际产量100万吨/年，改造后，年节电480万kwh，以平均电价0.60/kwh计
16、算，节电效益达288万元，取得了显著的技术经济效果。2.JQ公司双闭路联合粉磨系统由辊压机+V型选粉机+双仓管磨机+O-sepa选粉机组成的双闭路水泥联合粉磨系统（工艺流程见图1）图1 双闭路水泥联合粉磨系统JQ公司双闭路联合粉磨系统主、辅机配置见表7：表7 JQ公司粉磨系统主、辅机配置及技术参数设备名称技术性能参数辊压机规格170-100，物料通过量458t/h-623t/h，主电机功率900kw（10kv）2；稳流称重仓容量30t循环提升机中央链HBY1000-48.5m；电机功率132kw2，提升能力900t/h1000t/hV型选粉机Vx8820，带料能力160t/h275t/h，选粉
17、风量180000m3/h-280000m3/h，设备阻力1000Pa-1500Pa双旋风分离器3550mm2，处理风量180000m3/h210000m3/h，设备阻力1000Pa-1500Pa循环风机铭牌风量240000m3/h，风压3500Pa，电机功率400kw管磨机4.213m双仓，主电机（西安西玛）功率3550kw-（10kv）-额定电流251A，设计研磨体装载量240t，产量180t/h；主减速器型号JS150B（重齿），速比i=47.295:1，管磨机筒体工作转速15.6r/min磨尾提升机中央链HBY700-37.28m，提升能力650t/h，电机功率110kw2成品选粉机O-
18、sepa N-3500（西金，下传动），处理风量3500m3/min，喂料能力630t/h，选粉能力126t/h-210t/h，设备阻力1400Pa-1800Pa，主轴电机功率160kw系统风机Y5-47-11No22.5F，铭牌风量240000m3/h，风压5500Pa，电机功率560kw主收尘器PPCA132-212，过滤面积3960m2，过滤风速1.0m/min，设备阻力1500Pa，磨尾收尘风机Y5-48-11No13D，铭牌风量60000m3/h，风压4500Pa，电机功率132kw2.1联合粉磨系统中的辊压机与V型选粉机2.1.1辊压机 170-100辊压机挤压处理物料能力620t
19、/h，预粉磨子系统配置的分级机不同，可将不同比例料量送入管磨机；当后续配置V型选粉机时，通过循环风量调节能够分选出30%以上细粉入磨，理论计算该双闭路联合粉磨系统产量应达到180t/h以上；通过对该子系统的梳理，辊压机段满足以下几个充要条件：（1）保持辊面花纹完整：堆焊以后的磨辊硬面层花纹，对物料具有良好的摩擦与牵制能力，提高对物料的挤压做功能力；（2）稳流称重仓料位：突出其稳流功能，操作料位必须保持在60%以上，以保持下料管内有效料压，避免产生离析及塌料现象而影响辊压机做功；（3）辊压机进料调节控制装置：原辊压机进料调节控制装置应用过程中存在的问题：（3.1）、进料调控不能稳定，导致辊压机震
20、动、跳停频繁；（3.2）、稳流称重仓料位不稳定，下料存在离析现象，造成辊压机系统经常出现塌仓、冲料，冒灰严重，现场环境差；（3.3）、按要求应由中控操作人员来控制辊压机进料流量，但实际上只能依靠现场人员手动调整喂料插板阀及通过量，不能实现自动控制；（3.4）、现场操作环境较差，辊压机手动喂料插板阀经常因灰尘进入和受力变形卡死而无法调整，导致现场阀门形同虚设；(3.5)、虽有部分厂家进料控制装置为电动调节插板，同样出现丝杆进灰卡死甚至断裂现象；(3.6)、辊压机两辊边缘磨损、崩边现象严重，造成边缘漏料严重，挤压效果差、出机物料粗颗粒多，造成辊压机系统循环负荷及循环提升机负荷过大、辊系错位，常出现
21、提升机被压死而停机清料现象；(3.7)、由于辊压机喂料不稳定，导致液压系统受冲击严重，阀件损坏过于频繁；针对辊压机进料不稳定而导致的漏料、冲料、挤压效果差、辊子边缘磨损大、现场环境差等不良现象。经考察几个单位的实际使用效果，最终采用了成都九泰科技有限公司研发的辊压机稳定节能式新产物进料控制装置（“一种辊压机杠杆式双进料装置”；专利号ZL201420122465. X），新的进料装置安装使用后，具有降低辊压机对喂料粒度敏感性、电动推杆设置在辊压机外部易于密封、推杆不易变形，由于采用双显示高精度一体化传感器，使其控制更精准，实现了现场、中控室双控制模式、控制更精准等技术特点。实现了中控室自动控制，
22、下料调控更方便，有效提高了辊压机的做功能力，工作现场环境大为改善，应用效果良好（见图2）； 图2 辊压机稳定进料控制装置（左）及现场应用（右）（4）工作压力：系统运行后，由8.2MPa8.5MPa提高至8.8MPa9.2MPa，增大对物料挤压力，有效增加细粉含量；（5）工作辊缝：根据入机物料粒径，调整工作辊缝，在28mm31mm之间较适宜；（6）电机运行电流（电机额定电流66A）：上述技术参数调整及采用辊压机杠杆式双进料装置稳定控制进料后，运行电流由辊面修复前的28A30A（出力42.4%-45.5%）提高至辊面修复后的48A52A（出力72.7%78.8%），挤压效果显著提高；2.1.2 V
23、型选粉机与其他形式的空气选粉机分级原理相似，V选采用外接旋风收尘器（旋风筒）收集入磨细粉，但前提是入机物料必须能够实现均匀分散，才能达到良好的分级效果；辊压机段挤压做功越好，物料中细粉含量越多，进入V选时的分散度越好，则分级效率越高，细粉收集率也越高；辊压机挤压的料饼经循环提升机喂入中部筒体内的分级区，充分利用物料垂直下落惯性被连续布置的打散格板（导流板）自然打散的同时、分选气流进入中部筒体形成稳定的分级气体流场，对被均匀分散的物料进行粗、细分级，在中部筒体内持续沉降（物料的打散和分级是在同一区域内同时进行的）过程中，单个重量较轻、惯性小的细粉状颗粒物料在通过分级区时受分选气流（负压抽吸式气流
24、）的拉动，改变运动方向，随分选气流从出风口管道被拉出进入旋风收尘器收集后进入管磨机粉磨；所以，对进入V选前物料实施“预先打散”措施，使其形成松散、均匀的料幕对分级而言极其重要。V型选粉机属静态分级设备，一般要求被分选的物料综合水份5.0%；通过调节循环风机风量对挤压后的物料进行分选，可以将辊压机处理料量的30%40%甚至再多拉入管磨机；由于采用空气分级原理，入磨物料粒径比主要依靠机械筛分的打散分级机分级后的要小，可在1.0mm以下；根据物料理化特性及循环风机用风量（打散格板间的风速）不同，分级后的入磨物料比表面积150 m2/kg220m2/kg之间；从该系统配置旋风收尘器取入磨物料细度样品测
25、试结果为：R80m筛余38%45%、R45m筛余55%61%、比表面积在150 m2/kg170m2/kg（平均值160m2/kg左右）；出磨比表面积只有200m2/kg210m2/kg，平均每米研磨体磨细做功能力仅为4.0m2/kg/m，出磨物料中成品比例明显偏少，P.O42.5级水泥产量只有160t/h左右；采取的措施：在V选入口处以及筒体内部增设梅花状分布的打散棒（为减少磨损，采用角钢呈V字型布置），物料下落过程中利用自身惯性被摔散，显著提高了入机物料均匀分散与分级能力；同时，对磨损严重的打散格板（导流板）进行更换；改进后，经旋风收尘器收集的入磨物料比表面积达到160m2/kg180m2
26、/kg（平均在170m2/kg左右、颗粒平均粒径170m左右）；通过实施对磨内的改进，磨细能力进一步增强，出磨比表面积提高至270m2/kg以上（颗粒平均粒径缩小至60m以下，通过管磨机磨细，出磨粒径降低了2.83倍），平均每米研磨体磨细做功能力达8.0m2/kg/m，比改造前提高了2倍，出磨物料中成品比例大幅度增加，磨制P.O42.5级水泥，在确保质量指标的前提下，系统产量达210t/h220t/h。2.2管磨机段存在问题分析与改造措施2.2.1有效减少管磨机一仓研磨盲区联合粉磨系统从旋风收尘器至管磨机进料端的管道高差较大，物料下落的惯性与进料的溜槽折射容易造成冲料现象；由于折射力较大，入磨
27、物料冲向隔仓板；经进磨测量：从一仓进料端的磨头衬板位置起，有1.30m左右长度范围内物料较少，形成一定的研磨盲区。相当于缩短了一仓的研磨长度（实际一仓有效长度变为：3.75m1.30m=2.45m）；降低了一仓研磨体的做功能力。采取的措施：针对该不良状况，结合该磨机进料口实际尺寸，我们采取在进料溜槽前部遮挡，两侧边部及底部开口等技术措施，最大限度缓解入磨物料折射、冲料所导致进料时的研磨盲区，发挥研磨体对物料的冲击、研磨，提高一仓的粉磨效率；经整改后，基本消除了进料时冲料、折射造成的一仓研磨盲区。2.2.2隔仓板与出磨篦板堵塞严重磨内采用一道双层筛分隔仓板，进、出口端同心圆状篦缝，宽度均为10m
28、m、内筛板缝2.5mm；出磨篦板同心圆状篦缝，宽度8.0mm；由于隔仓板与出磨篦板缝延展以及破损、变形、磨损变小的研磨体堵塞严重（见图3、图4）；图3 隔仓板堵塞状况 图4 更换下堵塞的出磨篦板 2.2.3管磨机各仓技术参数2.2.3.1一仓有效长度3.75m，占总有效长度比例的30%，研磨体装载量60t，填充率26.88%；采用阶梯衬板，经过5年运行，磨内阶梯衬板磨损严重，带球端厚度由125mm磨损至90mm（实测衬板带球端厚度78mm-88mm，平均厚度83mm，磨损值42mm，带球端磨损比例33.6%。见图5右）；对研磨体提升高度大打折扣，影响粉磨效率正常发挥；采取的措施：整仓拆除更换为
29、新阶梯衬板，带球端厚度为125mm，恢复对钢球的提升能力；卡住一仓，使少量小颗粒熟料与易磨性差的混合材在一仓得到粗研磨，为二仓磨细创造条件；2.2.3.2二仓有效长度8.75m，占总有效长度比例的70%，研磨体装载量180t，填充率33.50%；采用小波纹衬板，原安装有四圈活化环高度1250mm；改造时又在二仓增加了一圈相同高度的活化环（半盲），消除部分研磨死区，提高对二仓小规格钢球的活化效果，适当抑制物料流速，增大细磨能力，多创造合格成品，为磨尾选粉机有效分选打下基础； 图5（左）一仓新衬板 （右）更换下的旧衬板2.2.3.3研磨体破损变形多，表面严重粘附，冲击、研磨能力缓冲；衬板表面粘附，
30、与研磨体之间摩擦能力削弱，物料研磨变差，出磨比表面积低（成品率偏低）（见图6左、右） 图6 研磨体（左）、衬板（右）表面严重粘附2.3导致研磨体及衬板工作表面严重粘附的原因分析：2.3.1入磨物料，尤其是混合材综合水份大（例如2.0%，甚至2.5%），物料水份越大，越易粘附甚至堵塞隔仓板及出磨篦板缝，造成磨内通风、散热、过料能力变差。2.3.2入磨物料温度高（例如入磨熟料温度120，夏季甚至180）以及磨内通风不良引起磨内温度升高，磨机温度越高，空气越粘滞。2.3.3研磨体与研磨体之间以及研磨体与衬板之间、研磨体与物料之间冲击、摩擦产生热量，引起磨内温度积聚难以排出。2.3.4水泥管磨机直径大
31、型化后，单位水泥产量筒体表面散热的比例降低，不能有效排出，从而使出磨水泥温度提高。2.3.5磨内温度高引起石膏脱水，不但导致粘附，同时也影响水泥性能。2.3.6即便使用了助磨剂，但助磨剂的有效分散效果差或在高温、潮湿环境下不足以消除粘附。2.3.7上述六种因素叠加（既有混合材水份大，又有物料温度高及隔仓板与篦板堵塞、磨内温度积聚与散热不良、助磨剂分散性能太差的因素共同作用）。2.3.8除上述外，磨内”过粉磨”严重，摩擦静电因素的存在，使细粉更易粘附于研磨体及衬板工作表面；当衬板表面粘附细粉近1mm时，研磨体对被磨物料的冲击、研磨能力将锐减至无料（研磨体表面光滑）时的1/3，形成“缓冲垫层”，严重削弱粉磨能力；系统循环负荷越大，回料中未分选干净的细粉越多，越易粘附小规格研磨体；当研磨体与衬板
