带独立烘干热源的辊压机生料终粉磨系统的工艺设计

耿勇,谢伏惠

（1.江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏 南京 210009；2.南京凯盛国际工程有限公司，江苏 南京 210009）

带独立烘干热源的辊压机生料终粉磨系统的工艺设计

耿勇1,谢伏惠2

（1.江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏 南京 210009；2.南京凯盛国际工程有限公司，江苏 南京 210009）

对某改造项目辊压机生料终粉磨系统主要设备进行选型计算，结合该项目独立自备烘干热源特点，对热风系统进行了详细的计算。

生料粉磨；辊压机；烘干

0 引言

目前新型干法水泥熟料线生料粉磨普遍采用中卸磨、立磨、辊压机终粉磨三种方式，因各自的工作原理不同，所以各有优缺点。近几年随着辊压机技术的日益成熟，作为一种新的生料制备方式备受青睐，大量的运行数据表明：较立磨系统具有能耗更低（单位电耗11~13 kW·h/t），管理维护更方便的特点，但投资略高，且对原料的水分有一定的要求（原料综合水分≤5%）。国外某机立窑生料粉磨改造项目，原料综合水分约4%，考虑到节能效果显著，业主最终选定辊压机生料终粉磨系统；另外因为本项目缺乏干法生产线的窑尾废气，需单独设立燃煤热风炉。本文针对该项目需独立配备烘干热源特点，进行了主机设备的选型计算。

1 主机选型计算

1.1 辊压机生料终粉磨系统的工艺流程

该系统要求设计产量250 t/h，细度要求R90＜14%,R200＜1.5%。辊压机已选定规格为1 800 mm× 1 200 mm，装机功率为2×1 250 kW，辊压机通过量为610~850 t/h。需对风选及废气处理系统、供热沸腾炉的能力进行选型参数。该改造项目辊压机生料终粉磨系统工艺流程见图1。

1.2 卧式选粉机的选型

卧式选粉机作为选粉设备，则选粉风量Lv（m3/ h）为：

式中：m—来料皮带喂入量或系统产量，t/h；b—选粉浓度，kg/m3，一般取0.8 kg/Nm3；则Lv=1 000× 250/0.8=312 500 Nm3/h。

考虑到储备系数1.3，故选粉风量为312 500× 1.3=406 250 Nm3/h。

所以卧式选粉机选型风量为406 000 Nm3/h，产量 250 t/h。同时配套旋风分离器选型为 4-Φ3 550 mm，处理风量为450 000 Nm3/h。

1.3 循环风机的选型

循环风机风量Lx为：

式中：k1—漏风系数，一般取1.05；k2—风量储备系数，一般取1.1；t—循环风机出口风温，一般取90℃；则Lx=1.05×1.1×312 500×（273+90）/273=479 928 m3/h。

图1 辊压机生料终粉磨系统工艺流程图

风机的静压P(Pa)计算公式为：

式中:Pi—系统中各部分压损，Pa；α—风机静压储备系数，一般取1.15。

由工艺流程图1可知，V型选粉机进口负压500 Pa，V型选粉机、卧式选粉机、旋风收尘器压损分别为1 500 Pa、1 400 Pa、1 500 Pa，系统管道阻力500 Pa，风机进口负压200 Pa，则循环风机静压为：

所以循环风机的选型风量为480 000 m3/h，风压为6 440 Pa。

1.4 热平衡计算

该项目烘干热源为燃煤沸腾炉，与一般新型干法水泥生产线窑尾废气成分不同，故烟气的比热需单独计算。根据工艺流程图1可得式（1）：

式中：L1—热风炉出口高温烟气风量，Nm3/h；β—冷风掺入系数；γ—循环风掺入系数。

假设热风炉出口烟气成分为N2(78%)、O2(1%)、CO2(20%)，则混合气体比热Cm(kcal/Nm3·℃)计算公

式为：

式中：Ci—混合气体中各气体的比热，kcal/Nm3·℃；ai—混合气体中各气体的百分比。

考虑到该系统循环负荷大，循环料带入的热量在V型选粉机与来料换热，故将该系统当做一个整体，只考虑整套系统的原料带入和带出热量，将循环料的热量算入整体的热量损失当中，相关比热参数见表1。

表1 比热参数表

1.4.1 收入热量

（1）热风炉带入热量q1

式中：t1—沸腾炉出口烟气温度，一般取800℃；c1—沸腾炉出口烟气比热，kcal/Nm3·℃。

（2）原料带入热量q2

式中：m—系统产量，kg/h；c2—生料在20℃时比热，取0.202 kcal/kg·℃；t环—环境温度，取20℃；w1—原料综合水分，本项目取4%；w2—原料出磨水分，本项目取0.5%；c水—水的比热，取1.0 kcal/kg·℃。

（3）掺入冷风及漏风带入热量q3

式中：c3—掺入冷风的比热，查表1得0.31kcal/Nm3·℃。

（4）系统研磨产生热量q4

式中：k—热功转换指数，一般取0.7；N0—系统功率。

（5）循环风带入热量q5

式中：c4—循环风的比热，因该改造项目循环风烟气成分为沸腾炉高温烟气与掺入冷空气混合气体，故c4取这两种气体的加权平均值，即c4=0.329×β/ （1+β）+0.311×1/（1+β）；t2—循环风机出口温度，取90℃。故 q5=[0.329×β/（1+β）+0.311×1/（1+β）] ×90×γLv。

1.4.2 支出热量

（1）蒸发水分热量q6

式中：539是指100℃时水的气化潜热，单位为kcal/kg。

（2）生料带出热量q7

式中：c5—生料在90℃时的比热，取0.215kcal/kg·℃。

（3）废气带出热量q8

（4）系统散热q9

式中：n—散热系数，一般取0.08。

1.4.3 热平衡

即q1+q2+q3+q4+q5=q6+q7+q8+q9

因V型选粉机对入口烟气温度要求≤250℃，且循环风温度90℃，故沸腾炉出口烟气与冷风阀掺入冷气后的混合烟气温度控制在250℃可满足要求，根据能量守恒可得下式：

则可求解β=2.6

联立式（1）～（10）,且Lv=312 500 Nm3/h

则可求得L1=43 056 Nm3，γ=0.504。

1.5 尾排风机的选型

尾排风机风量Lp为：

式中：k1—管道和袋除尘器的漏风系数，取1.20；k2—风量储备系数，一般取1.10；t—风机进口风温，取85℃。故Lp=1.20×1.1×（1-0.504）×312 500× （273+85）/273=268 303 m3/h。

由工艺流程图1可知，袋收尘器进口负压200Pa，袋收尘器压损1 800 Pa，管道阻力500 Pa，风机进口负压200 Pa，则循环风机静压为：

所以尾排风机的选型风量为268 000 m3/h，风压为3 100 Pa。

1.6 沸腾炉的选型沸腾炉供热能力Q为：

式中：n—沸腾炉发热储备系数，一般取1.2。故Q= 1.2×0.361×800×43 056=1 492×104kcal/h。

所以，沸腾炉选型最大供热能力可为1 500× 104kcal/h。

2 结语

本文以无窑尾高温烟气需单独配备热源为特点，对生料辊压机终粉磨系统进行了选型计算，其中有些经验算法仍需通过实际运行来修正。

[1]严生，常捷，程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册[M].北京：中国建材工业出版社，2007.

This paper contains selection calculation of main equipments of the roll press finish grinding system of raw meal related to a certain renovation project.Detailed calculation has been done about the hot-air system,considering the fact that this project needs independent onsite drying heat source.

raw material grinding；roller press；drying

耿勇（1985-），男，本科，助工，无机非金属材料科学与工程专业。

蔚清）（

2013-10-20）