半终粉磨系统改造优化

刘晨浩 刘继斌

【摘要】辊压机半成品中达到成品级别的百分含量PO42.5 约60%-72%（通过45微米筛），如果将这一部分物料从半成品中分选出来进入成品，球磨机负荷将大为降低，而且磨机由于微细粉的缓冲作用、静电吸附和包球现象均会大幅减轻，有利于球磨机提高研磨效率，磨机做功将会直接作用于需要进一步研磨的大颗粒物料上，进而达到提高台时、降低能耗的目的。

【关键词】适应性；水泥磨；改造；选粉机

随着我公司市场规模的扩大，单台磨机的水泥产能已不能满足市场需求，我公司决定对水泥磨进行提产改造，2014年完成粉磨系统改造方案，2015年3月安装完毕。改造主要项目是将V型选粉机后加一台预粉磨专用高效分级机，该机将V型选粉机抽出的物料分为0-30um、30-200um、大于200um三種物料，0-30um的微细粉，直接进入成品，30-200um进入球磨机，大于200um的物料返回辊压机重新碾压，主要生产po42.5标号水泥。

1、项目简介

该项目添加主要设备是一台高效分级机，第一级分离是气粉两相流以大约16m/s至18m/s的速度进入分离器，由于截面面积突然增加，气流速度降低（约6m/s），此时大颗粒发生重力沉降，在撞击追的折向作用下，大颗粒在下锥体内壁附近被分离出来。二级分离是在细料分级区，由于轴向挡板的导流作用，气流在上部空间形成一个旋转流场，含尘气流在旋转的笼型转子形成强烈而稳定的平面涡流作用下，使较粗粉在离心力作用下被抛向立式导向叶片后失去动能，落到中粗粉收集锥中，通过中粗粉管排出。符合要求的细粉穿过笼型转子进入内部，进入旋风筒进行气固分离。

2、系统改造对水泥适应性影响的实验验证

由于水泥熟料和混合材种类及粉磨细度的因素，水泥需水量本身偏高，标准稠度在26%-28%之间，已接近用户能接受上限值，若采用半终粉磨方案，一旦水泥标准稠度超过28%，将会引起市场的普遍质量投诉，对我公司水泥品牌形象及市场占有率带来极大影响，为此我们在现有条件下，设计了一组对比试验，以验证不同细度的预粉磨半成品不同比例的掺入球磨机成品中，检测其稠度变化，最终得出是否采取半终粉磨工艺对现有联合粉磨生产线实施改造的方案，及改造后预粉磨阶段选出成品的最优切割粒径和对系统提产幅度的预估。

2.1试验步骤

（1）正常生产时取半成品20kg，分两份，分别作45、32微米筛分，筛下物分别收集。

（2）取同期出磨水泥20kg，与筛分出的不同粒径的半成品细粉按不同比例混合均匀。包括两种实验配比方案，配比方案一是与45微米筛下细粉进行混合，配比方案二是与32微米筛下细粉进行混合，两种配比方案的筛下细分占水泥总量的比例为10%、20%、30%、40%。

（3）对不同配合比的两组试验材料的标准稠度检测结果见表1、表2。

2.2试验结果分析

试验表明，采取45微米筛通过细粉的配比稠度有明显上升，流动度呈下降趋势，掺入量达到40%时，只要将选粉机的切割粒径定位在45微米，那么所有预粉磨阶段产生的45微米以下细粉均会选入成品中，结合前面对预粉磨半成品的颗粒分布检测，这一比例将会达到70%，考虑选粉机的分级效率为75%-85%，那么理论选出的45微米以下的颗粒将占水泥成品的52%-60%，这种比例将会对水泥的各项性能产生更大的影響，形成水泥质量问题。因此在做半终粉磨改造时，这种控制方法是不可取的。

配比方案二实验表明，水泥的各项检测指标则与原水泥指标偏差较小，即使是将半成品中全部小于32微米的颗粒全部选出，水泥的稠度值、流动度等指标依然在市场用户可以接受的范围，这只是实验室理论配比试验，如果用于工业生产，由于部分细粉已先行选出，球磨机的过粉磨现象会大幅降低，球磨机选出的成品中3微米以下细颗粒百分含量将大幅下降（改造前我公司联合粉磨系统成品平均值在17%-22%），这样反而会降低水泥的标准稠度。

3、半终粉磨系统改造的调整优化

改造后经过系统调试优化，水泥磨台的时电耗达到了一个比较理想的状态，给企业带来了巨大的经济效益。

3.1优化改造后系统调整

改造后水泥产量达到200t-205t。磨机一仓弦长为3.90m，二仓弦长也为3.90m，填充率均为30.71%（一般情况下要求一仓填充率为29%，二仓填充率为32%，以减小磨机内物料的流速）。一方面由于一仓和二仓填充率一样，另一方面由于O-SEPA选粉机一次风量开度较小（25%），出磨负压偏高（700pa-800pa），物料流速过快，磨机有效研磨效率下降，为此做出如下调整：一是调整一次风开度匹配气料比，降低磨机物料流速；二是提高辊压机效率；三是优化操作参数，提高粉磨效率。

3.1.1调整一次风开度匹配气料比，降低磨机物料流速

由于改造前的O-SEPA选粉机一次风道一直开度为25%，二次风道为全开，无法做机动调整，为此我们在一次风道安装百叶阀以便机动调整用风量，提高选粉机分选效率；开大一次风到50%，出磨负压由750pa降低到500pa，降低了磨机物料流速，磨机效率有所提高。

3.1.2提高辊压机效率

提高辊压机的效率，主要从以下几方面入手：

（1）控制稳流仓料位在2m左右，保证下料均匀流畅；

（2）辊压机电动推杆尽量开到最大，保证辊压机电流大于50A，辊缝大于40mm；

（3）搭配熟料库三个下料点放料，稳定入辊熟料的颗粒级配，控制熟料细粉量。

通过以上调整，辊压机效率有了明显的提升，细粉增多，5mm以上的大颗粒有所减少。

3.1.3优化操作参数，提高粉磨效率

操作参数优化主要包括以下几方面：

（1）稳定出磨提升机电流为95A-100A；

（2）磨头不冒灰的情况下，控制出磨负压为450pa-600pa；

（3）稳定磨主电机电流在215A-220A，降低磨机填充率；

（4）出磨温度控制在90摄氏度到100摄氏度；

（5）保证比表面积合格的情况下尽量降低选粉机频率。

通过以上几点调整，水泥磨生产po42.5标号水泥（熟料74.8%，瓜米石6%，脱硫石膏5.2%，废渣14%），台时产量可稳定在210t-215t，另一方面废渣细粉含量偏大，从一定程度上影响了辊压机的做功效率，入磨中粗粉和粗粉颗粒偏大，在一定程度上影响了粉磨效率。

3.2改造后辅助技改

3.2.1更换钢球级配

2015年 5月10日停磨后对一仓篦板进行了彻底的清理，对一仓钢球进行了彻底的更换，加入40mm和50mm的大球提高一仓破碎能力，拉开一仓和二仓填充率，降低磨机物料流速，提高研磨效率。并且对出磨排渣装置进行了彻底的改造，防止二仓钢段经过回粉窜入一仓，以此彻底解决一仓篦缝堵塞的问题。

3.2.2安装稳料锥

稳流仓中稳流锥接料口距离稳流仓顶部距离为400mm，稳流锥居稳流仓中央，稳流锥进口宽度为900mm，出口宽度为300mm，稳流锥倾斜角度为67度。（如图1）

图1 稳流仓稳流锥装置示意图

安装稳料小锥后，物料离析现象明显改善，辊压机电流高而稳定，从出辊压机物料筛余来看，80um筛余达到了80.31%，较之前相比有较大改善，细粉量明显增多。循环风机也由之前的47HZ下降到了44HZ，入磨粗粉和中粗粉细度改善。磨机负荷减轻，也是磨机产量提升的重要原因。

3.2.3设计安装分格轮

综合成品颗粒级配：<1um=4.14%；<3um=17.49%；<10um=40.26%；<24um=69.72%； <32um=80.71%； <45um=91.74%；<80um=99.64%。

出磨成品颗粒级配：<1um=3.98%；<3um=16.69%；<10um=37.42%；<24um=65.59%； <32um=77.19%；<45um=89.62%；<80um=99.43%。

改造前，出磨成品偏低，經过测算出辊成品占比达到总成品量的50%以上，TS选粉机设计成品在0um-32um，而之前TS选粉机频率给定偏低，导致32um-80um的细粉也进入成品，这部分细粉没有机会进入磨机进行研磨形成32um以下细粉，导致出磨32um以下细粉量偏少（80um-200um的细粉进入磨机后被研磨成32um-45um，对比表提升不大），出磨比表起不来，最终制约了产量的提升。经过技术改进和调整，磨机产量稳定到225t-230t，粉磨系统各项数据得到了明显的改善，达到了既定的技改目标，为该项技术的推广提供了有力支撑。

4、半终粉磨技术改造经济效益分析

经过系统调整优化，PO42.5产量达到225t-230t，较去年200t的平均台产提升12.5%，水泥磨原有系统总裝机功率约6600KW，台时电耗约为31.5度，改造后电耗降到28.8度，电力单价为0.55元/度，公司2014年产PO42.5水泥144.9万吨。2015年PO42.5水泥产量预计将达到163万吨，产能提升约18万吨，2015熟料价格190元/吨与成本价格基本持平，42.5水泥利润为34元/吨。获得的具体经济效益量为：

电耗节约：163万*（31.5-28.8）*0.55=242万元

产能提升效益：18万*34元/吨=612万元

由此，电耗以及产能提升这两项给公司带来的年直接经济效益约为854万元。

结语：

技术人员从项目的可行性研究到设计改造，以及改造后生产调试中积累了丰富的经验。在改造的基础上增加了大量的新设计，为该项目成功转化为生产力的有力保障奠定了基础，也是该项目成果的精髓。该项目的主要成果有：（1）高效分级机的设计较为成功，出辊成品比表达到了较为理想的380左右，成品量控制在30t-35t，为磨机减轻了负荷，为提产提供了可行性。（2）调试过程中，调整合适的一仓的磨机钢球级配适应入磨物料级配的变化。（3）添加辊压机稳流仓稳料锥适应改造后物料粒径的变化，减弱离析效应；（4）设计安装分格轮，稳定出辊成品料量和入磨出辊成品的料量，调整合适颗粒级配，一方面提高水泥品质，另一方面提高台时产量；