双动态选粉机联合粉磨系统研究与应用

2018-11-05李阳罗鹏王军明渠华

江苏建材 2018年5期

李阳，罗鹏，王军明，渠华

（江苏天山水泥有限公司,江苏苏州 215216）

1 改造之前联合粉磨系统介绍

随着社会的发展，不可再生资源的减少，国家对水泥行业节能、降耗、环保的要求越来越高。由辊压机和球磨机组成的水泥联合粉磨工艺系统以能耗低、水泥性能保持了传统水泥粉磨性能的优势在水泥粉磨工艺中得到了快速推广。江苏天山水泥有限公司在2003年建设联合粉磨系统生产线，并于2005年3月建成投产，是国内最早的联合粉磨工艺生产线。为进一步节能降耗，公司根据辊压机联合粉磨生产系统8 y的经验，对辊压机联合粉磨系统工艺进行开发研究改进。

1.1 原联合粉磨系统工艺流程

物料经辊压机挤压后被循环提升机送入V型选粉机，细粉物料随气流进入旋风筒收集全部入磨，较大颗粒料从V选底部进入辊压机再次挤压形成辊压机系统循环；入磨物料经磨机研磨、高效选粉机分选、细粉经收尘收集进入成品库，粗粉回磨再次研磨，形成传统闭路粉磨系统，即双闭路系统联合粉磨系统（图1）。

1.2 主机设备配置（表1）

图1 原运行联合粉磨系统工艺流程

2 新工艺新技术研究的思路

在多年的联合粉磨系统生产中通过试验发现，将原物料先进“V”型选粉机分选再入辊压机挤压，较设计的将物料直接进入辊压机挤压再进“V”型选粉机分选效果要好，主要是原料中含有较多细粉，提前分选出该部分细粉减少了入辊压机料量，提高了辊压机做功效果。物料颗粒分析结果见表2。

结果表明，辊压机半成品即入磨物料中小于45 um的颗粒达到51.5%，小于80 um颗粒占到75.5%左右。如果将该部分水泥细粉分选出一半直接做为成品使用，该生产线就会发生大的改变，按照此数据计算，水泥台时产量将上升20%以上，按当时220～230 t/h计算，台时产量将上升至264～276 t/h，水泥吨电耗将下降3 kWh/t以上，这一方案如果成功，不仅可降低电耗，还可在原有产能基础上实现错峰生产降低电价。

表1 原运行联合粉磨系统主机配置

3 试验研究可行性

辊压机挤压后的物料颗粒形貌与球磨机生产的水泥相比较差，辊压机系统中含有大量可做为成品的细粉物料能否直接选出作为成品使用，为得到该部分水泥对水泥性能的影响程度，证实该设想可行性，先期进行了大量实验，根据数据分析，确定了最佳的掺入配比。

3.1 辊压机产生小于80 um细粉对产品性能的影响试验

受最早水泥以80 um筛余控制生产影响，选取入磨物料用80 um筛分，筛下物与成品水泥按不同比例掺加进行性能试验，结果见表3。

掺入小于80 um入磨水泥30%、50%、100%以后与成品水泥对比，掺量增加后需水量下降，强度下降明显。分析原因认为，公司水泥控制是按45 um筛余控制，虽然小于80 um的可做为成品，但相对控制水泥45 um筛余为10%以下的指标较低，且选粉机选取水泥细粉较多，粗粉比例相对会小，取筛下样品颗粒，小于80 um的全部选入，掺入80 um以下辊压机水泥后整体细度变粗，强度下降。因此需要使用45 um以下水泥细粉试验。

表2 出辊压机入磨物料筛余

3.2 辊压机产生小于45 um细粉对产品性能的影响

由于45 um以下成品分离采集样品较困难，根据80 um试验情况及对后续的改造判断，分析认为最多从辊压机处选出30%，正常选出20%即可。确定小于45 um辊压机细粉成品按30%掺量做试验，借助负压筛析仪采集45 um以下水泥样品进行试验，结果见表4。

表3 辊压机产生小于80 um细粉对产品性能的影响

通过试验发现，将辊压机系统物料中达到成品细度的物料用45 um筛分离后，按30%的比例掺入正常生产成品水泥中，得到的水泥对比强度几乎没有变化，凝结时间略有延长，水泥需水量上升0.3%～0.5%，在可控范围。通过调整配料等手段改造后，入磨物料颗粒更加均齐可控，杜绝了原系统中入磨物料太细造成的过粉磨现象。

表4 辊压机产生小于45 um细粉对产品性能的影响

4 工艺方案的选择与确定

为选出原材料中含有的和磨机前辊压机部分产出的已达到成品标准的细粉，提高产量降低能耗，减少该部分物料对后续磨机产能及产成品的影响，根据方案投资大小、实现难易程度及效果进行试验分析，并受联合粉磨系统双闭路循环启发，增加了动态选粉机对辊压机部分物料进行单独分级分选，可控性强，操作简单，提高了选粉精度和选粉效率。

改造工艺变化主要有，在V型选粉机外增加动态选粉机1台（配置电机功率95 kW），配套变频器1台，为便于控制选出量增加冲板流量计1台，空气输送斜槽及部分溜槽管道，在V型选粉机出口处去除直段管道，加装动态离选粉机1台，使静态V型选粉机与动态选粉机有效结合，动静互补。物料从V型选粉机带出后进入新加动态选粉机进行分级分离，符合成品要求的物料进入双旋风筒进行料气分离，经计量直接送入成品提升机与球磨机生产产品混合入库；气体由循环风机再次送入V型选粉机循环使用；将不符合成品细度要求的颗粒物料再分为特粗粉（大于200 um）、中粗粉（小于200 um大于90 um）和粗粉(小于90 um)三部分，特粗粉直接返回辊压机挤压；中粗粉经由三通阀根据磨机、辊压机状况进行调节，可全部入磨，也可全部回辊压机进行再次挤压，也可两边按比例分配及时调整。调整的基础是原料水分、易磨性、混合材掺加量引起的磨机、辊压机工况的变化情况。普通粗粉全部进入球磨机。V型选粉机和新选粉机共用1台循环风机，经选粉机、高效旋风筒处理的气体含尘浓度得到有效控制，含尘颗粒大幅降低，消除了循环风机、管道等磨损问题（图2）。

图2 最终选择创新改造工艺流程

5 生产调试中遇到的问题及解决措施

调试期间，由于新增选粉机后入辊压机物料发生了较大变化，造成调试期间辊压机做功不稳定问题，从不做功的50 A电流到100 A电流波动无法控制，经常性出现跳停，严重影响正常生产。分析认为，增加三分离选粉机后入辊压机物料通过量不稳定，颗粒分布变化大。为此公司及时调整辊压机进料阀，根据现场辊压机电流波动与辊缝的变化关系，对辊压机原始辊缝调整减小5 mm，为防止恒重仓离析造成辊缝偏差，采取设计制作恒重仓外部可调节万向布料装置，并根据辊缝变化及时调节等措施，解决了辊压机做功与跳停的问题。

双动态选粉机联合粉磨系统改造使用后，入磨物料颗粒发生了变化，改造前后入磨物料主要颗粒对比见表5。

改造前后入磨物料颗粒变化明显，为此根据入磨物料粒度变化调整钢球级配，并研发自制了1台钢球钢锻筛分机，利用筛孔大小对钢球钢锻筛分，重新调整钢球级配见表6。为提高球磨机能力，在二仓增加了4道活化环，提高了磨内研磨体及物料动能。

在调试期间，根据出现的不同问题进行分析研究，不断完善改进，达到了预期效果。

表5 入磨物料在系统工艺改造前后的80 um、45 um筛余对比

6 创新改造后的成果

6.1 改造前后的技经指标对比

改造后，通过约2个月的调试运行，设备、工艺趋于稳定，效果显现，台时产量达到288 t/h，提高了25.2%，水泥磨工序电耗27.5°/t,每吨水泥下降4度多电耗，与原产能对比，台时产量提高部分可在每天有效避峰电6 h左右，在降低电价的同时，也为社会让出了峰电时段有限资源，见表7。

表6 联合粉磨系统工艺改造前后的钢球级配对比

表7 改造前后技经指标对比

6.2 改造前后水泥性能方面对比

项目改造后，生产成品各项指标均符合生产内控要求，水泥标准稠度用水量略有变化，水泥比表面积、强度均较正常样品高，这主要是为控制水泥标准稠度用水量，尽可能降低前期分析的水泥颗粒形貌影响，在生产控制中有意对三分离选粉机细度、比表面积提高控制指标。改造前后水泥3 d、28 d强度、凝结时间、均匀性试验等均符合要求，水泥质量性能等各项指标均与前期试验研究结论相符，见表8。

6.3 新增动态选粉机后入磨物料不同粒径细度

改造运行正常后，通过对双动态选粉机联合粉磨系统中物料粒度检测分析，入磨原料检测结果中，45 um筛余与80 um筛余均大幅上升，表明入磨物料变粗，但从900 um筛余看有所下降，入磨物料颗粒更加均齐，45 um以下的细粉大幅减少，磨机过粉磨现象以及细粉包球现象好转，同时入磨物料中900 um以上的物料几乎为零，实质性降低了入磨物料细度，使磨机配球更加合理科学可控，入磨物料中小于45 um的水泥颗粒由改造前的50%左右下降到25%左右，达到了预期效果，见表9。