联合粉磨系统中磨机的优化改造

2021-09-22张益阔王良勇李建兵朱鹏飞

矿山机械 2021年9期

关键词：磨机电耗筒体

张益阔，王良勇，李建兵，朱鹏飞，陈峰

1洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳 471039

2矿山重型装备国家重点实验室河南洛阳 471039

3攀枝花瑞达水泥有限公司四川攀枝花 617000

4中信重工机械股份有限公司河南洛阳 471039

R D 水泥有限公司水泥生产线采用 170-80 辊压机+V 型选粉机+ϕ3.5 m×11.5 m 水泥磨+动态选粉机的双闭路联合粉磨系统。辊压机功率为 2×800 kW，V 型选粉机型号为 Vx6817，水泥磨功率为2 000 kW，磨机转速为 16.6 r/min，O-S 选粉机型号为 N2500。生产 P.O 42.5R 水泥，原系统产量为 85～ 90 t/h，成品比表面积为 360±15 m2/kg，系统电耗约为34 kW·h/t。

为了提高水泥粉磨系统产量，降低电耗，改善水泥成品质量，该公司对水泥磨进行了技术改造。

1 水泥磨优化改造

1.1 筒体衬板

优化前筒体衬板如图 1 所示。一仓采用沟槽阶梯衬板，其有效长度为 3.15 m，沟槽阶梯衬板有磨损，阶梯的高度差和沟槽可进一步优化；二仓采用小波纹衬板+4 圈活化衬板，小波纹衬板厚度为 75 mm，降低了有效内径，增加了电耗，活化衬板磨损严重，排列方式可进一步优化。

图1 优化前的筒体衬板Fig.1 Shell liner before optimization

优化后的筒体衬板如图 2 所示。一仓仍采用沟槽阶梯衬板，阶梯的高度差决定了衬板的提升能力，沟槽的波纹兼顾研磨作用。优化后衬板的阶梯高度差为100 mm，沟槽的半径为R20 mm，深度为 10 mm，提高了衬板的提升和研磨效率，可更好地发挥一仓以细碎为主、研磨为辅的作用。二仓为小波纹衬板+5 圈活化衬板。小波纹衬板的波纹重新设计，波峰波谷高度差为 15 mm，尽可能地增大研磨面积，以提高二仓的研磨效率，增强研磨能力。考虑研磨体填充率为30%，活化衬板高度为 750 mm，环数增加至 5 圈，重新排列活化衬板的安装位置 (见图 3)，每一圈的活化衬板交错排列，可更好地发挥研磨体的粉磨能力，最大程度消除研磨死区；合理设计活化衬板的过料面积，将靠近筒体外圆高度为 150 mm的部分设计成盲板，可有效控制物料在磨内的研磨时间，提高磨机研磨效率和物料的磨细程度，降低循环负荷，从而提高产量、降低电耗[1-2]。

图2 优化后的筒体衬板Fig.2 Shell liner after optimization

优化改造后磨内布置如图 3 所示。一仓有效长度缩短为 2.9 m，由于进料装置增加了返料板，增加了一仓的有效研磨长度，且磨机的进料比表面积在 200 m2/kg 以上，不需要太多的冲击粉碎，因此可将更多的空间向具有磨细作用的二仓偏移，以提高磨机的整体研磨能力。

图3 优化改造后的磨内布置Fig.3 Layout inside mill after optimization

由于物料在进入磨机前经过了辊压机和 V 型选粉机，粒度较细，研磨体直径较小，因此，筒体衬板均采用超薄衬板，既降低了衬板质量，又增加了筒体有效内径，在填充率一定的情况下，料面降低，可以增大隔仓装置的中心环，进而改善磨内通风。

1.2 隔仓装置

原隔仓装置是料流与气流混合在一起，易出现冲料现象，造成二仓前段出现无料的粉磨盲区。优化后的隔仓装置采用气料分离式双隔仓，如图 4 所示。双隔仓可将料流和气流分开，分别由不同的通道通过中间隔仓装置，改变了常规球磨机内部气流与料流混合的现状，增加了二仓的有效破碎研磨长度，延长了物料研磨时间，提高了磨机的粉磨效率，可使系统磨内风量调整更加便利，加大了磨内通风量，降低了物料的出磨温度，改善了水泥的品质。

图4 优化后的气料分离式双隔仓Fig.4 Air-charge segregating dual diaphragm after optimization

结构方面，在考虑研磨体填充率与料面的情况下，尽可能增大中心圆的直径，隔仓两侧采用篦板，篦缝宽度为 6 mm，通孔率为 7.8%，两侧篦板的通孔率保持一致，可改善隔仓截面通风，降低通风阻力和中心圆处风速。物料流动方向安装有闸板，现场可根据粉磨工艺及物料特性等来控制物料的流速，从而提高产品的质量和产量。

1.3 出料篦板

原出料篦板为筛板外加铸件边框的防堵型篦板，篦缝为 5～ 8 mm，此种篦板虽有防堵效果，但磨尾的粗颗粒物料与钢段会从篦板之间的缝隙中进入到选粉机，再进入磨机一仓。

将出料篦板优化升级为压条与筛板的组合，如图5 所示。筛板篦缝宽度为 4 mm，通孔率为 15%，将筛板用压板压在篦板架上，同时可堵住筛板之间的缝隙，避免磨尾的粗颗粒物料与钢段从缝隙中进入到选粉机后再进入一仓。在保证通孔率的前提下，将靠近筒体最外圈高度为 300 mm的部分设计为盲板形式的铸件衬板，有助于抑制物料流速，延长物料在磨内的研磨时间，提高研磨效率。

图5 优化后的出料篦板Fig.5 Discharge grate plate after optimization

1.4 研磨体级配

磨机是通过衬板将能量传递给研磨体，研磨体在运动中对物料进行磨细与整形，合理的研磨体级配对提高粉磨效率和节能降耗有着重要作用。

由于对磨内衬板、隔仓装置和出料篦板进行了优化，使得研磨效率提高，因而可适当减少研磨体填充量，将一仓和二仓的填充率由 28% 降至 22%，降低了磨机负荷，进而降低了电耗。优化前后研磨体级配如表 1 所列。

表1 优化前后研磨体级配Tab.1 Size proportion of grinding media before and after optimization

优化前水泥成品中 -3 µm的细粒级含量约为20%，有时甚至达到 25%，细粒级含量高会影响水泥质量。因此技术改造加大了一仓和二仓的平均球径，一仓和二仓的平均球径分别由优化前的 27.00、12.98 mm 增加到 28.96 和 14.42 mm；一仓中ϕ40 mm的钢球由 2 t 增加至 5 t，相应地减少了一部分小球。因为熟料易磨性较差，因此提高一仓对熟料和其他粗颗粒的处理能力，可避免出现选择性磨细现象；二仓中不再装ϕ10 mm×10 mm的钢段，可避免出现过粉磨现象[3]。