原料终粉磨系统

2024-08-13

原料终粉磨系统（共7篇）

原料终粉磨系统篇1

1 前言

为积极推进生料制备系统新工艺、新技术的应用, 降低生料电耗和熟料综合电耗, 实现降低生产成本、增强企业竞争力的目的, 鲁城水泥有限公司决定对原两台ϕ4.6m× (10+3.5) m中卸烘干磨进行辊压机终粉磨系统改造。经过多方考察、调研, 公司决定采用目前国内较为成熟、节能降耗明显、综合效益较好的CLF180/120型生料辊压机终粉磨系统, 一线改造工程于2011年3月份开始动工, 2011年8月4日一次性带料试车成功。2012年4月份适时启动了二线生料改造工程, 于2012年9月份一次性带料试车成功, 经过生产实践和不断的优化改进, 取得了较好的节能效果。

2 改造前后主机设备配置对比

生料系统改造未涉及石灰石破碎系统、辅助原料、调配库及上料系统、废气处理系统, 仅对磨机及附属设备进行了改造, 主机设备配置见表1。

3 项目的改进措施及效果对比

1号辊压机生料终粉磨项目安装调试过程中, 结合实际情况, 在配合厂家技术人员调试的同时, 对设计中存在的不合理处以及试生产过程中发现的问题进行了改进:

(1) 改造V型选粉机下料口, 由一处下料改为三处下料, 去掉粗粉下料斜槽, 将粗粉导入喂料提升机下料管, 消除了下料分布不均的现象。

(2) 改进动态选粉机进风口, 由原先的直筒进风改为九个栅格分隔进风, 避免了风量分布不均影响系统稳定的弊端。

(3) 调整了风机入V型选粉机补风管道的安装角度, 设计时风机入V型选粉机补风管道的角度为风量通过弯管导入动态选粉机, 造成补风直吹动态选粉机传动轴, 后将管道取直直入进风主管道。

(4) 将动态选粉机旋风筒涡壳直径加大0.9m, 达到5m, 高度增加0.9m, 有效降低了阻力, 增加了系统风量。

(5) 动态选粉机转子下加挡风板。

(6) 转子与旋风筒之间加降尘锁风卸灰阀。

(7) 循环风机采用变频控制, 风量调整完全可以通过调节风机转速满足, 为简化系统工艺, 在安装过程中去掉了循环风机进口调节阀。

通过改进保证了项目的顺利投产与正常高效运行, 实现了辊压机生料终粉磨系统较为明显的节能效果:原中卸磨系统设计产量为190t/h, 正常生产平均产量可达到210t/h左右, 系统配用功率约为5000k W, 中卸磨系统电耗约为21k Wh/t生料, 辊压机系统设计产量为240~260t/h, 配用功率约为4400k W。正常生产平均产量可达到270~280t/h, 辊压机系统电耗为12.76k Wh/t生料。

由于1号辊压机生料终粉磨项目完成后节能效果明显, 2012年4月份适时启动了二线生料磨改造工程, 针对1号辊压机使用情况及系统阻力较大的问题, 在安装调试过程中重新优化了2号辊压机系统:动态选粉机旋风筒进口相对1号辊压机加大了0.5m, 增大通风面积约2.5m2, 旋风筒涡壳直径加大0.9m, 达到5.5m, 高度增加1m, 项目于2012年9月份一次性带料试车成功。二线辊压机优化改造后与一线辊压机运行数据对比见表2。

运行数据表明, 整个系统阻力明显下降, 细粉分离效果增强, 辊压机电流较1号下降了约10~20A;辊压机系统电耗达12.76k Wh/t, 生料综合电耗控制在18.1k Wh/t以内, 取得了较好的节电效果。

4 结语

通过努力, 成功实现了生料终粉磨系统的改造, 并结合公司实际情况进行了合理有效的改进。2013年1至8月份, 生料月度综合电耗控制在18k Wh/t生料, 取得了明显的节能效果和经济效益。

生料辊压机终粉磨系统技术介绍篇2

生料粉磨是水泥生产过程的一个重要环节, 与水泥粉磨相比, 具有自身的特点和要求, 主要体现在处理的原料特性和产品要求方面, 因此采用的系统技术要求也存在较大差别。

生料配料主要包括钙质原料 (如石灰石和白垩) 、硅质原料 (如砂岩和粘土) 、铁质原料 (如铁粉和钢渣) 等, 这些原料的易磨性、磨蚀性、含水量等差别很大, 即使同一类原料波动范围也很宽, 必须经过原料加工试验才能确定合理的系统配置和技术指标, 否则只能基于假设的“中等性能”确定初步方案。

难磨石灰石的粉磨功指数Wi可达15k Wh/t, 易磨石灰石的粉磨功指数只有8k Wh/t左右, 白垩的粉磨功指数更小, 相差一倍以上。石灰石类原料的磨蚀性指数Ai一般只有0.02, 而砂岩的磨蚀性指数为0.4, 钢渣的磨蚀性指数更大, 相差20倍以上。我国北方少雨地区如采用砂岩配料, 则原料综合水分只有2%左右, 南方多雨地区如采用粘土配料, 则原料综合水分可能达到8%, 在东欧地区如采用白垩或多孔石灰石配料, 则原料的综合水分可达10%~20%。这些数据是设计和选择生料粉磨系统的基础条件, 如果不顾原料条件和其他工程条件, 则保证的产量、电耗、使用寿命是没有意义的, 也是不可相信的。

生料质量的重要指标之一是生料细度, 一般要求R80μm=12%~15%, 而且粒度级配越窄越好 (与水泥要求相反) , 因为微细颗粒增加扬尘, 粗颗粒难以反应完全, 特别是≥45μm的石英颗粒和≥125μm的方解石颗粒, 导致游离钙增高、热耗高, 影响熟料强度, 因此控制生料中粗颗粒的含量更为重要, 一般希望控制R200μm=1%~2%。如果生料易烧性好, 则可以适当放宽细度, 否则要严格控制细度, 当然, 细度的调整将直接对系统产量和电耗产生影响。

烘干和粉磨是生料粉磨系统不可分割的两部分, 粉磨系统正常运行的前提条件是有足够的烘干能力将进入系统的含水原料烘干粉磨至含水量<0.5%的生料成品。如果生料成品水分达不到要求, 则可能导致后续工艺如输送储存、均化和熟料烧成等出现困难, 粉磨系统本身也会出现堵料频繁、产能下降等问题。正常五级预热器系统的废气温度为300℃左右, 可烘干的原料水分为7%;如果配套余热发电系统, 可用废气温度降低到200℃左右, 则烘干的原料水分为4%左右, 这也能满足我国大部分地区的原料烘干需要;如果原料水分超过8%, 则应考虑引入篦冷机余风, 或采用四级预热器系统, 或设置辅助供热系统。

2 生料粉磨技术的发展

生料粉磨技术随着粉磨装备技术的进步而不断发展, 经历了从球磨到立式辊磨和辊压机的发展过程, 各种装备技术各有优缺点, 总的发展思路是朝着提高粉磨效率、降低粉磨电耗的道路前进。

早期的小规模水泥熟料生产线多采用风扫和尾卸球磨系统, 2000t/d熟料生产线推广以后逐步采用ϕ3.5m×10m、1250k W或ϕ4.6m×7.5m+3.5m、2500k W和ϕ4.6m×8.5m+3.5m、2800k W的中卸烘干磨系统, 2000t/d烧成系统升级到2500t/d生产线以后即从鹿泉鼎鑫项目开始, 全面采用ϕ4.6m×10m+3.5m、3550k W中卸烘干磨系统, 包括部分5000t/d生产线配套了两套该磨系统。在北水二线3200t/d生产线上, 开发设计了ϕ5.0m×10m+2.5m、4000k W, 设计产量250t/h, 此前也开发设计了ϕ5.0m×10.5m、4000k W的大型风扫磨, 在部分3200t/d生产线上配套使用, 国产生料球磨的发展基本结束。球磨系统的优点是操作简单, 对原料的适应性强, 运转率有保障, 但粉磨效率低, 电耗高, 其中粉磨效率最高的中卸磨系统电耗也在23k Wh/t左右或更高。

国际上从上世纪80年代开始即大量采用现代立式辊磨粉磨生料, 至今仍占主导地位, 代表公司有德国的莱歇公司、非凡公司、伯利休斯公司, 丹麦的史密斯公司, 日本的宇部公司、神户制钢和川崎重工等, 最大规格的辊磨是LM69.6, 装机功率6700k W, 设计产量为800t/h, 可以满足10000t/d生产线的单机配套需要。与球磨相比, 辊磨粉磨水泥生料的主要优点是节电效果明显, 系统电耗为16k Wh左右, 吨生料节电7k Wh左右, 节电幅度达30%, 换算到吨熟料节电为10k Wh以上。另外辊磨的烘干能力强, 可以通入大量的窑尾和窑头余风, 如果设置辅助热源, 可以烘干粉磨20%水分的原料;辊磨允许的喂料粒度也大幅度放宽, 控制喂料粒度D90为80mm即可, 极限颗粒允许到150mm, 这对原料的前置破碎工段是一大利好。

国内水泥行业也非常重视辊磨技术的研究开发, 目前已解决了配套6000t/d生产线的辊磨装备国产化问题, 代表公司有中材装备、合肥中亚、沈阳重机和中信重机等。

辊压机自1985年问世以来, 也有不少用于生料粉磨的案例, 主要形式有两种:一种是部分终粉磨系统, 辊压机出料先进选粉机, 分选出部分成品后入磨, 大大减轻了后续球磨的负荷, 如北水、启新、新疆水泥厂等原料粉磨即采用了这种系统;另一种是终粉磨系统, 全部成品由辊压机产生, 取消了球磨机, 因此节电幅度更大。德国洪堡 (KHD) 公司是世界著名的辊压机供货商代表, 该公司不生产辊磨, 因此历来特别推崇辊压机生料终粉磨系统, 福建三德、江西亚东1~3线和四川亚东1线等均采用了KHD公司提供的辊压机生料终粉磨系统。伯利休斯公司也是世界著名的辊压机供货商之一, 也有不少生料辊压机应用案例。

国内辊压机主要的供货商包括中材装备、合肥水泥院、中信重机和成都利君等, 而在生料辊压机终粉磨系统技术的开发和推广方面走在最前列的当属成都利君, 其于2007年在山西智海投产的首套生料辊压机终粉磨系统在业内引起了重大反响, 不少新建项目纷纷采用辊压机终粉磨系统制备生料, 目前占比可能达到30%, 主要原因是辊压机系统比辊磨系统进一步降低了系统电耗。

3 生料辊压机终粉磨系统节电分析

辊压机是典型的节能料床粉磨技术, 用于生料粉磨达到节能降耗的目的是毋庸置疑的。2005年利用试验辊压机对水泥原料进行的挤压试验结果显示:经不同的挤压力一次挤压后, 细粉含量有不同程度的增加, 易磨性大幅度降低, 从14.2k Wh/t降到9.1k Wh/t以下, 且挤压力越大, 易磨性值降低越多, 但是降低的幅度趋缓, 这说明水泥原料非常适合辊压机处理, 但是压力稍低于挤压熟料压力 (见表1) 。

根据粉磨机理分析, 辊压机和辊磨同属料床粉碎范畴, 区别在于辊压机属于“受限高压”粉碎, 即辊压机中物料受到较好的限制, 依靠侧挡板强制挡料, 尽量降低边缘效应, 采用的挤压力较高, 以压辊投影面积压力计达到4000~6000k N/m2, 而辊磨中物料受限程度较差, 仅靠挡料圈被动拦截, 挤压力一般为600~800k N/m2, 粉磨效率要略低于辊压机, 但是幅度非常有限。

辊压机终粉磨系统比辊磨系统节电的主要原因在于:辊压机系统中的“选粉-烘干-风扫”用风风量和阻力比辊磨低, 反映到通风电耗降低。辊压机系统阻力约为辊磨系统阻力的60%, 风量约为辊磨系统风量的95%, 这样通风电耗约为辊磨的57%, 一般辊磨系统风机电耗为7.0k Wh/t左右, 则辊压机系统风机电耗仅为4.0k Wh/t左右。辊磨系统仍属风扫粉磨系统, 粉磨过程必须通入大量的热风进行烘干、提升物料和选粉, 辊压机系统的通风仅满足烘干和选粉需要即可, 物料提升依靠机械斗提, 节省电能。假设原料易磨性中等, 相同生料细度, 可以估算出辊压机系统和辊磨系统的电耗情况 (表2) 。

由此可见辊压机系统可比辊磨系统节电3k Wh/t左右。早年宇部公司提供的采用外置选粉机的生料辊磨系统, 其设计电耗比其他公司采用正常部分外循环辊磨系统的电耗就低3k Wh/t左右, 其原因也在于出磨物料靠提升机喂入选粉机进行分选, 以降低通风电耗。对部分生料辊压机系统的调查数据见表3。

根据上述调查分析可以得出结论:辊压机系统可比辊磨系统节电3.0k Wh/t左右, 即节电20%。有的广告宣传称可节电5k Wh/t即30%, 甚至节电8k Wh/t即50%, 值得商榷。不同系统的比较应该基于同等条件, 否则没有意义。龙岩三德1线使用辊压机系统、2线使用辊磨系统具有比较价值, 江西亚东1~3线使用辊压机系统、4线使用辊磨系统也具有比较价值。

4 生料辊压机终粉磨系统流程研究

辊压机本身工作原理简单, 结构紧凑, 作用明确, 仅对物料进行挤压粉碎, 不具备分选和烘干功能, 因此系统流程的变化取决于选粉机结构及其布置形式, 图1显示了5种典型的生料辊压机终粉磨系统流程。

流程a:在V型选粉机出现之前, 为了解决系统的烘干问题, 设置了一台烘干破碎机, 另配置一台动态选粉机进行选粉, 流程相对复杂。

流程b:采用VSK型选粉机完成烘干选粉作用, 为了满足烘干效果, 动静态选粉机分开, 中间设置较长的连接管道, 增加了烘干容积, 辊压机布置在楼面上, 靠一台提升机输送物料, 流程相对简单。

流程c:类似于流程b, 只是将辊压机和V型选粉机布置在地面上, 土建结构要求降低, 但必须设置两台提升机输送物料, 流程略显复杂。

流程d:设计了一台结构紧凑的动静态组合式选粉机, 流程和布置简化, 提升物料高度降低, 节约电耗。分析实际运行数据发现, 物料的烘干过程主要在静态选粉机中完成, 因为出静态选粉机的物料颗粒很细, 水分容易蒸发, 出口温度基本上降低到90℃左右, 已无烘干作用, 除非从此处再引入部分热风才有烘干效果, 因此该流程的烘干作用与流程b、c相当。另外, 为了降低工艺布置高度, 组合式选粉机也可以布置在地面上, 采用双提升机布置方案。

流程e:调查发现, 目前广泛采用的卧式选粉机没有导风叶片, 对生料中粗颗粒控制不理想, 200μm筛余存在跑粗现象, 影响生料质量和熟料煅烧效果, 因此我们参考水泥辊压机半终粉磨系统的经验, 开发了带立式动态组合式选粉机, 该选粉机除提高细度调控效果以外, 烘干容积也显著增加, 可以保证烘干水分7%左右的原料, 这是我们首推的生料辊压机终粉磨系统流程。中材装备成都公司提供的同类系统已成功运行一年多, 取得良好效果。

5 不同规模生料辊压机粉磨系统配置

5.1 系统能力的确定

产量要求:根据烧成系统的能力确定, 考虑生料理论料耗1.52kg/kg熟料, 生料粉磨系统每天运行21h, 再考虑10%的提产能力, 如2500t/d生产线生料磨系统正常设计能力200t/h, 超常设计能力为220t/h, 5000t/d生产线生料磨系统正常设计能力400t/h, 超常设计能力440t/h (表4) 。

生料细度:生料细度决定于原料配料及其易烧性, 根据国外公司的经验, 生料细度依据易烧性的“难、中、易”等级, 建议控制90μm筛余为“12%、15%、18%”和200μm筛余为“1.0%、1.5%、2.0%”, 国内设计指标一般为80μm筛筛余12%, 应该覆盖了所有难烧的原料, 实际生产中往往适度放宽。考虑到辊压机生料质量与辊磨相当, 生料细度按R80μm=14%、R200μm≤2%设计。

主机电耗:石灰石挤压试验结果显示, 在同等操作条件下, 石灰石的料饼厚度比熟料厚, 料饼容重比熟料小, 折算到通过量比熟料约高10%, 需用功率有所增加, 这也意味着挤压原料时的单位通过量电耗较低, 一般熟料为2.5~3.0k Wh/t, 原料为2.1~2.6k Wh/t。辊压机与辊磨虽然在挤压力和受限程度方面有所区别, 但同属于料床挤压, 单位生料成品电耗基本相当。粉磨中等易磨性的原料 (MF=1.0、Wi=11k Wh/t、R80μm=12%) 辊磨电耗为7.5k Wh/t。考虑到辊压机受限程度好, 一次通过粉碎率高, 细度适当放粗, 单位主机电耗按7.2k Wh/t考虑。

5.2 辊压机规格的确定

辊压机的直径:早期的辊压机稳定性较差, 主要原因之一是辊径较小, 对物料粒度的适应性差。辊径越大, 对粗颗粒的适应性越好, 料饼厚度越大。通过数学推导, 可以得出辊压机处理的最大物料粒径和料饼厚度与辊径之间的关系为, 最大物料粒径dmax≈0.06D, 实际按95%<0.03D控制, 料饼厚度S2≈0.02D。

辊压机的宽径比:辊压机的宽径比是指压辊的宽度与直径的比值。分析认为, 对于一定直径的辊压机来讲, 宽径比越大, 边缘效应越小, 即辊间料层处于压力滑动区未被充分挤压的物料比例越小, 挤压效果越好, 但是压辊越宽, 越容易产生压辊偏斜, 要求液压系统调节性能好。相反, 宽径比越小, 边缘效应越明显, 但是压辊偏斜量小, 运行相对稳定。

另外, 过小宽径比的辊压机沿宽度方向受力呈三角型 (见图2) , 最大压力值是平均压力的2倍左右, 而大宽径比的辊压机沿宽度方向受力呈梯形, 其最大压力是平均压力的1.5倍左右, 显然后者对辊面的均匀磨损更有利。

随着规模的大型化发展以及节能水平的最大化要求, 希望辊压机的规格能力越大越好。然而辊压机的直径不可能无限加大, 因为直径太大会带来制造、运输、检修等问题。为了满足大通过量的要求, 同时考虑到液压技术的进步, 我们确定辊压机的最大宽径比为1.0, 同时每种直径的辊压机可以有不同的宽度。

辊压机的压力:在过去的25年间辊压机技术在各个方面得到了长足的发展, 主要包括传动装置、耐磨处理、液压技术、控制系统和设计参数等。其中挤压力的设计也经过了从大到小的演变过程。实践证明, 挤压力过高, 能量利用率下降, 而且机械故障增加。适宜的挤压力可以得到最佳的粉碎效果, 优化机械设计, 配置合理的液压系统。对于熟料来讲, 挤压力5000~6000k N/m2效率最高, 生料用辊压机的挤压力可比熟料低1000k N/m2, 即设计4000~5000k N/m2。总之压力的合理使用目的是要保证辊压机具有适当的出力, 从而保证获得较高的系统产量。

辊压机的线速度:压辊的线速度是决定辊压机的通过量和动力消耗的重要参数之一, 在一定范围内与两者均成线性关系。但是辊速过快, 一方面可能会导致设备振动, 引起运行失稳, 另一方面, 会导致压辊表面与料层之间的相对滑动, 加剧辊面的磨损, 而且此时辊压机的通过量与线速度不成比例。辊速太慢, 辊压机的通过量下降, 这样要达到一定的通过量, 辊压机的规格要做得较大;辊速太慢, 物料可能来不及被挤压就通过辊间, 挤压效果下降。

5.3 系统配置方案

根据各种规模生产线的配套要求, 结合生料粉磨系统的特点, 基于我们长期对辊压机装备及系统技术的研究和实践, 研究开发了几种典型生产线配套的生料辊压机终粉磨系统配置方案 (见表5) 。

这些系统均有应用实例, 有的即将投产, 有的正在建设。如前所述, 粉磨系统技术指标的确定是以原料条件和工程条件为基础的, 如果这些条件发生较大变化, 有可能要对主机配置进行适当调整, 如同一规格辊压机的传动功率可以根据原料的易磨性变化有多种配置, 这和辊磨的情况相同。

6 其他问题讨论

与生料辊磨系统相比, 生料辊压机系统最大的竞争优势是节省电能, 以5000t/d生产线为例, 年产熟料近200万吨, 需要生料300万吨, 按每吨生料节电3k Wh计算, 年节电900万度, 可节约电费400多万元。但在其他方面没有明显优势, 在此略加讨论。

生料质量即易烧性与辊磨产品相当, 优于球磨产品。对不同粉磨工艺制得的相同细度的生料易烧性进行的比较结果显示, 辊磨生料易烧性最好, 辊压机生料次之 (与辊磨生料接近) , 球磨机生料最差。如某厂在相同配料条件下, 虽然辊压机生料细度较粗, 特别是200μm筛余达到3.5%, 但其生料易烧性要比球磨机粉磨的生料易烧性好, 熟料f Ca O低, 熟料强度有所提高。另一水泥厂进行了生产试验, 两套相同烧成系统分别煅烧辊磨生料和辊压机生料, 结果显示煅烧辊磨生料时熟料强度和产量略好于辊压机生料。虽然生料80μm筛余相同, 但辊压机生料200μm筛余略粗, 这也许是其中主要原因, 因此控制生料200μm筛余是确保生料质量的关键。

辊压机系统的烘干能力可以满足我国绝大部分原料的烘干粉磨要求。辊压机本身虽然不具烘干功能, 但是配置了大通风量的具有烘干、打散、粗分选功能的V型静态选粉机, 解决了烘干问题, 调查发现不存在烘干问题。当然, 当水分超过8%时应作特殊设计。

辊压机允许的入料粒度、均匀性较辊磨严格。根据粉磨工作面的几何数学推导可知, 辊磨允许的极限粒径可达辊径的10%, 一般按5%控制, 辊压机允许的极限粒径为辊径的6%, 按3%控制, 如ϕ2000mm的辊压机入料粒度应控制在60mm以下, 粒径太大, 或粗颗粒太多, 易影响辊压机的稳定运行。另外, 进入辊压机荷重仓的物料要求均匀, 不允许存在严重的离析现象, 否则辊压机也不可能长期稳定运行。

辊压机系统运转率有待进一步提高。从机械结构分析, 辊压机比辊磨简单, 但是辊压机操作压力远高于辊磨, 系统流程相对复杂, 故障点有所增加。辊面的磨损也是不可避免的, 当有高磨蚀砂岩配料时磨损会加剧, 磨损后应及时修复, 到目前为止尚无数年免维护的压辊出现, 一般使用周期即补焊间隔时间均为数千小时, 使用寿命可达数万小时。及时在线补焊可以避免大修, 提高运转率, 稳定产量和质量。物料的输送环节也可能影响系统运转率, 如循环提升机要有一定的抗过载能力, 当来料粒度发生波动时, 辊压机辊缝会发生变化, 通过量就会有波动, 特别是当辊压机内进入超大颗粒或铁件时程序要求卸压, 瞬间通过量大增, 容易造成提升机超载跳停。

生料辊压机终粉磨系统的提产措施篇3

1 主机设备参数及配料情况

辊压机型号CLF200-160, 主电动机功率2 000k W, 循环风机功率2 000k W、处理风量800 000m3/h、全压7 000Pa, 称重仓容量为35t, 辊压机通过能力1 400~1 800t/h, 料饼厚度40~60mm, 设计台时产量420t/h。我公司采用的是四组分配料, 石灰石∶黏土∶砂岩∶硫酸渣=84∶7∶5∶4, 其中砂岩采用的是硬质砂岩, 结晶硅含量高, 一般在90%以上, 易磨性较差, 物料水分除石灰石外一般都在10%以上。生料粉磨系统工艺流程见图1。

2 导致辊压机台时产量低的原因

通过对系统运行参数的观察研究, 我们认为导致生料辊压机台时产量低的原因:

1) V型选粉机打散效果不好, 导致选粉效率仅55%左右, 一直偏低;

2) V型选粉机阻力大, 出口负压比正常值高了400Pa左右, 导致细粉不能被充分分离;

3) 称重仓下料不稳, 频繁塌料, 造成辊压机辊缝偏差大, 最大偏差在20mm左右, 压力波动大, 两边最大相差5MPa, 影响挤压效果, 甚至导致辊压机频繁跳停;

4) 循环风机进口风门阀板增大系统阻力。

根据以上几点原因, 我公司采取了相应的措施。

3 技改措施

1) 根据现场物料分布情况, 发现入V型选粉机料饼提升机下料口出现物料分布不均, 导致入V型选粉机出现偏料现象, 造成物料进入V型选粉机后分散不开, 选粉效果不好。我们根据下料口尺寸和物料偏离情况, 把下料管中间加两块隔板, 将物料分成三部分下料, 这样使物料均匀进入V型选粉机, 起到间接打散的作用。

2) 考虑到V型选粉机可调导风叶片已经可以起到导风打散作用, 原有固定导风板与可调导风板过于密集, 影响通风, 直接增大了阻力, 因此把右侧 (见图2) 调节叶片从下往上去掉5块, 左侧导流板由下往上去掉2块, 这样在不影响导风及打散的情况下在很大程度上减小了V型选粉机阻力, 使其选粉效果大大提高。

3) 考虑到称重仓原有下料管通过面积小, 物料流速快, 起不到缓冲和稳定料流的作用, 为此, (1) 将下料管由方管改成圆管 (见图3) , 原方管尺寸为700mm×1 600mm, 改为Ф1 600mm圆管, 长度为3 500mm, 这样可在一定程度增大称重仓容量; (2) 将下料管底部改用锥体在一定程度上起到缓冲作用, 以便在辊子上部形成稳定料压。改造后彻底解决了塌料问题, 并且稳定了辊压机辊缝。

4) 生料辊压机原循环风机设计有进口调节风门, 而我公司循环风机采用变频控制, 进口风门加大了系统阻力。为此, 利用避峰期间把进口风门阀板拆除后, 精细选粉机出口风压降低600Pa左右, 大大降低了系统阻力。

4 改后效果

改造后, 我公司生料辊压机系统台时产量有了显著提高, 从原有420t/h左右提高到520t/h以上, 最高可达550t/h, 生料粉磨工序电耗降低了3k Wh/t。

改造前精细选粉机选粉效率在70%以上, 转速35~40Hz, 产品0.08mm筛筛余在17%~20%左右, 改造后0.08mm筛筛余可达到8%~12%。这样, 当我们降低转速到20~24Hz时, 不但能保证0.08mm筛筛余在10%~15%, 还可再降低电耗。改造前后生料终粉磨系统技术参数见表1。

原料终粉磨系统篇4

关键词：辊压机,生产调试,应用

1 工艺流程及主机设备表

1.1 工艺流程简述

从配料站来的混合料由胶带输送机 (01) 送至生料粉磨车间, 胶带输送机上悬挂除铁器 (02) , 将物料中混入的铁件除去;同时该皮带上装有金属探测器 (03) , 发现有金属后气动三通阀 (04) 换向, 将混有金属的物料由旁路卸出, 以保证辊压机的安全运行。不含金属的物料由气动三通经锁风阀 (05) 喂入V型选粉机 (06) , 在V型选粉机中预烘干后, 通过提升机 (07) 提升进入稳流仓 (08) , 该稳流仓设有荷重传感器检测仓内料位, 物料从稳流仓过饱和喂入辊压机 (11) 进行料床粉碎的挤压过程, 挤压后料饼通过提升机 (12) 送入V型选粉机中打散、烘干、分级, 细小颗粒被热风分选出来, 粗颗粒与新喂入的混合料一同进入循环挤压过程。

V型选粉机中被打散分选出来的细颗粒被热风带至热风管道内继续烘干后进入XR选粉机 (13) , 通过笼型转子进行分选, 粗粉通过双层重锤锁风阀 (13a) 卸出至稳流仓 (08) 后继续挤压, 选出的生料成品通过旋风除尘器 (14) 气料分离后, 通过双层重锤锁风阀 (14a) 卸入生料成品输送斜槽 (16) 入生料库。

生料烘干热源来自窑尾废气, 可通过电动阀门 (20) 控制窑尾热风量, 同时冷风阀 (21) 可控制掺入冷风量, 以控制入V型选粉机的热风温度。生料磨系统含尘废气由旋风筒 (14) 经循环风机 (15) 排出后, 一部分经调节阀 (18) 循环回V型选粉机进风管, 大部分进入窑尾废气处理电收尘器 (22) , 除尘净化后由风机排入大气。

1.2 主要设备参数表

2 生产调试中出现的主要问题及措施

2.1 辊压机左右两侧辊缝偏差较大

辊压机系统于2011年11月14日通过单机、联动机试车后, 于11月20日投料生产, 系统总体运行正常, 辊压机喂料量160t/h~180t/h。但辊压机两侧辊缝偏差较大, 其中左、右侧辊缝分别为30~33mm、64~67mm。经查找、分析发现两方面原因造成物料离析:一是新喂入的混合料和循环料存在偏料现象, 进入“V选”物料未均匀分布, 导致辊压机左右侧辊缝偏差。二是稳流仓内安装的布料器, 由于原材料中杂物较多, 将布料器下料口部分堵住, 加剧了离析现象。

针对以上两种情况, 采取的改进措施分别为:一将“V选”的进料口处用厚度20mm耐磨钢板三等分, 保证进入“V选”物料均匀分布, 减小离析现象。二是将稳流仓内的布料器拆除, 仓顶中心向仓内焊接Φ800×1500mm的卷制圆筒进一步减小物料离析, 并加强进厂原材料杂物清理工作, 减小物料离析现象。

经上述改造后实现辊压机台时200t/h, 工作辊缝左、右侧43mm、47mm, 动辊、定辊电流67A、71A。

2.2 生料细度指标中0.2mm筛余合格率低

我单位出磨生料细度指标为0.08mm方孔筛余14±2%、0.2mm方孔筛余>1.5%。辊压机喂料200t/h时, 选粉机频率18~22Hz, 无论是怎么调整都难满足以上两个指标的同时合格。和辊压机厂家技术人员探讨后, 制定如下改造方案:

2.2.1 去掉进风口处弧形导风板, 将进风口均匀将风口分为9格, 用以对风进行整流。

2.2.2 在涡壳进风侧的涡壳壁上, 加装两块迎风导风板。

2.2.3 在出风侧壳体下部, 转子端面加一L型倒扣的导风板, 减少密封环受冲刷的几率。

2.2.4 将转子端面的工艺孔进行堵焊, 评见下图

2.3 外排气动阀误动作及供料系统能力不足

2.3.1 由于金属探测仪准确性较低, 正常生产中导致外排气动阀频繁误动作, 影响了系统的稳定运行, 同时给产、质量带来影响。结合兄弟厂家使用情况, 我单位将金属探测仪停用。为防止辊压机内进铁在原材料供料胶带输送机上又增加两台除铁器, 并坚持每周对稳流仓清仓一次, 有效地解决此问题。

2.3.2 因该系统属技改项目受厂地限制, 有一台原料供料胶带输送机布置角度达到15.6°, 物料提升高度为700mm, 电机功率30kw, 生产中经常出现电机过载跳停事故。经相关技术人员研究将此电机功率加大到37kw后, 这一问题得到解决。

3 调试效果

通过试生产、辊压机系统改造使辊压机台时产量稳定在200t/h以上。正常运转时主要参数:辊压机电流67~71A、工作辊缝43~47mm, 稳流仓仓重为13~21t、工作压力为8.5~9.0MPa、V粉入口温度146℃、选粉机频率19~22Hz、循环风机电流130A。

4 结束语

原料终粉磨系统篇5

1改造方案

第一次技改是在原风扫磨系统前增加了一套HFCG140-80辊压机预粉磨系统, 改造后系统产量约275t/h、电耗23k Wh/t, 球磨机运行电流由原来350A下降至300A, 达到了增产降耗目的, 实现了当年投产当年投资回收。但由于风路系统没有合适技改方案, 没有得到同步有效技改, 系统电耗仍然较高。为此, 实施了第二次技改, 采用一套HFCG160-140辊压机+HFV4000型气流分级机替换原有的Φ5m×10.5m风扫磨, 并与原有球磨机系统中的热风供应、生料选粉和废气处理系统组合。第一次技改时配置的HFCG140-80辊压机系统与本次改造系统并联。

1号线生料系统技改后总工艺流程见图1。新增设备见表1。新建厂房尺寸是12.8m×5.8m×12.5m。

2生料制备系统改造后能效测试

国家建筑材料工业水泥能效环保评价检验测试中心及中建材 (合肥) 粉体科技装备有限公司对1号线技改后的HFCG160-140+HFCG140-80辊压机终粉磨生料制备系统及2号线立磨生料制备系统进行了能效测试。

2.1 1号线生料制备系统

各项测试标定指标分别见表2和表3。

注:1) 测试期为2014年5月11日8:00~12日8:00, 总计24h;2) 平均台时产量 (湿基) 是根据库底皮带秤喂料量确定的数值;3) 干基台时产量是根据湿基数据、原料水分和成品水分确定的。

结论:系统产量、质量稳定, 生料细度易控, 各项指标均完成设计目标值, 操作维护和管理方便;技改工程新增设备少, 土建工程量小, 停产时间短, 投资省;循环风机电耗较高, 低压系统电耗略高, 该系统还有进一步降低能耗的空间。

2.2 2号线生料制备系统

ATOX50立磨生料粉磨系统工艺流程见图2, 主机设备见表4。

各项测试标定指标分别见表5和表6。

注:1) 测试期为2014年5月12日8:00~13日8:00, 总计24h;2) 平均台时产量 (湿基) 为根据库底皮带秤喂料量确定的数值;3) 干基台时产量是根据湿基数据、原料水分和成品水分确定的。

2.3辊压机系统与立磨系统指标对比

辊压机生料终粉磨系统与立磨生料粉磨系统指标对比见表7。两套生料制备系统原料组分及配比、易磨性、水分、粒度基本相同;生料品质接近, 细度、水分基本相同;测试方法、气候条件接近相同;操作管理要求相同;而表7中吨生料电耗, 1号线采用辊压机技改的生料制备系统较立磨系统低2.81k Wh/t, 充分显示了辊压机制备生料的节电优越性。

沂南中联水泥公司生料制备系统也是中建材 (合肥) 粉体科技装备有限公司的辊压机终粉磨系统, 其生料制备系统能效测试数据见表8。

沂南中联水泥公司原料与1号线原料的易磨性和水分非常接近, 沂南中联产品细度略粗, 而电耗却比我公司少2.12k Wh/t。所以, 1号线将进行风机效能测试, 进行风机改造后, 有望进一步降低能耗。

3结束语

原料终粉磨系统篇6

1 原因分析

为查明系统存在的问题, 选择与3#磨系统产能相近的1#水泥磨 (表1) 作对比, 在同时生产P·O42.5水泥品种, 产量在120t/h的状态下, 取出辊压机的半成品、出磨水泥、回磨粗粉和水泥成品样, 送福建省水泥质量监督检验三站做粒度测试, 检测结果见表2。

(1) 3#水泥磨辊压机半成品3～32μm和32～65μm的细粉过少, 导致V型选粉机的80μm选净度不高, 3#磨的出辊压机的半成品比1#磨的颗粒分布要宽。

(2) 回磨粗粉及出磨水泥有较多3～32μm和32～65μm的细粉未选出, 较多的细粉未选出回磨后磨内细粉就越多, 在磨内容易产生“过粉磨”现象, 使磨机产量下降。应降低3～65μm颗粒的含量, 使大于65μm的粗颗粒上升。

(3) 出磨水泥颗粒分布分析微粉量足够, 小于32μm的细粉含量太少, 80μm越少越好。并且总体的颗粒分布级差不够大, 磨机研磨能力不足。

通过对检测结果的分析, 找出导致系统产量低的原因如下。

(1) Ⅰ仓设计的平均球径偏小, 物料在Ⅰ仓没有很好消化的情况下进入Ⅱ仓, Ⅱ仓平均球径更小, 研磨粗颗粒的能力差, 另磨机内部的隔仓板和出磨篦板的篦缝较大, 物料在磨机内部的流速偏快、Ⅱ仓衬板结构不适合此种颗粒集中的物料研磨, 导致物料在磨系统多次循环, 使循环负荷300%左右, 明显偏高。

(2) 辊压效果和V型选粉机的进料分散不好。

(3) 工艺设计不合理导致O-Sepa选粉机选粉效率不高, 部分微细粉没有被选出而回磨, 使系统循环量大。

(4) 系统操作参数选择不合理。

(5) 取样器定位和故障原因未投入使用, 现瞬时取样代表性不强。

以上问题, 造成辊压效果差;磨系统的循环负荷太大;磨内Ⅱ仓双阶梯分级衬板的功耗高, 磨机提升能力虽强, 但研磨能力不高;磨内用风和O-Sepa选粉机用风量控制, 及系统放风和循环风机控制相互交叉干扰, 最终导致磨系统的产能无法充分发挥。

2 采取的措施

为提高产量, 根据现场、中控的相关数据和实际生产运行情况, 避免停机时间过长, 就以上问题对系统作分步优化处理。

2.1 初步实施

(1) 降低磨机隔仓板过料能力, 控制磨内的物料流速。将隔仓板的外圈粗筛板的篦缝及出磨篦板的外圈篦板篦缝较大处均用圆钢堵塞并点焊牢固。操作时控制磨尾负压在500～700Pa。严格控制出磨水泥温度在95～115℃, 生产高标号水泥时对入磨头仓的熟料和磨机筒体进行淋水, 防止包球和过粉磨, 提高粉磨效率。

(2) V型选粉机进料口改为梯形进料, 使物料分散后均匀进入形成料幕, 并在进料溜管内横断面上加几根钢打散棒, 使物料经过几次打散后充分散开。在磨机进料溜管内横断面上加设钢棒, 使入磨机的料得到缓冲, 降低入磨后的初速度, 延长物料在I仓的停留时间。

(3) 磨尾斗提机到选粉机的斜槽分支较多, 除原有的分料电动阀门外, 在主斜槽处增设固定分料挡板, 确保入选粉机各个下料点的料分布均匀。

(4) 研磨体级配和装载量调整。试生产后为便于调整, 磨机钢球装载量仅加到设计量的90%, 在此基础上装载量调到100%。将I仓、II仓平均球径调高, I仓增加Φ40的钢球3吨, 让I仓破碎能力充分发挥, II仓增加Φ20钢球5吨、Φ15的钢球6吨。

(5) 合理控制辊压系统稳流仓重在15t左右。

经以上处理后, 系统产量同比提升了5t/h, 这证明之前的分析思路是正确的。

2.2 深化改进

(1) 钢球级配的调整。从磨机的主电机的负荷看, 有一定的提升空间, 使球配级差进一步拉开。将I仓、II仓平均球径和填充率调高, I仓Φ40钢球增加到4.5t, II仓增加Φ20、Φ15的钢球和14×14、12×12的钢段, 提高II仓的提升作用和研磨能力。调整后的球配如表3所示。

(2) O-Sepa选粉机的优化改造和操作。在出磨风管横断面新安装一个调节阀, 原设计O-Sepa选粉机二次风门全关改成全开, 并在一次风口拐弯处加开冷风口 (100×80cm) 。通过优化调整磨机主袋收尘排风机的风门开度和磨尾新增控制阀门的开度, 使O-Sepa选粉机的一、二次配风比例更合理, 确保涡壳流到道内和进风口不会有积灰现象。同时控制好磨风, 使磨内物料流速得到有效控制, 让物料充分分散, 出磨负压由500～700Pa降到400Pa左右, 以减少出磨的相对量, 控制循环量。

由于一次风匹配后, 调整磨机的风量是靠增加的磨尾风管调节风门来实现, 若仅靠通过调节磨尾冷风阀放风量调整磨内通风量, 这样改变了一次风量, 二次风未变将造成新的不平衡, 选粉效率仍无法充分发挥。况且放风冷风阀的位置与磨尾风方向垂直, 冷风进入后可能会产生涡流风, 且出磨风入一次风口是拐弯进入选粉机, 入选粉机风道后上部风道含尘及气体量更多更大, 气体将分布不均, 入选粉机转子后影响选粉效率。原冷风门在不影响磨内通风时可不开, 以发挥磨机的研磨功能。

另为确保O-Sepa选粉效率, 在控制一次风和二次风的平衡同时, 三次风门全关。根据以往的生产经验, 当比表面积大于320kg/m2时, 调节三次风门对提高比表面积贡献不大, 但当比表面积小于320 kg/m2时, 调节三次风门比表面积会有提高。通过对O-Sepa选粉机的优化改造和操作后, 选粉效率由23%提高到38%。

(3) 辊压系统的改进。经过第一步的改进, 辊压机效果有所提高, 但从辊压机的负载看仍然偏小, 辊压机电机额定电流89.2A, 正常运行仅38A左右, 辊压机的功耗太低, 辊压机的作用没有充分发挥。与1#和2#水泥磨的对比分析, 认为辊压机中间仓到辊压机的垂直距离太短仅有0.5m, 且它们之间的下料溜子不是垂直的。最终采取把中间稳流仓再提高2m, 并把稳流仓与辊压机的连接溜子改到90°, 保证入辊压机的物料有足够的初速度和填充密度, 增加辊压机的负载, 使辊压效率有了大幅提升。并改变原有的操作方法将棒闸全开, 确保辊压机有足够的物料通过。当辊压机负载下降时, 调大喂料量和出辊压系统的料量, 当磨机产能到极限时再降低系统喂料量, 使磨机产量平衡, 并确保辊压机的工作负载达70A以上, 功耗增加, 产量提升。

(4) 提高取样代表性的改进。试生产后, 由于工艺设计的问题, 水泥输送皮带斜度太大, 输送能力不足, 尾端积料严重, 导致安装的取样器无法正常工作, 代表性不强, 结果波动大, 影响操作控制。经过对比瞬时样与混合样的比表面积, 前者低30m2/kg。为此进行调整, 使出稳流仓的水泥顺畅。对取样器重新修复和定位, 保证取样的可靠性。

3 结束语

通过全面的调整和操作参数的优化, 系统运行稳定, 水泥产量达到较高的水平。系统循环能控制在200%以下, 最佳循环负荷可达150%以下, 研磨能力有所提高, P·C32.5水泥产量可达到130t/h以上, P·O42.5水泥产量达到120 t/h以上, 改进前后对比如表4所示。

对于水泥半终粉磨系统而言, 辊压效果越好, 颗粒的微裂纹越多, 这种料的易磨性好。磨机产量的高低, 除了球级配的情况和选粉效率等因素外, 辊压系统的效率也起到至关重要的作用。

从目前系统的运行情况看, 该系统辊压机和磨机两者的能力不平衡, 辊压系统循环风机的能力过大, 正常生产时的风门开度仅12%～18%, 若能采用变频电机, 可大幅降低水泥生产电耗。目前磨机仅配一台系统风机, 要同时调出适合磨内通风量和选粉机的匹配风量较困难。要想充分发挥磨机和选粉机的潜能, 最好磨机和选粉机应各配一台风机。

参考文献

[1]陶天全.水泥工业粉磨工艺及设备.第一版, 武汉工业大学出版社, 1992年.

原料终粉磨系统篇7

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 k W·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 k W, 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。

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。

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0.31 kcal/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0.215 kcal/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