對水泥粉磨串聯(lián)工藝的幾點認識
2007-06-05 00:00
所謂串聯(lián)工藝是指兩臺球磨機串聯(lián)運行。有的廠家采用二級閉路粉磨工藝，有的廠家采用前一級閉路后一級開路工藝。近幾年由于燒成技術的不斷進展，熟料產(chǎn)質量提高后，水泥粉磨能力相對偏小。許多廠家在技改時大多選擇了增加1臺磨機，兩磨共用1套配料設施的方案，而在選擇具體工藝流程上，由于增加磨頭分流倉工藝上較復雜，或受現(xiàn)有土建結構和空間位置的限制，許多廠家選擇了串聯(lián)工藝，因此近幾年串聯(lián)工藝在技術改造中采用的較多。本文結合我廠串聯(lián)工藝近兩年來的運行情況，對水泥粉磨串聯(lián)工藝談幾點認識，與同行交流。
2.1 簡化流程
串聯(lián)工藝能夠簡化生產(chǎn)工藝流程，減少技改工程量，縮短技改時間，降低技改費用。
1 串聯(lián)工藝的運行情況
1.1 工藝流程
我廠串聯(lián)工藝流程和主機設備的規(guī)格見圖1。 
圖1 串聯(lián)工藝流程
1.2 運行情況
該系統(tǒng)1998年3月至1999年5月的月平均臺時產(chǎn)量、水泥綜合電耗及與非串聯(lián)工藝同等規(guī)格磨機噸水泥電耗的對比見表1。所得水泥的物理化學性能對比如表2。
表1 1998年3月～1999年5月串聯(lián)粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量及電耗統(tǒng)計
| 月份 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 平均 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 產(chǎn)量/(t/h) | 25.0 | 24.6 | 25.6 | 24.6 | 23.5 | 23.3 | 24.0 | 24.9 | 25.7 | 26.4 | 26.8 | 27.1 | 27.4 | 27.6 | 26.9 | 25.60 | |
| 電耗/(kWh/t) | 串聯(lián)工藝 | 31.1 | 27.8 | 30.5 | 31.4 | 28.3 | 32.6 | 29.1 | 32.3 | 32.3 | 26.9 | 28.1 | 27.7 | 27.8 | 29.1 | 29.6 | 29.67 |
| Φ1.83m×6.4m | 33.2 | 32.9 | 31.8 | 33.6 | 31.9 | 35.7 | 31.9 | 33.3 | 33.7 | 31.7 | 32.5 | 33.1 | 33.2 | 31.6 | 34.1 | 32.78 | |
| Φ2.2m×7m | 31.7 | 30.9 | 32.1 | 31.5 | 30.8 | 32.1 | 31.8 | 32.5 | 31.9 | 30.8 | 31.1 | 31.9 | 32.1 | 31.6 | 31.9 | 31.60 | |
表2 串聯(lián)磨與閉路磨粉磨水泥性能對比
| 粉磨形式 | 細度/% | 標準稠度/% | 凝結時間/h∶min | 抗壓強度/MPa | 抗折強度/MPa | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 初凝 | 終凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | |||
| 閉路磨 | 3.0 | 28.3 | 3∶59 | 5∶28 | 28.1 | 51.7 | 4.6 | 8.9 |
| 串聯(lián)磨 | 3.1 | 29.4 | 3∶01 | 4∶57 | 29.6 | 50.6 | 4.7 | 8.6 |
該系統(tǒng)連續(xù)運轉率年均達到89%以上。
2 對串聯(lián)工藝的幾點認識
2.1 簡化流程
串聯(lián)工藝能夠簡化生產(chǎn)工藝流程，減少技改工程量，縮短技改時間，降低技改費用。
2臺磨共用1套配料設施，若使2臺磨機獨立運行，采用非串聯(lián)工藝，可行性較好的方案就是實施磨頭分流工藝，我廠在本次技改方案設置時，也曾考慮過該種方案，但需新增設備，系統(tǒng)較為復雜，工程量較大，工藝布置較為困難。采用串聯(lián)工藝，工藝流程簡化，降低了技改費用，而且贏得了技改時間。
2.2 提高粉磨效率
1)以我廠實際情況看，在無熟料預破碎設施，入磨粒度相同的情況下，Φ2.2m磨機一倉的破碎效率要高于Φ1.83m磨機。串聯(lián)工藝物料的破碎都在Φ2.2m磨內完成，Φ1.83m磨機只起研磨作用，有利于發(fā)揮2臺磨機各自的特性。
2)我廠旋風式選粉機系統(tǒng)循環(huán)負荷率一般在80%～110%之間，Φ2.2m磨機臺時產(chǎn)量按15t/h計算，其回粉量在12～16.5t/h，可見，非串聯(lián)工藝的回粉量占磨頭入磨物料的量比較大。串聯(lián)工藝通過控制循環(huán)負荷率和采取工藝措施增大第二級磨機處理物料的能力，可以大大減少甚至杜絕回到大磨破碎倉的粗粉量，這樣一方面有效減輕粗粉在破碎過程中的緩沖作用，提高破碎效率；另一方面因破碎倉的研磨能力較弱，破碎倉很大程度上只是粗粉進入研磨倉的一個通道，大量的粗粉占用了破碎倉的有效空間，降低了破碎倉的利用率。
3)串聯(lián)工藝第一級磨機的粗粉直接進入研磨能力較好的小型磨機研磨，物料在粉磨設備內的停留過程基本都處于有效粉磨狀態(tài)。
2.3 采用串聯(lián)工藝應注意的問題
1)第一級磨機破碎倉與研磨倉的長度比例。
1)第一級磨機破碎倉與研磨倉的長度比例。
串聯(lián)工藝物料的破碎都在第一級磨機的破碎倉進行，因此第一級磨機破碎倉的長度同非串聯(lián)工藝相比，應該適當放大。以我廠為例，串聯(lián)工藝第一級Φ2.2m×7m磨機前后兩倉的長度經(jīng)調整最終確定為3.75m與2.75m，采用其它規(guī)格磨機的廠家，可根據(jù)本單位的具體情況確定破碎倉與研磨倉的比例，否則，破碎倉破碎能力不足，會制約磨機臺時產(chǎn)量的提高。有條件的企業(yè)可增加預破碎(細碎)設施。
2)第一級閉路粉磨工藝選粉系統(tǒng)循環(huán)負荷率的選擇。
從我廠串聯(lián)工藝運行的情況看，第一級閉路粉磨工藝選粉系統(tǒng)的循環(huán)負荷率是一個非常重要的參數(shù)。經(jīng)過長時間的探索，認為保持在100%±10%之間較為適宜。過高，在第二級磨機的處理能力基本保持不變的情況下，回到第一級磨機的物料量將會增大，影響系統(tǒng)的產(chǎn)量；過小，一方面限制了第一級磨機能力的發(fā)揮，另一方面表現(xiàn)為第二級粉磨系統(tǒng)的負荷不足，也影響系統(tǒng)的產(chǎn)量。因此該參數(shù)的選擇應引起采用串聯(lián)工藝的廠家的重視。
3)應注意調控第二級磨機的成品細度，前后兩級磨機所得成品應混合入庫，加強入庫水泥的均化。
采用串聯(lián)工藝后，由于第一級磨機破碎倉與研磨倉長度的調整，往往使得研磨倉長度縮短，研磨能力不足，雖然從細度指標(0.08mm方孔篩篩余)上看，與其它磨機所得成品并沒有區(qū)別，但從比表面積上對比，則表現(xiàn)出一定的差別，反應在顆粒級配上表現(xiàn)出一定的不合理性，細粉量偏少，反應在強度上則表現(xiàn)出早期強度偏低，見表3、4所示。
表3 兩臺磨機細度指標對比
| 磨機級數(shù)與規(guī)格 | 出磨細度/% | 回粉細度/% | 循環(huán)負荷/% | 產(chǎn)量/(t/h) | 產(chǎn)品細度/% | 比表面積/(m2/kg) | 選粉效率/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 第一級磨機 Φ2.2m×7m | 30 | 56.6 | 102 | 15 | 2.9 | 280 | 68.7 |
| 第二級磨機 Φ1.83m×6.4m | 11.4 | 26.7 | 63.3 | 12.7 | 1.4 | 397 | 67.3 |
表4 兩種工藝生產(chǎn)水泥的性能對比
| 工藝類別 | 細度/% | 比表面積 /(m2/kg) | 凝結時間/h∶min | 抗折強度/MPa | 抗壓強度/MPa | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 初凝 | 終凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | |||
| 非串聯(lián)工藝單級閉路 | 2.9 | 305 | 3∶49 | 5∶07 | 4.7 | 8.9 | 28.3 | 50.2 |
| 串聯(lián)工藝第一級系統(tǒng)成品 | 2.9 | 278 | 4∶56 | 6∶01 | 4.1 | 7.8 | 26.4 | 49.8 |
| 串聯(lián)工藝前后兩級混合均化料 | 2.8 | 313 | 3∶20 | 4∶42 | 4.9 | 8.7 | 29.9 | 50.6 |
但是串聯(lián)工藝不能僅從第一級成品的質量情況分析串聯(lián)工藝所得成品的質量，如果合理調整第二級粉磨系統(tǒng)的成品細度指標，并采取各種相應的工藝措施，不但能夠克服串聯(lián)工藝第一級粉磨系統(tǒng)由于研磨能力不足造成細粉量偏少的缺陷，而且還能夠調配優(yōu)化成品顆粒級配，提高水泥質量。為此，我們采取的工藝措施包括以下幾個方面:
①將第二級粉磨系統(tǒng)的篩余細度指標控制為0.08mm方孔篩小于1.5%，比表面積控制在370～410m2/kg。
最初我們采取的方法是Φ1.83m×6.4m磨機不設隔倉板，把其作為一個大的研磨倉，采用小鋼段作研磨體，在出料端設置擋料環(huán)，以適當提高磨內存料量，提高研磨效率。實踐證明，該種方案物料在磨內流速難以控制，出磨物料細度難以控制，出磨物料的量也經(jīng)常出現(xiàn)波動，研磨效率其實并不高，喂入的物料中夾雜的一些3～6mm的顆粒在磨內也不能有效破碎，磨機處理物料的能力僅能維持在7～9t/h。為此我們又重新設置了隔倉板，把該磨分為兩個倉，其中一倉長2m，二倉長3.8m，仍保存擋料環(huán)，在二倉仍沿用原來規(guī)格的鋼段，一倉采用Φ60～Φ40mm的鋼球作研磨體，這樣改造后，磨機的出磨細度基本上趨于穩(wěn)定，其對物料的處理能力達到9～11t/h，系統(tǒng)產(chǎn)量平均比過去提高了1.1t/h，但還不能很好地實現(xiàn)對該級粉磨系統(tǒng)細度的控制指標。通過查找資料，參照超細磨的一些思路，我們又一次對該磨機進行技改，分為三倉，前兩倉用鋼球作研磨體，后一倉用鋼段作研磨體，實踐證明，分為三倉后，該級粉磨系統(tǒng)產(chǎn)品細度的合格率基本上達到100%，該級粉磨系統(tǒng)對物料的處理能力達到11～13t/h，效果較為理想。
②兩級磨機的成品混合入庫。
從我廠串聯(lián)工藝的流程圖中可以看到，兩級磨機各自的成品在出選粉機后就混合在一起了，這樣在經(jīng)過水平輸送設備、豎直提升設備輸送過程中，兩級磨機所得成品的混合料就有一個混合均化的過程，入庫出庫過程中，混合物料又得到了均化。
③通過機械倒庫、多庫搭配，加大水泥均化的力度。
采用串聯(lián)工藝加大水泥均化力度尤為重要，具有雙層的含意，一是傳統(tǒng)意義上的均化目的，二是兩級磨機所得不同性質的成品的充分混合均化。
4)應注意磨機轉速的合理選擇。
第一級粉磨系統(tǒng)承擔著串聯(lián)系統(tǒng)全部的破碎功能，因此要求其研磨體的沖擊能力要強，單位時間內的沖擊次數(shù)要多一些，研磨體的運動軌跡呈拋落狀態(tài)，這除了在襯板型式上作些選擇，研磨體級配上作些調整外，磨機的轉速還宜向提高的趨勢調整。相反，串聯(lián)工藝的第二級粉磨系統(tǒng)，則主要是利用其研磨功能。研磨體在瀉落狀態(tài)下運動，有助于提高磨機的研磨能力，而研磨體在瀉落狀態(tài)運動，則要求磨機的轉速制度向降低的趨勢調整。我廠串聯(lián)工藝所用的Φ2.2m×7m磨機，在訂貨時就選擇了高轉速23.4r/min，比同規(guī)格磨機的轉速(21.4r/min)高出2r/min，實際生產(chǎn)應用中效果較好。
5)應注意第一級磨機隔倉板型式的選擇。
我廠Φ2.2m×7m磨機的隔倉板選用了雙層提升式，這樣做的目的有兩個:
①研磨倉所占的長度比例相對小一些，致使第一級粉磨系統(tǒng)研磨能力稍顯不足，選用雙層提升式隔倉板，合乎要求的物料被強制通過隔倉板進入研磨倉，兩倉料面的差異不會影響物料的流速，這樣，研磨倉填充系數(shù)就可以適當加大一些，以增強研磨能力；
②選用提升式雙層隔倉板，可以加快物料在磨內的流速，利于提高磨機的產(chǎn)量。
2.4 前后兩級磨機的能力匹配
2.4 前后兩級磨機的能力匹配
對于旋風式選粉機組成的一級圈流磨，循環(huán)負荷率、選粉效率、比生產(chǎn)率之間的關系經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表5所示。
表5 一級圈流磨系統(tǒng)選粉機的工藝參數(shù)
| 循環(huán)負荷率/% | 50 | 100 | 200 | 300 | 400 |
|---|---|---|---|---|---|
| 選粉效率/% | 84.5 | 72.5 | 55 | 44 | 37 |
| 比生產(chǎn)率 | 0.770 | 0.858 | 0.895 | 0.902 | 0.912 |
從表5看出，循環(huán)負荷率從100%提高到300%，選粉效率則從72.5%降低到44%，而比生產(chǎn)率則僅有0.044的增長，因此對于一級圈流磨系統(tǒng)循環(huán)負荷率合適的范圍為100%～200%。而對于串聯(lián)粉磨工藝，因為粗粉只有很少一部分或完全不回到一級磨機內，那么從選粉效率和選粉機經(jīng)濟運行的角度考慮，在不影響選粉機正常處理能力的情況下，我們經(jīng)過生產(chǎn)實踐，認為一級磨選粉機的循環(huán)負荷率在90%～150%之間較為適宜，在這個區(qū)間，選粉效率在60%～75%之間。對于我廠的串聯(lián)粉磨工藝，如果一級磨的循環(huán)負荷率在90%～150%之間，Φ2.2m×7m磨機的產(chǎn)量為15t/h，那么出一級磨選粉機的粗粉量變化區(qū)間在13.5～22.5t/h，這個區(qū)間就是二級磨若實現(xiàn)與一級磨能力相匹配所必須具有的能力，那么該串聯(lián)磨系統(tǒng)二級磨可供選擇的規(guī)格一般就有Φ1.83m×6.4m，Φ1.83m×7m，Φ2.2m×6.5m，Φ2.2m×7m。我們認為在上述四種規(guī)格的磨機中，無論選擇哪一種規(guī)格組成的串聯(lián)工藝，都可視為能力匹配的，只是二級磨機的規(guī)格不同，所選擇的一級磨機的循環(huán)負荷不同而已。我廠是在原有Φ1.83m×6.4m水泥磨的基礎上新增一臺Φ2.2m×7m磨機技改而成的串聯(lián)工藝，一級磨選粉機的循環(huán)負荷率選擇在100%±10%，此時，從穩(wěn)流分流小倉溢流回到Φ2.2m×7m磨機的粗粉量只有1～3t/h，這從穩(wěn)定Φ1.83m×6.4m磨機的入料量，充分發(fā)揮二級磨的能力的角度來看，也是需要的。
總之，采用串聯(lián)工藝，不能僅停留在流程上的串聯(lián)，還必須根據(jù)串聯(lián)工藝的特點采取一些相應的工藝技術措施，挖掘發(fā)揮出串聯(lián)工藝的潛能，起到事半功倍的效果。
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