高效選粉與閉路粉磨技術(shù)的優(yōu)化改造
目前水泥球磨機(jī)的生產(chǎn)方式主要有兩種:閉路粉磨系統(tǒng)和開路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)。如何將這兩種生產(chǎn)方式科學(xué)地融合在一起形成“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”一直是許多水泥研究者孜孜以求的研究目標(biāo)。由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司聯(lián)合研制成功的“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”,已成功推向市場(chǎng)多年。在全國(guó)近千家水泥企業(yè)使用之后,以其驕人的業(yè)績(jī)深受用戶的好評(píng)。
一、水泥球磨機(jī)目前的生產(chǎn)方式
水泥球磨機(jī)目前主要有以下兩種生產(chǎn)方式:
1、開路高細(xì)高產(chǎn)磨系統(tǒng)
開路高細(xì)高產(chǎn)粉磨技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用,目前已經(jīng)成熟,其優(yōu)點(diǎn)是:具有很大表面積的微鍛或微球的使用,使球磨機(jī)的研磨效率得到進(jìn)一步的提高,水泥的細(xì)度進(jìn)一步降低,顆粒的形貌良好,容易達(dá)到水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。在國(guó)內(nèi)有部分廠家甚至將比表面積不高的中短磨閉路粉磨系統(tǒng),改造成開路高細(xì)高產(chǎn)磨,以滿足水泥新標(biāo)準(zhǔn)的要求。其缺點(diǎn)是:a、系統(tǒng)產(chǎn)量低于閉路磨系統(tǒng);b、水泥顆粒分布比較寬,雖然能制得高比表面積的水泥,但水泥中<3μm的微粉含量較高,水泥的需水量增加,水泥密實(shí)度降低,不利于水泥強(qiáng)度的發(fā)揮。
2、 閉路磨系統(tǒng)
即由管磨機(jī)和選粉機(jī)組成的閉路粉磨系統(tǒng)。也是目前采用的最多的一種粉磨系統(tǒng)。對(duì)于配用了O-Sepa或Sepax等直籠形高效選粉機(jī)的大直徑(Φ3.0m以上)球磨機(jī),因大磨機(jī)的研磨效率和選粉機(jī)的選粉效率均較高,因此,無(wú)論是水泥的質(zhì)量還是水泥的產(chǎn)量都較高。但對(duì)于配用離心式、旋風(fēng)式及轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)等小直徑(Φ3.0m以下)球磨機(jī)而言,因磨內(nèi)研磨體的瀉落高度小,鋼球的沖擊力和研磨能力都不如大磨機(jī),再加上采用普通選粉機(jī),回粉中的細(xì)粉含量較高,使球倉(cāng)的緩沖力增加,從而削落了鋼球的沖擊力,磨機(jī)的產(chǎn)量偏低,特別是水泥的細(xì)度偏粗,比表面積偏低。還有一些廠家雖然水泥的細(xì)度已經(jīng)控制在2%以下(指0.08 mm方孔篩篩余)但比表積僅有280~300m2/kg ,究其原因主要是水泥中雖然>80μm的顆粒小于2%,但40~80μm含量卻高達(dá)30%左右,而30μm以下的顆粒含量卻很少,但有40~50%,我們一般要求比表面積在320 m2/kg的水泥,其>45μm 顆粒含量應(yīng)小于12%。因此普通閉路中短磨很容易出現(xiàn)強(qiáng)度偏低,比表面積不高的問(wèn)題。
二、閉路高細(xì)高產(chǎn)磨系統(tǒng)
由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司聯(lián)合研制開發(fā)出的閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng),就是采用T-Sepax三分離選粉機(jī)對(duì)現(xiàn)有的篩分磨進(jìn)行閉路改造。
其關(guān)鍵的技術(shù)改造要點(diǎn)在于:
1、原開路高細(xì)高產(chǎn)磨磨內(nèi)改造
我們知道開路高產(chǎn)高細(xì)磨磨內(nèi)物料的流速較慢,篩分隔倉(cāng)板的篩分速度也較慢,研磨倉(cāng)所使用的一般的微鍛(Φ8,Φ10,Φ12)或微球,要求進(jìn)入研磨倉(cāng)的物料粒徑小于3.0mm,若改造成閉路系統(tǒng)后磨內(nèi)物料的通過(guò)量比之前高出三倍,磨內(nèi)物料的流速必須加快,否則,磨機(jī)極易產(chǎn)生飽磨現(xiàn)象,因此必須對(duì)磨內(nèi)進(jìn)行改造。
①改變現(xiàn)有隔倉(cāng)板形式,提高篩分速度
目前開路高細(xì)磨的篩分隔倉(cāng)板多數(shù)是垂直布置的,物料通過(guò)篩板篩縫時(shí)的動(dòng)力是物料的側(cè)向堆積壓力。由于堆積高度很小,堆積壓力較弱,物料的篩分速度較慢,篩分效率較低。
圖一、閉路磨內(nèi)改造示意圖
由江蘇吉能達(dá)公司研制成功并獲得國(guó)家專利的螺旋狀篩分裝置則是將若干塊月牙形的細(xì)孔篩板組合成螺旋漿狀結(jié)構(gòu),前倉(cāng)物料通過(guò)隔倉(cāng)篦板后,充填在螺旋狀篩板上的物料在旋轉(zhuǎn)到一定高度后,在重力和堆積壓力的雙重作用下,在篩板斜面上自上而下滑落的過(guò)程中進(jìn)行篩分,并且在物料下滑的同時(shí),部分細(xì)料隨風(fēng)吸入二倉(cāng)。通過(guò)眾多廠家的使用證明,當(dāng)篩板縮小到1.5~2.5mm時(shí),其通過(guò)能力完全能滿足閉路高細(xì)磨的要求。由于篩板的縫隙也進(jìn)一步變小,微鍛倉(cāng)中的物料的流速必然加快,更能在使用原有微鍛的條件下進(jìn)一步提高磨機(jī)的研磨效率,讓磨機(jī)多出合格的成品。
?、谡{(diào)整磨內(nèi)的鋼球級(jí)配
物料通過(guò)量增大后,我們可以通過(guò)調(diào)整磨內(nèi)的鋼球級(jí)配來(lái)穩(wěn)定磨內(nèi)物料的流速。
a、破碎倉(cāng)的研磨體級(jí)配
一般為3~5種級(jí)配,以出半個(gè)鋼球?yàn)橐恕?/FONT>
b、研磨倉(cāng)的研磨體級(jí)配
?、砰]路高細(xì)磨的研磨倉(cāng)比較適宜采用微球,因?yàn)槲⑶蚺c細(xì)顆粒接觸的機(jī)會(huì)較多。
我們?cè)诮êh水泥廠化驗(yàn)室通過(guò)小磨試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):小磨用變頻器調(diào)速,以不讓鋼球呈拋落的狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為宜,用微球與微鍛做試驗(yàn),試驗(yàn)用的物料直接取磨機(jī)一倉(cāng)隔倉(cāng)板附近的料,充分?jǐn)嚢?,分成兩組,分別用微球和微鍛放入化驗(yàn)室小磨中做試驗(yàn),研磨同樣的時(shí)間,采用32μm 的方孔篩做篩余,看哪一組的篩余大,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用微鍛的那一組篩余比用微球的那一組要大。
?、?使用微球的磨機(jī)磨內(nèi)流速發(fā)生變化。
研磨倉(cāng)使用微球以后,空隙率增大,使得物料流速加快。此時(shí)原活化裝置不能適應(yīng)這樣的流速,必須采用具有擋料、返料功能的新型活化裝置。
③ 改造磨機(jī)出料裝置
一般開路高細(xì)高產(chǎn)磨的磨尾出料裝置都有延緩磨內(nèi)流速的作用,將其改造成閉路高細(xì)高產(chǎn)磨必須要加快出料篦板的通過(guò)量。
?、苣?nèi)通風(fēng)的問(wèn)題
溫度高,水份大,風(fēng)速要高一些。
溫度低,水份小,風(fēng)速可低一些。
2、采用高效T-Sepax三分離選粉機(jī)
開路篩分磨改造成閉路篩分磨后,其磨內(nèi)篩分隔倉(cāng)板的篩分速度受到一定限制,要求磨機(jī)的循環(huán)負(fù)荷不宜太高,一般要控制在80~110%,這就要求選粉機(jī)的選粉效率必須要達(dá)到85%以上。由南京工業(yè)大學(xué)、鹽城工學(xué)院、江蘇吉能達(dá)建材設(shè)備有限公司研制成功并獲得一項(xiàng)發(fā)明專利和四項(xiàng)實(shí)用新型專利的T-Sepax三分離選粉機(jī),其選粉效率達(dá)到了90%以上。
T-Sepax三分離選粉機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于:
1) 采用O-Sepa的分級(jí)原理(即由導(dǎo)向葉片與籠形轉(zhuǎn)子組成的渦流分級(jí)區(qū))設(shè)計(jì)分級(jí)區(qū)域。
圖二、三分離選粉機(jī)示意圖
2) 增設(shè)分散和預(yù)分級(jí)區(qū)域,采用高風(fēng)壓,強(qiáng)氣流,首先將高速拋散的物料進(jìn)行強(qiáng)力分散,并在旋轉(zhuǎn)氣流作用下將大于150~200μm的粗顆粒分離出來(lái),這樣即提高了物料分散度,又大大減輕了主分離區(qū)域內(nèi)物料的相互干擾作用。
3) 徹底改變了現(xiàn)有各種選粉機(jī)分散與分離完全處在統(tǒng)一區(qū)域的弊端,將分散與分離區(qū)域隔開,能夠單獨(dú)分別調(diào)節(jié)分散和分離區(qū)域內(nèi)氣體流場(chǎng)的流速,這樣既能提高物料的分散程度,又能提高物料的分離效率。
4)其專利型整流籠形轉(zhuǎn)子的運(yùn)用使得分級(jí)圈表面氣體流場(chǎng)均勻而穩(wěn)定,其任何一處的氣體流速相對(duì)誤差均<5%,為精確分級(jí)創(chuàng)造了條件。
5) 與O-Sepa選粉機(jī)相比,其分級(jí)效率要高5%以上,但其系統(tǒng)裝機(jī)容量確要降低30%,且可在正壓下工作,細(xì)粉收集僅采用高效旋風(fēng)筒即可,無(wú)需再配置龐大的氣箱脈沖袋式除塵器,這樣不但降低了粉磨電耗,而且也降低了投資費(fèi)用(省去了大型氣箱脈沖袋式除塵器)和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。
6) 與轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)相比其分級(jí)效率高出15%,因而產(chǎn)量要高出20~30%,而裝機(jī)容量卻差不多。
三、技術(shù)特點(diǎn)
1、水泥顆粒級(jí)配更趨合理
普通閉路粉磨系統(tǒng),由于選粉機(jī)的選粉效率不高,循環(huán)負(fù)荷較大(轉(zhuǎn)子式在100~150%),因而磨機(jī)內(nèi)的研磨體尺寸較大,物料在磨內(nèi)的流速較快,出磨水泥中的成品量不高。比如,同樣在0.08㎜方孔篩篩余控制<3%的情況下,其<30μm的顆粒含量一般45~50%左右,3~30μm的含量只占40%左右,>45μm的含量反而占到20~25%,水泥顆粒偏粗,3~30μm的含量不高,水泥強(qiáng)度偏低。
開路高細(xì)磨制出的水泥其顆粒分布范圍較寬,當(dāng)0.08㎜方孔篩篩余控制<3%時(shí),其<30μm顆粒的含量一般60~65%,3~30μm的含量45~50%,而<3μm要占到15%左右,由于物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng),過(guò)粉磨現(xiàn)象嚴(yán)重,水泥中<3μm的微粉較多,對(duì)水泥后期強(qiáng)度發(fā)揮不利。
閉路高細(xì)高產(chǎn)磨粉磨系統(tǒng)則彌補(bǔ)了上述兩種粉磨系統(tǒng)的不足。
?、倥c普通閉路磨相比,由于磨內(nèi)采用篩分裝置和微型研磨體,物料在磨內(nèi)的流速大大降低,同時(shí)微鍛的表面積要增大到一倍以上,研磨能力大幅度提高。
?、谂c開路高細(xì)高產(chǎn)磨相比,由于增設(shè)了新型T-Sepax高效三分離選粉機(jī),物料在磨內(nèi)的流速加快,研磨時(shí)間縮短,過(guò)粉磨現(xiàn)象大大減輕,水泥中<3μm的含量由15%左右下降到5%左右。
綜上所述,閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)磨制的水泥顆粒級(jí)配將更趨合理,當(dāng)生產(chǎn)表面積340㎡/㎏的水泥時(shí),其3~30μm含量占到60~65%,而<3μm的含量?jī)H占5%左右,混凝土的性能大為改善。
2、粉磨工藝更趨完善
?、?用先進(jìn)的T-Sepax選粉機(jī)在獲得很高的選粉效率同時(shí),球磨機(jī)的產(chǎn)量得到大幅度提高。
② 閉路磨磨內(nèi)篩分裝置的應(yīng)用,使得閉路磨也能采用表面積大得多的微鍛或微球,從而提高了磨機(jī)的研磨效率,水泥質(zhì)量大幅度提高。
?、?通過(guò)改變選粉機(jī)的導(dǎo)風(fēng)葉片角度、選粉機(jī)的風(fēng)量和磨機(jī)的鋼球級(jí)配即可獲得我們所需要的水泥顆粒級(jí)配。
?、?通過(guò)改變選粉機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,即可方便地控制水泥的細(xì)度。
?、?根據(jù)各水泥廠物料的粒度、易磨性等參數(shù),可通過(guò)調(diào)節(jié)“控制流隔倉(cāng)篦板”的過(guò)料速度來(lái)控制一二倉(cāng)的流速,平衡一、二倉(cāng)的能力。
四、結(jié)束語(yǔ)
在“閉路高細(xì)高產(chǎn)粉磨系統(tǒng)”的開發(fā)研究過(guò)程中,我們充分吸收和借鑒了國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)成果,針對(duì)現(xiàn)有高效選粉機(jī)和磨內(nèi)篩分技術(shù)存在的問(wèn)題,有針對(duì)性的進(jìn)行了重大改進(jìn)和完善。我們采用了O-Sepa選粉機(jī)渦流分級(jí)原理的同時(shí),還增設(shè)了螺旋漿式分散裝置及變截面的整流型籠形轉(zhuǎn)子,并使得選粉機(jī)完全可以在正壓狀態(tài)下工作,而無(wú)需配置氣箱脈沖袋式除塵器,并且系統(tǒng)阻力與同規(guī)格的O-Sepa選粉機(jī)系統(tǒng)相比要低得多,因而配置的電機(jī)功率僅是O-Sepa選粉機(jī)的70%左右,這樣既降低了系統(tǒng)的投資又節(jié)省了電力消耗。對(duì)球磨機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了重大改進(jìn),采用了全新的螺旋漿式雙層隔倉(cāng)板,與同規(guī)格開路篩分磨的篩分隔倉(cāng)板相比,在篩隙寬度由3.0~4.0mm縮小到1.5~2.5mm時(shí),其螺旋槳式篩分隔倉(cāng)板的通過(guò)能力反而提高了3~4倍,從而使得閉路磨也能使用微鍛或微球,磨機(jī)的研磨效率大大提高。鑒于這種“閉路篩分磨”的技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),在全國(guó)多家水泥企業(yè)的水泥粉磨系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用,并取得了驕人的業(yè)績(jī)。
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