闭路水泥磨工艺系统的优化改造

 1 前 言

　　笔者公司在1998年扩建了一条新型干法回转窑水泥生产线，配置两台Ф3×11m闭路水泥磨，是当时青海地区甚至整个西北地区工艺较先进的生产线之一。但随着国家“西北大开发”和水泥工艺装备技术的进步，省内基础设施建设呈现跨越式发展，从2009年起，中材集团下属多家水泥企业兴建的水泥生产线，经济技术指标更优越，市场竞争力更强。为此，促使公司技术改造和挖潜工作被提上议事日程。

　　2 工艺流程及问题分析

　　两台Ф3×11m闭路水泥磨的系统工艺流程为：熟料、石膏、混合材(粉煤灰)经电子皮带称计量后入磨，粉磨后通过提升机输送至Ф3m离心式旋风选粉机选粉，成品经输送设备送至水泥储库，不合格的粗粉重回磨机再次粉磨，收尘及系统负压分别由气箱脉冲袋收尘器和磨机主排风机提供。运行存在的问题主要是水泥磨产量偏低，粉磨电耗居高不下，在入磨粒度10~15mm、比表面积320 ~340 m²/kg时，粉磨P.O42.5级水泥的台时产量仅为36t/h。因此。公司曾多次对两台水泥磨的仓位长度、篦板结构、衬板形式、研磨体级配等进行调整改进，但整体运行效果仍不理想，具体表现在：

　　1）磨机台时产量提升幅度不明显，电耗偏高。据前几年的统计：平均台时产量37~38t/h，平均电耗42.2 kWh/t；

　　2）P.O42.5级水泥的粉煤灰平均掺加量6%~8%，掺加量受到制约，熟料消耗较同行业偏高；

　　3）水泥3~32μm颗粒含量仅56%，平均比表面积约320 m²/kg，细度偏低，水泥成品温度较高，影响到早期强度的发挥和混凝土施工质量。

　　针对以上问题分析其原因，一是选粉机有待升级改造。由于生产线设计建成较早，采用的Ф3m离心式旋风选粉机循环负荷率高、选粉效率低，现在多被淘汰，这是制约水泥磨系统提产、提质的主要因素。二是原系统主排风机偏小，磨内通风量、风速分别仅为22000 m³/h和0.7m/s，与现在新建水泥生产线的技术参数相比偏低很多，导致物料流速慢，过粉磨现象严重，有待更新收尘系统及风机，从风量、风速以及研磨体级配进行改进。

　　3 工艺系统改造

　　系统改造于2012年底进行，采用O-SePa选粉机取代原离心式旋风选粉机，收尘系统改用PPC128--2×5L气箱脉冲袋收尘器和HBY--15NO.16D型风机，以满足磨机风量和风速的需要。改造的目标指标为：产量42 t、电耗36kWh，设备主要性能指标为：N1500C型O--SePa选粉机风量90000 m³/h、处理能力45~90t/h、主轴转速90~200r/min；

　　PPC128--2×5L气箱脉冲袋收尘器处理风量90000 m³/h、总过滤风速0.82m/min、入口含尘浓度≤1000g/N m³、最大排放浓度≤50mg/Nm³、总过滤面积220m²；HBY--15NO.16D主排风机风量100000 m³/h、全压7500Pa。

　　改造后的工艺流程如图1。同时，为适应系统风量、风速增大，磨内研磨体在保持原有装载量不变的条件下调整级配见表1。

　　图1 水泥磨系统改造后的工艺流程

　　1.Ф3×11m水泥磨，2.提升机，3.N1500C型O -Sepa选粉机，4.PPC128-2×5L气箱脉冲袋式收尘器，

　　5.B400空气输送斜槽，6.电动调节蝶阀，7.HBY-15NO16DZHU排风机

　　改造后，系统于2012年3月初投入试运行，磨制P.O42.5级水泥的配比为：熟料76%、粉煤灰（Ⅱ级灰）15%、石膏4%、石灰石5%。两台磨的试运行参数统计见表2。

　　从表2可见，改造后由于磨内通风量、风速以及选粉机循环负荷率、选粉效率的改善，2台磨机的电耗由42 kWh/t平均降低到39.5kWh/t，粉煤灰、石灰石的掺加量由原来的6%~8%提高到20%，水泥成品中3~32?m颗粒含量较以前的56%增加到63%左右，水泥3天抗折、抗压强度也分别提高1.0MPa和2.0Mpa。但台时产量仍无明显变化，产量、电耗较42 t和 36kWh的目标指标仍有较大距离。

　　针对上述不足之处，我们通过对两台磨进行筛析曲线分析，发现Ⅰ仓筛析曲线下降平缓，破碎能力明显不足。同时，结合实际运行中该仓磨音低沉、发闷等现象，认为影响磨机产量的主要原因是破碎能力弱，磨内物料流速较慢。筛析曲线见图2。

　　图2  1#水泥磨磨内筛析曲线

　　为此，我们对磨机隔仓板和Ⅰ仓研磨体级配进行了如下调整：

　　（1）将Ⅰ仓隔仓板篦缝宽度由10 mm改为12 mm；Ⅱ仓隔仓板篦缝宽度由8 mm改为10 mm，以增加隔仓板的过料面积，提高磨内物料流速；

　　（2）加大Ⅰ仓研磨体平均球径，将Ф70mm和 Ф60mm钢球各1t更换为等量的Ф90mm、Ф80mm钢球，以增大破碎能力。两项调整经连续一个月的运行，每台磨的平均台时产量上升到40.8t，电耗降至37.2kWh，选粉机循环负荷率、选粉效率分别达到203%和62.5%，取得了初步效果；

　　（3）2012年6月，我们又通过增加Ⅰ仓长度使其进一步提高破碎能力。即：Ⅰ仓由2.75m增加到3m，Ⅱ仓长度不变，Ⅲ仓由4.75m减小到4.5m。各仓研磨体装载量相应调整见表3。

　　上述调整从2012年7至10月连续运行跟踪观察，两台磨机的喂料量明显增加，运行电流由之前的108~110A下降到100~102A，Ⅰ仓磨音清脆，各项经济技术指标见表4。

　　改造后，两台磨机磨制P.O42.5水泥均达到台时产量42 t、电耗＜36kWh/t、比表面积稳定在360m2/kg的改造目标。同时，水泥成品颗粒级配和强度、温度等物理指标更加优化，运行效果良好。

　　本次改造共投资460余万元，以年产水泥50万t计，每t水泥节电 5 kWh、抵消粉煤灰成本后吨水泥节约熟料6%，年节约成本达580万元，一年即收回投资，经济技术指标也达到了同类生产线的较好水平。