半终粉磨系统双立磨配单球磨的改造尝试.docx

摘要针对立磨加球磨组成的半终粉磨系统中存在的电耗高的问题，提出了采用两台立磨配一台球磨机的生产工艺方案,通过改造立磨选粉机、调整磨内级配、增加空气输送斜槽等措施，实现了稳定生产、降低分步电耗、优化水泥颗粒级配的目标，水泥适应性明显好转。我公司水泥粉磨系统是集团自主研发设计的第一条立磨加球磨的半终粉磨系统，共建有3条水泥粉磨生产线，于年月顺利达产达标，并正式投入生产，主机设备配置为CKP240立磨加4.8m×9.5m球磨，系统设计台时产量为175th,主要生产PO42.5品种水泥。经过一系列技术改造，现有台时产量已达到215th以上。但由于球磨机在整个系统中的能耗占比较大，导致水泥分步电耗较高，高达33kWht,为了进一步节能降耗、挖潜增效，我公司通过充分论证，进行了立磨二拖一改造，即用两台立磨配一台球磨机进行生产，并取得了显著效果。1理论调研众所周知，球磨机在水泥粉磨系统中电能利用率最低，随着技术的不断进步,很多公司采用了立磨终粉磨系统来粉磨水泥，电耗明显降低，可实现吨水泥粉磨电耗在27kWht左右。我公司目前采用立磨加球磨的半终粉磨系统，立磨功率为2240kW,球磨功率为3550kW,由于球磨在整个系统能耗中的比例较大，导致水泥粉磨电耗较高，半终粉磨能耗调查情况如表1所示。结合我公司水泥粉磨能力富余量较大的现状，本着多用立磨少用球磨的原则，我公司提出了两台立磨带一台球磨的优化改造方案。表1不同半终粉磨系统的能耗占比情况项目半终粉磨系统装机功率比立磨（或馄压机）:球磨0.6).80.8-l.OIg.2发展趋势小半终半终大半终分步电耗/（kWht）3331292前期准备首先要提高立磨的做功效果和立磨系统选粉机的选粉效率，进一步降低入球磨物料细度；其次要保证球磨系统处于最佳状态，在循环负荷率允许的情况下尽可能提高其处理物料量，最后要确保物料量在输送系统能力允许范围。具体措施如下：（1）改造立磨系统选粉机叶片的尺寸，由原来200mm×400mm,改为250mm×600mm,提高选粉效率并降低成品细度。（2）改造球磨出料篦板，由单一的八字形改为框架加穿孔板模式的防堵篦板（如图1所示），改善磨内通风效果，避免出现糊球糊篦缝现象。图1球磨机防堵篦板示意（3）重新调整磨内钢球级配，适当增加部分小球（依据出磨物料细度及筛余曲线而定），调整前后研磨体级配如表2所示。表2调整前后磨机研磨体级配t规格30mm25mm20mm17mm15nm调整前2027475475调整后2028486070（4）更换磨尾收尘器部分通风能力不好的滤袋，提高收尘器的处理风量。（5）增加立磨挡料圈高度，由70mm增加到90mm,使料层更加稳定，根据实际情况进一步增加立磨研磨压力，提高立磨粉磨效果。（6）在成品斜槽尾部增加三通，对物料进行分流，避免设备因物料增加而出现故障。（7）增加一节溜槽将其中A立磨的半成品引至B立磨的磨尾提升机，从而进入成品选粉机。粉磨系统改为双立磨配单球磨的工艺流程如图2所示。图2粉磨系统双立磨配单球磨工艺流程示意3运行效果对比此项改造在2019年10月份完成，进行了一个月的生产试验，前期由于循环物料量控制不稳造成阶段性的磨头倒料，后经过对参数的不断调整，实现了稳定生产，生产指标和性能参数对比如表3和表4所示，水泥成品颗粒分布对比如表5所示。表3改造前后粉磨系统生产数据对比项目台时产量/(th)电耗/(kWht)比表面积/(m2kg)SO3/%45m筛筛余/%改造前(双套合计)42033.13612.255改造后(二拖一)32530.33552.189表4改造前后水泥性能参数对比项目标准稠度用水量/%凝结时间min抗压强度/MPa初凝终凝3d28d改造前28.222228129.353.2改造后27.821927529.553.5表5改造前后水泥成品颗粒分布对比细度3m332m16-24m32-45m245m改造前186615106改造后967171410由表3表5可以看出，虽然台时产量降低明显，但分步电耗也显著降低，达到了预期目的；对水泥成品的颗粒分布进行对比可以发现，W3m的物料明显减少，说明过粉磨现象大大减轻。此外，由于我公司石灰石中铝含量较高，导致水泥流动性较差，通过此项改造，优化了水泥颗粒分布，水泥适应性明显好转。4总结此种改造在水泥行业中没有成熟的经验可以借鉴，虽然存在诸多调整难题和改造风险，但思路是正确的，同时也顺应水泥粉磨技术发展的潮流。此外，该项改造前期投资较少，基本上只是溜管安装费用，成功后收益较高，通过数据对比发现改造后可谓一举多得，到达了节能降耗、优质高效的目的。但值得注意的是改造前要进行充分论证，确保预粉磨系统要有足够的粉磨能力和较高的选粉效率，且整体产能要远大于销量，以满足产销平衡以及经济运行的要求。水泥磨半终粉磨系统的技改实例摘要对水泥磨系统进行节能降耗改造，在球磨闭路粉磨系统之前增加HFCG180-160型大辐压机，组成HFCG180-160辐压机+<M.2m13.5m球磨机的水泥半终粉磨系统（开路）。0引言某水泥公司现拥有3000td和4500td两条新型干法水泥生产线和四条水泥粉磨生产线，1#和2#粉磨生产线配置4.2m13.5m球磨机闭路系统，3#和4#粉磨生产线配置180-120辐压机+0>4.2m13.5m球磨机闭路粉磨系统。1#和2#粉磨生产线生产PO42.5水泥时，台时产量约95th,粉磨工序电耗约38kWht0这两条线装备技术差，工艺系统落后，能耗居高不下，存在超出水泥单位产品能源消耗限额标准、执行阶梯电价的政策风险。为响应国家节能减排的号召，提高公司效益，决定对2#水泥磨进行节能降耗改造，在球磨机前新增HFCGI80-160辐压机预粉磨系统，组成HFCG180-160辑压机”4.2mx13.5m球磨机水泥半终粉磨系统（开路），一方面可以降低水泥粉磨电耗，另一方面可以提高粉磨生产能力，以灵活应对阶梯电价和市场需求。1原料配比2#水泥粉磨系统主要生产PO42.5水泥。熟料来自厂内现有熟料生产线，混合材采用脱硫石膏、湿排渣等，由汽车运输进厂，配料方案为熟料83%,湿排渣10%,石膏7.0%。2技改工艺方案2#水泥磨技改工艺方案采用了先进的水泥粉磨工艺：水泥挤压半终粉磨系统，该水泥磨系统由HFCG180-160根压机+HFV5000气流分级机+HFX-5000高效选粉机+4.2ml3.5m球磨机组成，辐压机闭路，球磨机由闭路改为开路。该技术节能降耗的原理是发挥大型辐压机预粉磨效率高的特点，配合开流磨利于产品颗粒分布的优势，达到增产降耗的目的。此方案具有粉磨效率高，单位水泥电耗低，水泥颗粒级配合理，而且技术成熟可靠等优点。粉磨系统中的物料通过辐压机高压处理后，结构被破坏而粉碎，物料的易磨性得到大幅度改善，挤压后的物料由V型气流分级机和高效选粉机两道分选，细粉送到下一步粉磨工序球磨机磨至成品，粗粉返回到辐压机重新挤压。技改后保证了后序球磨系统工况的稳定，使研磨体的配备更具针对性和有效性，各球、段的群体冲击、研磨功能得到更为有效的发挥，进一步提高了系统的粉磨效率，从而达到增产节能的目的。并且由于入磨物料粒度大幅下降，球磨机的平均球径也减小，不仅降低了研磨体消耗，其产生的噪声强度也远小于传统粉磨系统。2.1 技改前后的粉磨车间主要设备对比2#水泥磨技改前后，原有的球磨系统中的磨机、磨内通风收尘器等基本保留，更换磨内通风风机，取消O-SePa选粉机、选粉机收尘器、主排风机，采用开路粉磨方式，技改前后工艺系统主机设备见表1。表1技改前后的主要设备配置项目技改前技改后规格：HFCGI80-160.通疆压机过最：930-1050Vh,电机功率:2X1600kWY型气流分级机型号：HFV5000.处理&：-10501%,处理凤京：30003300m,h动态选粉机型号：HFX-5000.选粉风3：3000-350000m3h.电机功率：132kW循环风机（系统风机）工况风量:320000m3h.全乐：620Opa,电机功率：710kW放风收尘器处理风St:93000n?/h放风收尘器风机风S：95000m3h.全压：290OPa.电机功率：132kW球鹰机规格：4.2mX13.5m.规格：42mX13.5m.电机功率：355OkW电机功率：3550kW磨机收尘器处理风S1.7000011h处理凤ShMOOOmMi磨机收尘器风机风S:880m3h,全/K:50Pa.电机功率：185kW风B：40000m3/h,全压：400OPa.电机功率：75kWO-SePa选粉机型号：N-3000.选粉凤量:1800m3h.电机功率:132kW选粉机收尘器选粉风量：】80000nh工况风量:220000m.主排风机全压:580OPa.电机功率:560kW2.2 技改后粉磨系统工艺流程技改前后的粉磨系统工艺流程见图1、图2。图2技改后粉磨系统工艺流程由图2可见，来自水泥配料系统的配合料（不含脱硫石膏）送入辐压机稳流称重仓，由HFCGI80-160辐压机进行挤压，然后送至辐压机料饼提升机，同时脱硫石膏配料也由单独的输送通道送至料饼提升机，混合物料经料饼提升机提起送至HFV5000的V型气流分级机进行一次分选，细粉由风选系统带至下进风动态选粉机进行二次分选，粗粉由V型气流分级机出口返回辐压机稳流仓再次辐压,在此溜管上设置管道式除铁器,对循环系统中可能存在的金属异物再次清除。二次分选时动态选粉机选出的细粉送至旋风收尘器收集，作为成品水泥经成品斜槽输送至水泥入库提升机，动态选粉机分选后的粗粉经斜槽送至2#球磨机进行进一步研磨，经球磨机研磨后的物料由磨内筛分控制细度，出磨的物料即是成品水泥，经磨尾提升机提起后也送至成品斜槽，与辑压机半终粉磨系统生产的成品水泥混合一起送至水泥入库提升机。整个辐压机预粉磨选粉的风路系统包括V型气流分级机、选粉机、旋风收尘器等都由循环风机引风，循环风机出风管一部分返回V型气流分级机进风口循环利用，另外一部分风送至放风收尘器净化，然后由外排风机外排，系统补风在V型气流分级机进口设置补风阀。2.3 原有车间的改造1）配料系统的改造由于新增了HFCG180-160根压机预粉磨系统，2#水泥粉磨生产线提产较多，原配料站的计量设备和输送设备能力不足，皮带秤和皮带输送机均进行了更换。另外,新增了脱硫石膏配料仓,仓底经皮带秤计量后直接送至辐压机料饼提升机。2）原水泥磨车间改造技改后由于2#水泥粉磨系统提产较多，原有闭路磨选粉系统设备配置处理能力不足。技改方案将2#水泥粉磨系统改为了开路，原2#磨磨尾提升机输送能力为450th,满足改造后生产能力的要求，仅在出磨提升机出料溜管增加一路直接至成品输送斜槽即可。2#磨磨内通风收尘器利旧，因为开路磨所要求的磨内通风量小一些，原来风机的风量偏大、效率低，技改仅更换合适风量的磨内通风风机即可。新增辑压机预粉磨系统之后，原有球磨机内部结构需要进行相应改造，辐压机预粉磨系统可以取代磨机粗破磨仓的功能，即原来的三仓磨减少一个仓，变为两仓磨，一仓粗磨仓的长度也可以缩短，增加二仓细磨仓的长度，提高研磨效率,本项目2#磨一仓仓长3.25m,二仓仓长9m,由于入磨物料变化较大，一仓和二仓之间的隔仓板也进行了更换。新增辐压机预粉磨系统之后，入磨物料为细粉，相较于改造前入磨的块状物料，物料粒径变化非常大，磨内钢球级配方案需要调整，调整后磨内研磨体级配情况见表2。钢球的平均直径变小，可以提高整仓磨机的钢球表面积，提高对细物料的研磨能力，大大提高磨机的能量利用效率。表2磨内研磨体级配情况规格Sm城SMso64016仓例律3018251612×H39二仓铜段10×12105合计2003工艺设备方案特点1）先进粉磨工艺采用技术先进、节约电能的挤压半终粉磨工艺系统，该技术具有粉磨效率高,单位水泥电耗低，台时产量高，技术成熟可靠等优点。该工艺原理是发挥大型辐压机预粉磨效率高的特点，配合开流磨利于产品颗粒分布的优势，达到增产降耗的目的。2）高效筛分磨装置球磨机系统采用开路操作，根据工艺配置和原料特性，在磨内衬板及隔仓板型式、仓长分布、研磨体级配等方面采用更优化的方案，进一步提高研磨效率。3）高效节能产品选用的各类机械设备均是行业推荐的节能型产品，并进行认真细致的设计选型计算，以确保设备在最佳的工况效率点运行。（I）选粉机采用了永磁直驱电机，直接驱动负载，减少了传递损失，节能15%左右。（2）循环风机和外排风机是负荷波动较大的设备，采用交流变频控制技术,合理控制设备的功率输出以减少无用电能浪费。（3）提升机采用了永磁耦合器，具有检修维护方便、启动平稳、过载保护等优点。（4）所有风机选用新型高效节能风机，全压效率高达83%85%,轴功率显著下降，节能效果显著。4技改后系统运行效果技改前后生产指标对比见表3,技改后中控画面见图3。本项目采用了先进配置的水泥粉磨系统，单线产能及系统电耗等设计技术指标达到国内领先水平，同时球磨机系统采用开路工艺，增强了产品特性适应不同市场需求的能力，效益如下：表3技改前后生产指标对比有H技改前技改后产"th>95250粉匚序电耗HkWh不3S0240比我SV(fli'f)M338145m篇婚余饵7.597水泥林滞料度用水It/%266272图3技改后中控画面1）台时产量增加的经济效益2#水泥粉磨生产线的单磨生产能力大幅度提高，可以更好地利用谷电进行生产，生产成本也大幅降低；同时停用电耗较高的1#水泥粉磨生产线，但总产能保持不变，因此总体成本大幅度下降。2）节电效益系统平均台时产量由95th提高到250th,粉磨工序电耗平均降低14kWht,原两套粉磨系统产能按系统产能130万V年计算，产能不增加的情况下，年节电量可达1820万kWh/年，按当地平均电价0.55元/kWh计算，年节约电费约1001万兀°3）碳减排效益每年可节约用电量1820万kWh,减少碳排放10729.8ItCO2。排放因子按照2019年度当地电网基准线OM值和BM值加权平均计算值0.58955tCO2MWh计算，GWP值按照IPCe第四次评估报告中CO2值计算。节能减排效果明显，符合国家环保及节能减排政策。5结束语2#水泥磨半终粉磨的技改成功案例表明，增大辐压机预粉磨能力，充分发挥大辑压机在预粉磨阶段能耗低的优势，减轻低粉磨效率球磨机的做功比例，即入磨物料比表面积的大幅度提高，可以达到提高产量、降低能耗的目的。技改后采用了半终粉磨生产方式，实际运行指标先进，工序电耗降至24.0kWht,满足水泥粉磨一级能耗的要求，同时新系统对于原料水分和温度的适应能力更强，简化了生产的管理。3.2m×13m水泥磨半终粉磨改造某公司#3水泥磨改造前为3.2m×13m水泥磨开路系统，采用传统的粉磨工艺，台时较低，粉磨电耗较高，生产PO42.5水泥时电耗达40OkWh/3与其他企业相比，成本偏高，竞争能力较小；且水泥磨系统台产仅为40450th,在水泥销售旺季时，水泥产量受到严重限制，无法满足市场需求。为了降低水泥生产成本，泰山中联水泥有限公司决定对#3水泥磨系统进行技术改造，增加辐压机，改造成半终粉磨工艺形式，大幅度提高磨机产量，降低粉磨电耗。01改造过程1.1 水泥磨系统改造前主要设备参数及工艺流程水泥粉磨系统改造前的主要设备参数见表1,改造前的流程见图Io图1水泥粉磨系统改造前的流程图4AMUauMd90RaM()2K11w4-l<MrfUiwwwlt4*ti:tM*tatIW>MCA.V99-MII3k,fMBIl%；川？'M.AJI,也1f:¼!(».1.2 水泥磨系统改造方案1.2.1 根压机与球磨机双闭路半终粉磨系统原理辐压机利用粒间高压料床粉碎物料，经辐压机挤压后的物料，由提升机送入V型选粉机，出V选后的粗粉返回稳流称重仓后准备进行辐压机的二次挤压，小于200m以下的细粉随风被带入预粉磨选粉机内进一步分选，选粉机分选出的30200m的中粗粉由斜槽送至球磨机进料端，进入球磨机闭路粉磨系统，粗粉再回到稳流称重仓内，30m以下的细粉随气流送到双旋风分离器及袋式收尘器收集后作为成品直接经斜槽输送至水泥库；出水泥磨物料经提升机送至高效选粉机进行分选，合格细粉作为成品经斜槽输送至水泥库，粗粉由斜槽送至球磨机进行再次粉磨。此流程将辐压机挤压出的物料经分级机分级后，大于0.2mm的物料返回辐压机重新辐压，小于0.2mm的物料作为半成品送入球磨机，部分合格的物料直接作为产品入库。一方面稳定了辐压机料床，极大减轻了辐压机的振动，提高了预粉磨的效率；另一方面，使入球磨机的物料的粒度趋于均齐，大幅度减少了管磨机内的“软垫”与“过粉磨”现象，提高了管磨机的破碎与研磨效率，达到了增产节能的目的。本次设计辑压机的成品即可以直接进入成品库，同时可以通过分料阀、将部分或全部成品（即所说的终粉磨成品）送至球磨机粉磨后入选粉机进行再一次分选，这样可以改善水泥成品颗粒的球形度，避免水泥成品需水量高的弊端。1.2.2 球磨机磨内改造方案（1）原磨机改造后三个仓改为两个仓，两仓之间采用新设计的具有料位调节功能的隔仓板，能够有效地保持磨内适当料位，控制物料的流速、停留时间，以确保磨机在合适的球料比下保持较佳的运行效率。（2） 一仓采用特别设计的衬板用来代替原来的阶梯衬板。二仓保留原磨机三仓的双曲面衬板，其余的用新设计的衬板补齐，改造后二仓增加活化衬板，可以适当提高研磨体的运动强度；通过活化衬板在磨内的特殊排列，可以实现细磨仓研磨体的正向分级。（3）采用新型的出料装置，增设扬料板、卸料锥，能够确保物料满足工艺的要求顺利出磨，能够保证成品物料顺利出磨的同时使小研磨体不至于跑出磨机。1.3 水泥磨改造后主要设备参数及工艺流程水泥粉磨系统改造后的主要设备参数见表2,改造后的流程图见图2,球磨机研磨体级配见表3。表2水泥折磨系统改造后的主要设备参数议各名你设备参敕«1环梃升机型号：、SEa）OX3915Omm*送能力：SSOmVh:功率：16Okl穗瓜机型号：C1.H50100-D-SD:挤瓜桃克桎：15mm:挤用桃宽度：10mm;通过量:500580th;功率：2×710kWV型连松机型号：K68I7;能力：450700i/h;逸粉风量：I4000-2000m7h;魂却阻力：l.0l.5kl%毯枪磨逸粉机型号:TS-MOO;速粉空气量：30m'min;设备阻力：15-20kl%;功率：45kV姆环风机型号:Y6-39No26f;风量：1800m'h;全瓜：55Pa;功率：4«)k球鹰机«1格:3.2mx”.0m;能力：IO5l/h（水泥厘系统产量）；八鼻物林水分W1.5%；水泥成名比表面例350n;功率：1600k"高政三分离选椅机型号:Tfax;生产能力：l5O18Ot/h;*t取风量：18000Om小;功率：9OkW循环风机®号：Y6-39o25.5F;风量：17OOoOmZb；全用：5200Ph；功率：355kW图2水泥粉磨系统改造后的流程图表3水泥粉磨系统改造后的琢磨研磨体级配住利仓利改迨后研磨体级格tnm«量A华埼球IiZmm时*终现格mm装就*/|平均球如Imn9O6.154OIIMXO10.25I信W5仓7014.35732592X51<1*6010.2520Il54)1079UM44>I2S2<)3仓申3O7.54O.X3DaI7I5544415.63IB网15X1523仓蛾I2×1223I312仓«110×1014作计131一计I2X02调试过程中的问题、措施及改造效果2.1 混合材使用水渣导致辐压机间歇冲料现象由于水泥半终粉磨系统在辐压机系统中符合粒度（30m以下）的物料选出作为成品，水泥成品整体球形度不好，需要增加矿粉以提高水泥成品的适应性。故在投产前期，利用15%价格低廉的针状水淬矿渣作为混合材。又由于针状水淬矿渣极易难磨，当其与熟料、石灰石一起进入辐压机系统后，熟料及石灰石很快被极压成细粉，矿渣很难被挤压成细粉，在富集一段时间后，通过辐压机的颗粒的粒径严重不均匀，就会出现根压机冲料的现象，有时甚至由于辐压机左右辐缝差偏大或电流过高导致根压机跳停。为了使根压机能够正常运行，采取了使辐压机上方缓冲仓保持高料位形成稳定的料柱、加大了辐压机系统循环风机的风量使辑压机系统内的细粉尽快被选出、调节辑压机压力使辑缝稳定，但最后的结果是只能延长辑压机间隙冲料时间，不能杜绝此问题。经过一段时间的运行及观察，最终决定水淬矿渣掺入量不超过7%,其余使用矿渣微粉替换。当使用矿渣微粉替代水渣作为水泥混合材后，虽使水泥成本略微增加，但辑压机系统再未出现过间歇冲料问题。2.2 根压机做功差对水泥球磨系统的影响带有选粉机的水泥半终粉磨系统，由于预先分离出成品，入磨物料中的细粉极大的减少，能够较好的避免细粉在磨内产生的"过粉磨''以及细磨仓研磨体与衬板表面的粘附现象，球磨机做功比较稳定，每米磨机长度粉磨出物料比表面积能力在IOm2/kg左右。辑压机因为粉磨原理决定其做功波动比较大，入辐压机物料温度、辑压机上方缓冲仓料位、根压机压力、辐压机辐缝等影响因素均对辐压机做功有很大影响，辐压机运行实际功率在额定功率60%70%时比较合适。在投料前期，当辑压机实际运行电流低时，没有及时考虑到其对球磨机系统的影响，待水泥磨一仓开始饱磨时，才开始进行减料，对实际生产造成了很大影响。辐压机不仅能够使物料产生足量细粉，同时也使粒度大的物料产生大量内裂纹，提高物料的易磨性，辐压机做功好坏体现在实际运行功率的高低上，当辐压机实际运行功率低时，辐压机作用差，产生细粉及物料的内裂纹少，故造成球磨机一仓饱磨现象。为此，调整各影响辐压机做功的参数，使辐压机做功达到理想状态；调整操作理念，球磨机的喂料大小取决于辑压机提供物料的物性，当辐压机做功差时，及时调整生产参数。2.3 改造效果项目于年月日一次投料成功以来，根据运行统计，改造后水泥成品比表面积控制在350m2以上；需水量平均为27.5%,较之前水泥球磨开路系统水泥成品需水量差别不大；平均电耗为28kWht,电耗相对改造前下降了12kWht.平均台时产量（生产PO42.5）为135th,比改造之前提高95th,提产效果显著。03结语水泥生产是一个高耗能的行业，尤其是水泥粉磨系统。所以若要在当前激烈的市场中占据优势，水泥粉磨系统中寻求合理的技术改造是途径之一，通过节能降耗提产来降低制造成本，水泥半终粉磨系统有很大的优势，但由于此系统较复杂，故在设计及生产中要充分考虑原材料的物性对系统的影响，要充分发挥每台主机设备的潜能，不可单方面强调或要求某一台设备的作用，才能保证此系统的优质高产。