（机械电子工程专业论文）水泥粉磨技术的研究与应用.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 对水泥粉磨工艺进行了研究，发现传统的开路粉磨工艺和闭路粉磨工艺均存 在一定的缺点。开路粉磨具有结构相对简单、投资小、易于维护维护等优点，但 存在严重的“过粉磨”现象，造成粉磨能量的浪费；闭路粉磨工艺则能克服开路 粉磨的缺点，因而具有节能等优点，与开路粉磨相比相同能量的消耗可增产 2 0 4 0 ，但闭路粉磨工艺也存在工艺复杂、设备运转率低、投资大及维护工作繁 重等缺点。针对传统水泥粉磨工艺的不足，提出了以辊压机+ 高效筛分磨为代表的 联合粉磨工艺。 本文主要研究内容是： ( 1 ) 高效筛分技术：高效粉磨技术是新一代球磨机增产节能技术，侧重工作 原理、设备结构、球锻级配的调整、风料平衡等，从实践中研究总结经验。 ( 2 ) 挤压粉磨技术：辊压机是八十年代中期在国际上发展起来的新型粉碎设 备，以它为主组成的挤压粉磨新工艺在节能提产方面有着明显的效果，其工作原 理可概括为“高压料层粉碎 。本次研究侧重点在工作原理、设备结构及运行操作 等方面。 ( 3 ) 粉磨工艺技术：辊压机+ 高效筛分磨技术，将挤压联合粉磨与高效筛分 磨组合，充分发挥了各自的技术的特点，扬长避短，形成优势互补，大幅度提高 了粉磨效率。 ( 4 ) 实践应用：针对实际生产过程中细粉较多辊压机振动相当严重的问题， 对原有工艺流程进行改进，增设了高效旋风收尘器、布料装置和锁风装置等，试 验结果表明：在弥补打散分级机能力不足、提高入磨的细粉料、提高辊压机破碎 能力方面效果明显，各项生产指标较为理想。 该课题的研究丰富了组合粉磨技术，一次性投资低、各项指标优良，具有较 好的经济效益和社会效益，在水泥粉磨中有较好的推广应用价值。 关键词水泥：粉磨；旋风收尘器：布料器 i i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h eo p e n b l o w i n gm i l ls y s t e m a n dt h ec l o s e c i r c u i t s y s t e m b o t hh a v e d i s a d v a n t a g e s d u et ot h ee x i s t i n go fo v e rg r i n d i n gi nt h eo p e nb l o w i n gm i l lw h i c h c o u l dr e s u l ti nt h ew a s t i n go fp o w d e r i n g ，t h ec l o s e d c i r c u i tp o w e r i n gh a st h e r e f o r eb e e n d e v e l o p e ds o a st ou t i l i z et h ee n e r g yo fp o w e r i n gc o m p l e t e l y i nt h ee v e n to fr e a l p r a c t i c e ，t h ec l o s e d c i r c u i tp o w d e r i n gs y s t e mh a si n c r e a s e dt h ec a p a c i t yb y2 0 4 0 h o w e v e r ，t h es y s t e ma l s oi n c l u d e st h ed i s a d v a n t a g e sl i k ec o m p l i c a t e dp r o c e s s i n g ，l o w e q u i p m e n tw o r k a b i l i t y , l a r g ei n v e s t m e n ta n dm u c h m a i n t e n a n c eo c c u p a t i o n ，e t c a f t e r m a n yy e a r s d e v e l o p m e n t , t h ec o m b i n a t i o no fg r i n d i n gr o l l e ra n dh i g he f f i c i e n c y s i e v i n gh a sb e c o m et h em a i n s t r e a mo fc e m e n tg r i n d i n g t h em a i nr e s e a r c ht o p i ci n c l u d e s ： ( 1 ) h i 曲e f f i c i e n c ys i e v i n gt e c h n o l o g y i ti s a l lu p d a t e dg e n e r a t i o no fb a l lm i l l c o s te f f i c i e n c yt e c h n o l o g y , w h i c hm a i n l yf o c u so nw o r kp r i n c i p l e ，e q u i p m e n ts t r u c t u r e ， t h eb a l a n c eo fw i n db l o w i n gm a t e r i a l s ( 2 ) e x t r u s i o np o w d e r i n gt e c h n o l o g y g r i n d i n gr o l l e ri sak i n do fn e wt y p e e q u i p m e n tt h a td e v e l o p e df r o m19 8 0 s i tf o r m st h en e wp r o c e s s i n go fp r e s s i n gm i l l ， w h i c hh a so b v i o u s l ya c h i e v e m e n t s t h ep r i n c i p l ec o u l db eg e n e r a l i z e da s h i g hp r e s s i o n m i l l t h er e s e a r c hm a i n l yf o c u s e so nt h ew o r kp r i n c i p l e ，e q u i p m e n ts t r u c t u r ea n dt h e o p e r a t i o n , e t c ( 3 ) p o w d e r i n gp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y t h ec o m b i n a t i o no fe x t r u s i o np o w d e r i n g a n dh i g l le f f i c i e n c ys i e v i n gc a nt a k ea d v a n t a g eo ft h eg o o dp o i n t so fe a c hp a r tb u t e l i m i n a t et h ed i s a d v a n t a g e so ft h e ms ot h a tt h ec a p a c i t yc a nb ee n h a n c e ds i g n i f i c a n t l y ( 4 ) p r a c t i c ea n de x e c u t i o n a i m i n ga tt h eh e a v yl i b e r a t i o no fg r i n d i n gr o l l e rw h e n t h e r ea r em u c hs m a i l e rg r a n u l e sa n dt h ei m p r o v e m e n to ft h ep r o c e s s i n g ，t h eh i g l l e f f i c i e n c yc y c l o n ed u s tc o l l e c t i o nh a sb e e ns e tu p ，a sw e l l 嬲t h ec l o t ha n d 、析n dl o c ku p i n s t a l l a t i o n s t h e s ei m p r o v e m e n t sh a v ed o n ev e r yw e l li ne n h a n c i n gt h eb r e a k i n gu p a n dc l a r i f i c a t i o n , i n c r e a s i n gt h em i l le f f i c i e n c yo ft h es m a l l e rg r a n u l e sa n dt h ec r u s h a b i l i t yo fg r i n d i n gr o l l e r m o r e o v e r , t h ei m p r o v e m e n tc o s t sl e s s a n dh a v eh i g h e r e f f i c i e n c y 山东大学硕七学位论文 t h i sa r t i c l ee n r i c h e st h ec o m b i n a t i o np o w d e r i n gt e c h n o l o g y t h el o wi n v e s t m e n t a n db e t t e rp a r a m e t e r so fa l la s p e c t sw i l lb e n e f i tb o t ht h ee c o n o m ya n dt h es o c i e t y , w h i c hi sd e s e r v e dt ob ee x t e n d e da n da p p l i e d k e y w o r d s ：c e m e n t ；p o w d e r i n g ；c y c l o n ed u s tc o l l e c t i o n ；c l o t hi n s t a l l a t i o n v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 炉甜：啤一 第一章绪论 。 研究背景 山东铝业公司一号线是日产3 0 0 0 吨( 熟料) 新型水泥干法生产线，2 0 0 3 年 1 0 月投产，相配套水泥粉蘑：辊压机+ 高效筛分磨组合，随着窑前系统的理顺和提 产，目前熟料的生产能力达到3 6 0 0 吨( 最高达到3 8 0 0 吨) 。水泥粉磨机是水泥干 法生产线上重要的设备，为熟料生产提供保障。该设备对平衡熟料生产，降低水 泥综合成本，保证水泥粉磨系统设备的安全运行及提产至关重要，因此研究水泥 粉磨技术具有+ 分重要的意义。 。2 国内粉磨工艺研究现状 由参考文献【1 ，2 1 2 知，随着水泥粉磨技术的进步，传统的粉磨逐渐被先进 的技术所取代，尤其在近年来新型干法水泥发展进程中，增产节能效益最显著的 立磨、辊压机、高细磨、高效选粉机等多种先进设备的应用率明显增大，极大丰 富和发展了水泥粉磨技术。按设备类型和组会方式分类，介绍a 种主要的粉磨工 艺。 1 2 1 开路粉磨 生产中最普通的工艺形式是水泥开路粉磨，冤图i - 1 。 水泥配料通过磨机一次粉磨排出成品。开路磨最大的特点是产品细度一次粉磨 完成，系统所需的辅助设备少，故流程简单，建设投资省，操俸控制方便。粉磨 效率影响较大的因素是细度，在比面积 3 0 0 m z k g 时，细粉容易凝聚，产生粘球、 堵塞篦板以及过粉壤等现象，都会影响塞机产量，粉磨效率也纛此降低。影响开 路磨产量和细度的原因，就物料而言，一是入料粒度，通常粒度平均多在2 0 n m a 以 上，粒度愈大，物料扶入蘑到出磨交为成品有限粉磨时段内，产量与细度的矛麓 就愈突出；二是物料的易磨性，当配料中诸如矿渣、钢渣等难磨物料的掺入量愈 大，产量与细度的矛盾也愈突出。若多种因素同时存在，对产量和细度的影响就 更为加剧。因此，在这种情况下，开路工艺的劣势便突显出来，很多厂家都根据 生产实际需要，进彳亍设备结构改造或工艺更新来满足水泥的粉磨要求。如将普逶 的球磨机改造成带磨内筛分和高细高产功能的开路磨；或增加细碎工序进行在磨 终预破碎，或在传统开路瘗的基础上加设选粉机组成闭路粉磨系统等。 第1 章绪论 图1 1 普通开路磨流程 1 2 2 闭路粉磨 闭路粉磨是水泥生产广泛采用的工艺形式，闭路粉磨系统主要由磨机、选粉 机、风机和其他辅机台输送、计量等设备构成。见图1 - 2 ( a 、b ) 两种球磨机闭路 工艺流程。 水泥粉磨通常采用单风机直通式闭路，粗粉返回磨机内继续粉磨，直至选粉 达到合格细度。与开路工艺相比，闭路粉磨最大的特点是可以减少过粉磨现象， 通过选粉机调节成品细度，有利于提高产品细度和生产效率，细度筛余通常都可 控制在3 以下。衡量闭路系统的两个重点指标是选粉机的选粉效率和循环负荷。 当选粉机成品细度不变时，循环负荷随喂入的物料粒度变粗而增加，随选出的粗 粉粒度变细而降低；与此相反，选粉效率则随喂入物料粒度变粗而降低，随选出 的粗粉粒度变细而增加。因此，提高出磨细度和选粉效率，是闭路系统高效率生 产的关键。在实际的生产中，通过调整研磨体级配等方案，来降低出磨细度筛余， 可以起到优化闭路系统的工艺参数，提高系统生产能力的作用。同时注意，成品 细度、出磨细度和回粉细度等3 个筛余指标，只是系统工艺参数中的一部分，各 参数之间互为影响，调整过程中应注意系统参数的优化。 2 山东大学硕二上学位论文 图1 2 ( a ) 尾卸磨闭路工艺流程 图1 - 2 ( b ) 中卸磨闭路工艺流程 1 2 3 磨外预粉磨 预粉磨是开路和闭路系统中应用较多的工艺，其做用是尽可能减小入磨粒度， 3 第1 苹绪论 为提高产量和细度创造条件，相当于将球磨机第一仓的粗粉磨过程移至磨外由细 碎工序完成。因此，磨内研磨体的平均球径减小，有利于提高粉磨的效率。一般 规律是入磨粒度从2 5 m 将至5 m m 时，磨机产量可提高3 8 。可见，水泥粉磨中针 对入磨粒度普遍偏大的现象，可通过预粉磨来实现增产节能。 几种常见的预粉磨流程见图1 - 3 顸耢 暗陂 童 c a ) 开路佰耪富系统 ( b ) 闭踌顸勃套系统 图1 3 预粉磨工艺流程示意图 球磨机的入磨粒度由磨前细碎设备完成，理论上，预粉磨的粒度应在3 - - , 5 m m ， 且小于8 0um 的成品越多越好。这对于普通破碎机很难达到，因此多采用辊压机、 辊式磨以及振动细碎、立式冲击细磨和柱磨、棒磨预磨机等设备。 辊压机用作预粉磨，8 0 年代中期国外应用较多。西欧首先出现的辊压机，主 要用于预粉磨机系统，其一次挤压的粒度，8 0 以上的产品都小于9 0l lm ，小于3 2 ui l l 的含量也达到2 0 以上。因而，球磨机的增产能力通常可达4 0 - 1 0 0 。 辊式磨具有显著的预粉磨效果。其出磨粒径小于8 8pm 占3 0 以上，9 0 的粒 度小于1 2 m m ，且物料颗粒都存在微裂缝，从减小入磨粒度和改善物料易磨性两方 面为球磨机高产节能提供了保障。 立式冲击细磨机和振动冲击细磨机都能将块状物料一次细磨n 2 5 m m 一- , 3 m 占8 0 - 9 0 9 6 ，小于8 0pm 的成品粒度最低可达2 0 以上。以上设备的应用，使预 粉磨工艺更多样化。 4 山东大学硕七学位论文 1 2 4 分别粉磨和串联粉磨 两种粉磨系统是近几年随着高细、大掺量矿渣微粉对激发水泥或混凝土强度 作用的认识而常用的工艺形式，见图1 - 4 ( a 、b ) 矿渣水泥生产中，由于熟料与矿渣包括其他难磨物料的易磨性相差悬殊，用 粉磨功指数k w h t 表示，水泥熟料一般在1 7 - - 一1 9 k w h t 之间，矿渣、钢渣则普遍 达2 4 - - - 2 9 k w h t 。因此，传统开路磨将熟料、混合材同时入磨，粉磨成品种的这类 物料的细度实际偏低，既不利于水泥强度发挥，掺加量也受到很大限制，若希望 增大掺加量，则势必以降低水泥标号和产量为代价。分别粉磨和串联粉磨两种流 程更好地解决混合粉磨所带来的缺点，一是提高水泥细度所带动的强度增长，二 是为多掺混合材提供了条件，两者相得益处，从工艺上减轻了难磨物料对粉磨效 率的影响。 l 、 d 厂 ，一 收尘器i 熟熟自： _ l 素斗 料膏浴 k 粉机、 v 丫丫丫丫 n l 耐 i t m 勺一审 l 图1 - 4 ( a 、b ) 分别粉磨流程示意图 图1 - 4 中，同时列出两种流程，流程( a ) 是将熟料与混合材分别粉磨至合 格细度，经均匀混合为成品；流程( b ) 是将混合材磨到一定细度后，送入配料库 与熟料等配料共同入磨，再粉磨至成品。应用表明，分别粉磨在不改变磨机结构 及生产定额的前提下，熟料粉磨比表面积可达到3 6 0 m 2 k g 左右，矿渣达到3 5 0 m 2 k g 时，掺加量由1 5 增加至3 5 - 4 5 。 丹麦史密斯公司开发的小段磨串联式粉磨系统，采用2 台分别用于熟料的粗 磨与细磨，1 台磨机先将其磨至比表面积2 5 0 3 0 0 m 2 k g ，再由另一台细磨至成品细 5 第1 章绪论 度4 0 0 6 0 0 m 2 k g 。工艺流程见图卜5 。 l 、2 喂料机；3 双仓磨；4 叫、钢锻磨；5 成品水泥；6 电收尘器 图1 5 串联开路磨流程 。 实际上，图卜5 所示的2 台磨粉磨的物料相同，只是粉磨的细度不同，作用 则相似。同样，也可将2 台串联与选粉机配套组成水泥磨闭路粉磨系统，见图卜6 。 另蓁 葬i 定 岁 机弋 唰呛l 厂、 ，一、一 舍八矢八l 厂 、一、 喂料机 7 料 一级磨 一级磨 品 图1 - 5 串联式闭路粉磨流程示意图 串联粉磨流程中，一级磨用于粉磨新给料，二级磨用于粉磨选粉机回料。其 工艺流程各厂有所差异。有的用闭路串联，有的用开路串联，也有一级磨为闭路， 二级磨则用开路，但都不采用中长磨串联，且一级磨规格一般大于二级磨。图1 - 6 流程所示二级磨均为闭路。不同流程的生产效果见表1 - 1 。 6 山东大学硕士学位论文 表l 一1 生产指标对比表 一级磨二级磨 成品比表面积m 2 k g 台时产能t h 巾2 2 7 m 闭路巾1 8 3 * 6 4 m 闭路3 1 02 5 2 7 由2 2 * 6 5 m 闭路3 3 0 1 1 由2 2 * 6 5 m 闭路巾1 8 3 * 6 4 m 闭路3 3 02 2 2 3 巾1 8 3 7 m 闭路巾1 8 3 7 m 开路 3 4 01 5 从上表分析，串联粉磨的增产节能效果都比改造前普遍提高。 1 2 5 高细高产磨粉磨工艺 高细高产磨是针对普通球磨机粉磨效率低而发展的一种新型粉磨技术，目前 相当广泛，如高细磨、筛分磨、小段磨以及高细筛分磨等，结构形式总体相同， 都属于这一范畴。高细高产磨应用较多的形式，是由普通磨机内部结构改造而成， 由于磨机直径以及长径比不改变，工艺及系统配置也不会改变。因此，球磨机使 用的工艺流程，对高细高产磨都可适用。国内以开路磨为主，即在原有开路系统 基础上，只通过磨机改造来实现开路高细高产粉磨，原为闭路系统的，同样也按 此改为闭路生产。近几年中，也直接用于水泥闭路粉磨系统或与辊压机等先进设 备配套，组成挤压联合粉磨系统。高细高产磨用于挤压联合粉磨系统的工艺流程 见图1 - 7 。 图1 7 挤压联合高细粉磨工艺流程 1 、配料皮带；2 、除铁器；3 、皮带称；4 、稳流称重仓：5 、挤压机；6 、提升机；7 、皮 带称；8 、打散分级机；9 、磨头仓；1 0 、皮带称；1 1 、高细磨；1 2 、旋风收尘器：1 3 、电收 尘器：1 4 、链运机：1 5 、袋收尘器；1 6 、链运机 7 第l 苹绪论 图1 - 7 中，辊压机与打散分级机控制的物料构成独立回路，高细高产磨则开 路操作，其工艺的新颖性在于：两种设备通过优势互补，使各自的特点都得到更 大发挥。因此，由磨机承担的水泥成品粉磨，高细高产效果更为突出，增产、节 电幅度通常可分别达到9 0 以上和3 0 以上。目前国内已广泛采用这种新工艺，本 章不在详细论述，在第二在作论述。 1 2 6 挤压粉磨 2 0 世纪8 0 年代中期辊压机问世，标志着粉磨技术的重大进步1 0 多年来，我 国辊压机装备和工艺技术发展非常迅速国产化的t r p 、h f c g 型的辊压机已能满足 3 0 0 0 - - 一5 0 0 0 t d 规模的水泥粉磨生产需求，挤压粉磨工艺也有早期的预粉磨发展到 目前的联合粉磨、半终粉磨和终粉磨系统。挤压粉磨工艺分挤压预粉磨系统、混 合粉磨系统、联合粉磨系统、半终粉磨系统和终粉磨系统，第三章将作详细研究， 本节不作论述。 1 2 7 立式磨粉磨 立式磨自2 0 世纪2 0 年代问世以来，一直以粉磨效率高，能耗低著称，尤其 是对含水量高达2 0 左右的物料同时进行烘干粉磨，因此，水泥行业长期多用于生 料制备作业。近几年来，立式磨开始用于国内水泥粉磨系统，水泥熟料新型干法 生产线机采用立式磨粉磨系统，其工艺流程见图卜8 。 8 图1 8 立磨“一拖二 粉磨流程图 该流程中是由1 台立磨加2 台球磨组成为“一拖二”的水泥闭路粉磨流程。 山东大学硕七学位论文 物料首先由立磨进行预粉磨，细料通过选粉机分选，由旋风筒收集进行缓冲仓暂 存，立磨沿磨盘边缘溢出的物料通过外循环系统重新进入磨机粉磨。立磨的半成 品由缓冲仓向2 台球磨供料，其成品由收尘器收集入库。系统风机的风量可以全 部或部分循环用作球磨和选粉机的处理风量。 系统正常运转时，“一拖二”同时运行，设计产量为3 0 0 t h ，立磨半成品细度 9 0i lm 筛余小于2 5 ，每台球磨机产量1 5 0 t h ，水泥比表面积3 2 0 m 2 k g ；若其中一 台球磨机检修或故障时，采用“一拖二模式，即立磨和1 台球磨运行。此时立 磨为间隙工作，设计产量为1 8 0 t h ，当立磨长时间停运维修时，则只运行球磨机 维持生产，设计产量为2 8 0 t h 。 该工艺的运行结果表明，其产量优势尤为突出，最大产量可高达3 7 0 t h ，水 泥比表面积3 4 0 一- - 3 6 0 m 2 k g ，综合电耗3 8 k w h t 。与辊压机相比，电耗没有优势， 但由于台时产量增加，系统综合电耗3 5 一- 3 6 k w h t 。加之工艺过程易于操作控制， 稳定运转率可达9 5 以上。因此，不失为一种有效的粉磨工艺。 随着立式磨粉磨技术的发展，在水泥粉磨系统工程中的应用更多，效果也更 好。据称，日本神户制钢所、小野田公司等已研制成功用于水泥熟料粉磨的节能 型立磨，电耗仅为2 5 2 9 k w h t ，比球磨机节能3 0 - 4 0 。 2 0 0 0 年7 月，国内首条用于水泥粉磨的立磨终粉磨系统在安徽朱家桥水泥有 限公司建成投产。该系统设计年产7 0 万吨矿渣水泥，主机采用德国l m 4 6 立磨， 控制系统引自日本。其工艺系统流程见图1 - 9 ，该工艺中，立磨终粉磨的功能配 置主要为粉磨和混料两个功能区粉磨功能区实现水泥熟料或矿渣的分别粉磨：混 料功能区主要实现按照不同产品设定比例进行水泥和矿渣的混配其系统主要特 点：喂料稳定，物料入磨前预设磨头仓，同时增设回渣系统及中间仓。在磨机运 行可通过控制系统的负反馈来调节入磨物料量，以保持磨内料床厚度的稳定，实 现磨机平稳运行；磨机本体采用大内循环，低外循环的原则，1 5 左右的物料循环 量大大提高了粉磨效率。风循环系统根据入磨物料不同，循环风量通常按熟料在 5 0 偏上，矿渣在2 0 调节，并据此调节系统的风量平衡；为保护磨机运行安全， 粉磨系统设有金属探测器、除铁器、磁鼓分离器等多道保护程序，以清除入磨物 料特别是矿渣中的铁块，确保磨辊和磨盘的运行安全；工艺简单，无需其他粉磨 设备。 这种工艺流程的主机设备参数见表卜2 。 9 第1 章绪论 表1 - 2立磨“一拖二 工艺主机设备配置参数 设备名称数量规格型号装机功设计能力 率( k w h ) 立磨 lm p s 5 0 0 0 b c ，磨盘直径5 0 0 0 m m ，3 0 0 03 0 0 t l l 磨辊直径2 8 0 0l l l n l ，宽度8 0 0m m ，磨 辊数量：3 个，主减速机f l e n d e r k m p 6 8 0 ，磨机转速2 2 9 r m i n ，选粉 机变频调速，调速范围2 - - 一8 r m i n 球磨 2直径4 2 m m 长度1 2 5 m ，双仓，3 0 0 01 5 0 t i i 中心传动，双滑履支撑，主减速机 m a a g 公司c p v 一2 5 ，磨机转速 1 5 7 r m i n ，衬板1 仓波形衬板，2 仓分 级衬板，钢球最大球经2 5 m m ，最小 球经1 5 m m 装球量2 0 8 t 立磨风机 lh k f l 8 0 3 2 5 型，电机直联，单吸1 5 0 05 8 8 0 m 3 入式，悬壁之称，叶轮直径3 2 5 0 m m ， m l n 转速7 4 5 r m i n ，全压9 4 1 m b a r 高效选粉 2s k s 一2 7 5 0 1 7 5 ，转子直径2 0 01 5 0 t l l 机2 6 0 0 m m ，高度2 1 0 0i n l i l ，转速范围 3 8 2 3 8 r m i n ，变频调速 袋收尘 2环隙喷吹一次脉冲式，滤袋1 2 6 0 个，滤袋直径1 6 0 m m ，长度4 5 0 0 m m 。 袋收尘风 2 l 4 n 2 2 0 3 ，单吸入式，电机直联， 6 4 06 7 5 m 3 s 机转子直径2 2 0 3 m m ，全压6 0 m b a r 1 0 山东大学硕士学位论文 图1 - 9 立磨终粉磨工艺流程图 立磨粉磨熟料与生料不同点在于，水泥熟料的易磨性比生料难磨得多，加之 其粒度大，通常8 0 弋 2 5 m m ，最大粒度可达5 0 r a m 。因此对立磨的粉磨压力和料床 的形成等控制显得十分重要。料床的形成也受立磨压差水平的影响。合理压差范 围规范了喂料量和磨尾排风量。 1 2 8 筒辊磨粉磨 筒辊磨是2 0 世纪9 0 年代出现的节能粉磨设备。它以料层间挤压为粉磨原理， 采用中等压力，多次积压方式，以近似于辊压机的粉磨效率，近似球磨机的运行 可靠性从一问世就得到极大的关注，现在全球共有约3 0 台法国f c b 公司的筒辊 磨投入水泥厂运行。最大台时产量生料达2 2 5 t h ，水泥达1 3 0 t h ，我国牡丹江水 泥厂、汉中水泥厂也引进该公司筒辊磨用于粉磨水泥。 筒辊磨粉磨原理见图卜1 0 。一个辊子水平置于筒体内，辊子上施加向下的研 磨压力( 通常是液压力) 。简体由传动系统带动旋转，其旋转速度通常高于球磨机 的临界转速。物料由进口端喂入，经过离心区紧贴筒体，再进入粉磨去，在刮料 板、导料板的作用下，在粉磨区被挤压2 - - 6 次后通过出料区卸出磨机。物料在粉 磨区所受的挤压力一般为辊压机的1 4 1 6 ，是立磨的2 - - 3 倍，出磨物料不结饼， 无需打散机，可直接进选粉机。由此可见筒辊磨具有研磨压力中等、多次碾压、 无需风扫的特点。系统工艺流程见图1 - 1 1 。 在生产p 0 3 2 5 水泥，比表面积为3 5 0 m 3 k g 时，筒辊磨投用后比原系统提高 m i 产髓约3 0 ，系统能耗降低约1 ；。刈粒度的测定袭日j j ，各种工况下，筒辊辟】= i i 粉 磨的、仁成品物料中5 0 9 6 通过粒度随径约09 m m ，8 0 通过粒经3l ， 1 0 0 n 1 1 的块状物料，简辊磨均能、r 稳运 j ：。 ”rt t 、掣 ! 言万羔p 离oh ：h m 函“ r 崮1 一1 0 筒辊磨粉腑原理 13 研究课题的来源及主要研究内容 山东锚业公司i # 水泥生产线采用合肥水泥研究改计院的盯c g l 4 06 5 辊压机+ 中38 1 3 m 高教筛分縻组台粉磨技术。该系统设计产能i i o t l h ，在投产初期产能 h 有1 0 0t l h 左右，且辊压机运行不甲稳振动j “重，系统频繁 j 现故障，与旋窑 的生产：不甲衡。为了生产系统平衡q 三产，改进存在的问题，2 0 0 4 年2 月1 台肥水 泥工业设计院一问多次讨论，确定改进方案，在不到一个j 时问内全部改造完成， 系统改造后生产p 0 3 25 r 级水泥时，台时产量选。1 2 5 t h ：生产：p 0 4 25 r 级水泥时 台时产量达儿5t h 。牛产技术指标先进，节能效果娃著，设备运行稳定，没有 发，e 卸j _ 、现象。该项h 的改造丰富了组台粉雕技术，一次性投资低、并项指枷：优 山东大学硕士学位论文 良，具有较好的经济效益和社会效益，在水泥粉磨中有较好的推广应用价值。 谂3 旧i 。； 1 51 5 一l o1 0 55 - 33 - 0 8o 8 0 20 2 - 0 0 8 0 0 8 百分比( )o 2 19 31 5 11 7 21 2 41 1 23 2 7 3 3 2 料饼厚度 辊压机以料层粉碎的方式对物料进行挤压，在同一横截面的料饼中，强度低 的物料将首先被粉碎，而强度高的则不易被粉碎，这种现象随着料饼的增厚愈加 明显。因而料饼中成品含量高时，料饼厚度不宜过大。但是，由于物料在被挤压 成料饼的过程中，本身就是处于两辊压之间的缓冲物体，增大了料饼厚度，也就 增厚了缓冲层，可以减小辊压机传动系统的冲击负荷，使辊压机运行相对平稳。 调整料饼厚度也就是调整辊压机的处理量，而调整时必须使用辊压机进料装 置的调节插板，调整才能有效。一般料饼厚度调节原则是：在满足工艺要求的前 提下，应适当加大料饼厚度，尤其是当所喂料的粒度较大时，不但要增大进料装 置调节插板的开度，而且必须增加料饼回料或选粉机粗粉的回料量，以提高入辊 压机物料密实度，可以降低设备的负荷波动，有利于设备安全运转。 2 4 山东大学硕士学位论文 3 3 3 液压系统压力与料饼厚度 如前所述，液压系统压力和料饼厚度决定了辊压机主电机的输出功率。在保 持主电机输出功率相对不变时，不同的压力与料饼厚度的搭配，将对挤压后的物 料产生不同的效果。主要表现以下两个方面：一是输出量保持不变，那么当高压 力、薄料饼操作时，因辊压机特有的边缘效应影响，将使输出料的颗粒分布较宽， 既有较高成品含量，同时又有相当比例未经挤压或未挤压好的大颗粒。二是当低 压力、厚料饼操作时，由于回料量增加，使得边缘效应所产生的大颗粒返回辊压 机重新挤压的比例增大，因而输出物料的颗粒均匀性好，即大颗粒减少，但成品 含量有所降低。为了使整个粉磨系统取得较高技术经济指标，辊压机在系统中的 操作参数必须根据整个系统的特点和要求，以及其他设备的配套能力灵活加以优 化、调整。在实际的生产主要保证以下方面：1 、为保证产量充分发挥辊压机的产 能，调节插板全开，辊压机循环量大小我们通常控制磨头提升机电流7 0 - 9 0 a ；2 、 入料粒度控制在小于6 5 m m ；3 、保证辊压机的两侧的侧板尽可能的减少漏料，以 稳定的料饼厚度；4 、系统的液压压力通常控制在6 - 7 m p a 。 3 3 4 称重仓和稳流回路的设置 称重仓和稳流回路的设置是辊压机高压料层粉碎的最基本保障。辊压机的高 效节能效果主要表现在它应用了高压料层粉碎原理进行工作，稳流称重仓主要作 用是通过料流调节回路，调整进稳流称重仓的综合料流量，实现对稳流称重仓料 位的动态控制。从设备角度来说，稳流称重仓虽不属于辊压机，但在工艺系统中， 却是挤压粉磨系统中必不可少的一部分。从使用结果看，若无称重仓难以保证辊 压机的过饱和喂料要求，都不能连续实现料层粉碎，使物料处于松散状态通过辊 压机。易造成以下不好现象：挤压效果差，系统产量不高、节电效果不明显；同 时还会出现因喂料不均匀负荷波动大，引起辊压机的振动；因物料落差高，粉尘 飞扬，恶化生产环境等一系列不良后果。 3 3 5 料饼回料的作用及其回料量的控制 料饼回料可以说是系统中最简捷的一种回料方式，其作用有两个：其一是通 过调整回料量，达到系统料流的平衡；其二是通过料饼的返回，达到改善辊压机 入料粒度要求。 由于辊压机的能量利用率高，所以在所有挤压粉磨系统中，辊压机的通过量 2 5 第3 牵辊压机及挤压粉磨技术 均大于球磨机的产量( 通常是磨机产能的两倍以上) 。因而既要保持球磨机处于良 好的运行状态，又要使辊压机能连续运转，辊压机就必须有加料量可调节的料饼 回料回路。另外，对于特定的辊压机来说，当新入料颗粒分布一定时，辊压机在 没有回料时的最佳运行状态所输出的物料量并非为系统所需的料量。为使系统料 流平衡，同时又能使辊压机处于良好的运行状态，可以通过料饼回料调整辊压机 入料粒度分布，改变辊压机运行状态，达到与整个系统相适应的程度。如当入料 粒度偏大，冲击负荷大，辊压机活动辊水平移动幅度大时，增加料饼回料量，同 时加大料饼厚度。若主电机电流偏高，则可适当降低液压压力，就可使辊压机运 行平衡。 物料适当的循环挤压次数，有助于降低单位产量的系统电耗。但循环的次数 受到未挤压物料颗粒组成、辊压机液压系统及传动系统弹性特性的限制，不可能 循环过多。h f c k l 4 0 0 6 5 0 型辊压机作预粉磨时，当料饼循环量达到3 0 0 时，辊 压机传动系统发生不规则的振动。 。 3 4 挤压粉磨工艺简介 由参考文献 31 】知，由辊压机组成的粉磨工艺主要有以下方面。 3 4 1 预粉磨系统 | 丁 占 调 闲号v - 一齐 配 库 v v i 一 ；二 辊 压 oo 匿 机 升 1 一门球窖棚| 、一 阢 1 j 卟一i 八 r 品 图3 2 预粉磨系统 预粉磨系统使将入球磨机的物料与辊压机进行挤压预处理，而后送入球磨机 粉磨至成品( 见图3 2 ) 。由于仅经一次挤压，物料颗粒分布很宽，使得喂入磨机 2 6 山东大学硕七学位论文 l l i q_ i 的物料力度很不均匀，大与3 0 的成品进入磨机造成过粉磨；而为破碎大于5 m m 的颗粒又不得不用较大规格的钢球，再加上辊压机进料装置侧当板的磨损，使处 理后的物料中大颗粒所占比例呈周期性变化，造成整个粉磨系统产量随之呈周期 性波动。为了改善磨机入料粒度的均匀性与稳定性，在预粉磨系统中，可以采用 低压大循环的操作方式，并保持电机运行功率不变。这样变高能量的一次输入为 低能量的多次输入，未被挤压的物料增加了被粉碎的机会。虽然一次挤压的成品 含量下降，但未经挤压的大颗粒将随循环次数的增加而减少，而且使磨机系统参 数调整针对性更强，整个系统负荷分配合理后产量也必然提高。因而低压料饼多 循环应该是预粉磨系统机较为合理的操作方式。 3 4 2 混合粉磨系统 乒 ， 上 调 到号v 一r 配 库 v v 一。 l 一 一1 辊 压o o 匿 机 升 1 门臻窖相| 、一 魄 一u 卟剧叽l 八 r 口 口口 图3 3 混合粉磨系统 混合粉磨系统主要特征是将球磨所配选粉机的粗粉部分送回至辊压机再次挤 压( 见图3 3 ) 。其主要目的在于调整辊压机入料的粒度，同时由于粗粉中多为难 磨物料，再次挤压后将改善其易磨性。但由于辊压机的通过量一般大于球磨机系 统产量，循环负荷在磨机系统启动后逐步上升，需经过较长一段时间后才能达到 平衡。所以对于辊压机与球磨机之间设大容量缓冲仓的纯混合粉磨系统来说，无 法使整个系统建立起稳定的平衡状态。因而为了系统操作简单化，必须设有料饼 回料系统，使在系统启动后的一段时间内，主要依靠料饼回料来调整系统料流的 2 7 第3 章辊压机及挤压粉磨技术 i m 平衡。混合粉磨系统辊压机的操作应在保证料流平衡的前提下，尽可能多回选粉 机的粗粉，以改善物料的易磨性。此时由于料饼加厚使电机电流上升，为保证主 电机不过载，可适当降低液压系统操作压力。但当压力下降过大时，又会直接影 响挤压效果。因而每个系统在调试时都应综合考虑料饼回料与选粉机回粉所占的 比例，以求达到最佳操作状态。正是由于大量的选粉机粗粉回辊压机改变了辊压 机的操作参数，目前国内按混合粉磨工艺设计的生产线虽然不少，但真正按混合 粉磨工艺运行的却很少。 3 4 3 联合粉磨系统 7 一。 夕 + ， 调 亡 裂号v 配 瓦7 散 库 分 v v 级- 一 机 1 r - a - - , 辊 压 oo 昆昆 机 升升 七 叽1蚓球磨机入叽 、 xr 品 图3 4 联合粉磨系统 联合粉磨系统是将挤压后的物料( 包括料饼) 先经打散分级机打散分选，小 于一定粒径的半成品( 一般为小于一送入球磨机继续粉磨，粗颗粒返 回辊压机再次挤压( 见图3 - 4 ) 。球磨机系统可以是开路，也可以是闭路的。通过 打散分级机控制入球磨机的物料最大粒径，辊压机和球磨系统所承担粉碎功能的 界限很明显，可以通过优化各自的操作参数，使整个系统达到最佳的运行状态。 虽然由于辊压机的高压挤压作用，将含有相当数量合格粒径的半成品被送入磨机， 造成一定程度的过粉磨。这种流程一个显著优点是基本消除了磨辊边缘效应和进 料装置侧挡板磨损所产生的不利影响。从某种意义上讲，如果输送系统能力够， 即使辊压机进料装置侧挡板取消，也不致对整个粉磨系统产生较大的影响。 在这种系统中，辊压机操作原则应该是努力提高打散分级机的半成品总量， 降低半成品中的成品含量。因而宜采用低压大循环的方式操作。尽可能加大辊压 山东大学硕士学位论文 机与打散分级机之间的循环量。 3 4 4 半终粉磨系统 半终粉磨系统是将辊压机挤压后的物料经打散后，先送入选粉机选出一部分 成品，选粉机的粗粉进入球磨机继续粉磨( 见图3 5 ) 。也就是说，一部分成品并 未经过球磨机而直接由辊压机和选粉机产生。这种系统必然是带选粉机的闭路系 统。 由图3 5 可以看出，系统中的选粉机入料包含了辊压机挤压后经打散的物料和 球磨机的出料两部分。由于辊压机系统的出料中成品含量仅3 0 左右，并且含有 1 0 一2 5 大于3 m m 的颗粒，造成入选粉机物料的成品含量降低，粒度分布加宽。 在相同产量要求条件下，由于处理量的加大，而不得不加大选粉机的规格。为了 改变这种状况，就要求提高辊压机出料中的成品含量比例，因而辊压机操作时应 采用高压小循环的方式，同时还应注意进料装置侧挡板的磨损情况，以防未经充 分挤压的物料过多的进入选粉机，影响选粉效率，加剧选粉机磨损。 图3 5 半终粉磨系统 为了防止粗颗粒物料对选粉机的影响，目前国内出现一种带粗分级的半终粉 磨系统( 见图3 6 ) 。它是将联合粉磨系统中打散分级机的半成品与球磨机出料一 同送入选粉机分选，而粗颗粒被分出后返回辊压机，从而提高了选粉机的寿命。 在这种工艺系统中，侧挡板的磨损状况就不会影响粉磨系统的产量，辊压机的操 作仍与半终粉磨相同 2 9 第3 章辊压机及挤压粉磨技术 乒 上 7 调 f 备散 习号v 击口 o 瓯面 配 卜 7 1 分级 库 7 机 v v 1r 广1 1 辊 压o o 嘿提 机 升升 l 几机 1 、一 f 。 球磨机 胁 一l r7 图3 - 6 带粗分级的半终粉磨系统 3 4 5 终粉磨系统 终粉磨系统的成品完全由辊压机产生，经过打散机，使成品从料饼中分离开 来，送入选粉机分选( 见图3 7 ) 。因此出料中成品含量将直接影响整个系统的产 量，所以在不涉及颗粒分布要求的水泥生料粉磨中，应以提高辊压机出料中的成 品含量为原则，采用高压小循环的操作方式。而对于有颗粒分布要求的水泥成品 来说，适当增加物料的循环挤压次数，有助于改善终粉磨水泥的性能。但物料反 复挤压，会使入辊压机的物料粒径减小，达到一定程度时辊压机会发生振动。因 而对于水泥终粉磨，既要有较高的压力，以产生足够数量的成品，同时又需要物 料有一定循环挤压次数。所以这种系统中辊压机的操作原则应该是在保证一定循 环次数的前提下，努力提高操作压力。 3 0 山东大学硕士学位论文 图3 7 终粉磨系统 口 日口 3 5 本章小结 在分析挤压粉磨的基本原理基础上，从参数的调整、实际的操作、工艺流程 的称重仓和料饼回料等进行分析，结合生产总结出一套实践经验。辊压机是国内 比较成熟的技术设备，它与球磨机工艺组合多种多样，可根据物料物性、产品要 求以及投资状况作出最佳方案。 山东大学硕七学位论文 第四章挤压高效筛分组合技术实践应用 以辊压机+ 高效筛分磨为代表的联合粉磨工艺已成为水泥粉磨的主流，特别是 在大型磨机上( 由3 8 m 以上规格) 大多采用了辊压机技术，1 群生产线时就采用联 合粉磨工艺，结合前面的技术研究，具体探讨该技术方面的改进及应用。 4 1 系统主要设备配置 1 # 生产线水泥粉磨系统当初设计选型时，充分考虑到当地的物料特