王　帥，郝　亮，李　洪

小球磨配大輥壓機的問題及解決措施

Problems and Solutions for Small Ball Milling Working with Large Roller Press

王帥，郝亮，李洪

Problems and Solutions for Small Ball Milling Working with Large Roller Press

小球磨機配置大輥壓機已成為水泥粉磨系統(tǒng)優(yōu)選方案之一，不僅能大幅降低電耗，也能保證較好的水泥質量。本文以某水泥廠為例，對該系統(tǒng)改造中遇到的問題及解決措施進行分析，以期對同類水泥粉磨系統(tǒng)的建設、管理和操作有所幫助。

球磨機；輥壓機；V型選粉機；動態(tài)選粉機

1　前言

輥壓機基于受限料床高壓擠壓原理，能量利用率相當于球磨機的兩倍，得到了廣泛應用，特別是在水泥粉磨領域，輥壓機和球磨機組成的聯(lián)合粉磨（或半終粉磨系統(tǒng)）已占半壁江山，并且朝著小球磨機配大輥壓機的方向發(fā)展。本文以A廠改造中的小球磨機配大輥壓機為例，介紹該類系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題及解決措施。

2　生產線基本情況

A廠有一條4000t/d熟料生產線，水泥粉磨配置三臺球磨機，一臺KHD輥壓機，一臺Polysius輥壓機，其中KHD輥壓機與BK1、BK2號磨組成預粉磨系統(tǒng)，Polysius輥壓機與BK3號磨組成聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。由于KHD輥壓機規(guī)格較小，設備老舊，單臺磨機運行產量約100t/h。因此，業(yè)主采用了一臺TRP180×140輥壓機替代原KHD輥壓機，與BK2號磨組成聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

表1為該粉磨線的設備配置，其中，TRP180-140輥壓機、TVS96/20型 V型選粉機、TESu330動態(tài)選粉機為新添加的主要設備。圖1所示為該系統(tǒng)工藝流程：物料經(jīng)斗式提升機喂入輥壓機小倉，經(jīng)輥壓機擠壓后，由斗式提升機喂入V型選粉機，選出的粗顆粒返回輥壓機進一步粉磨，細粉則進入動態(tài)選粉機，由動態(tài)選粉機選出成品，動態(tài)選粉機的粗粉經(jīng)斜槽喂入原球磨機系統(tǒng)。

表1　設備配置及工藝參數(shù)

3　設計指標

由于該現(xiàn)場改造期間正處于水泥銷售旺季，業(yè)主不允許停機對磨內結構進行調整（包括隔倉板和襯板），因此面臨一定合同風險。生產的兩種水泥配料組分如表2所示，設計指標如表3所示。

圖1　設備系統(tǒng)工藝流程

4　初期運行情況

4.1初期帶球磨機運行情況

因業(yè)主不允許對磨內結構進行調整，因此設備運行初期僅是通過斜槽將動態(tài)選粉機選出的粗粉直接導入原球磨機系統(tǒng)，選出的成品則通過袋收塵器收集后與球磨機粉磨出的成品混合入庫。此時，系統(tǒng)產量約165～175t/h。通過測定，輥壓機部分選粉機選出的成品比表面積為2800～3100cm2/g（R40μm：8%～10%），球磨機部分成品的比表面積為3350～3450cm2/g（R40μm：8%～10%），兩者混合所得比表面積為3100～3200cm2/g（R40μm：8%～10%），折算到設計合同要求的比表面積為3600m2/g，產量僅138～147t/h。

表2　水泥配料組分，%

為提高比表面積，將TESu330動態(tài)選粉機轉速提高，但在循環(huán)風機拉風不變的情況下，提高轉速會導致動態(tài)選粉機回磨粗粉過多，磨機飽磨。據(jù)觀察，只要沖板流量計入磨粗粉量超過45t/h，磨機就出現(xiàn)飽磨。此時，只能降低循環(huán)風機拉風或關小循環(huán)風閥來減少風量。但是，在循環(huán)風閥開啟55%、循環(huán)風機拉風95%時，若輥壓機斜插板100%打開，運行一段時間就會出現(xiàn)輥縫不穩(wěn)定的情況，從而導致產量進一步降低。表4為開機初期帶球磨機運行的主要參數(shù)。

表3　設計指標*

對表4數(shù)據(jù)進行分析，此時輥壓機設定壓力10MPa，輥壓機運行功率為設計功率的51%，做功不足。入V型選粉機斗式提升機運行電流185A，為額定電流的53%，入輥壓機斗式提升機運行電流148A，為額定電流的64%，即兩處斗式提升機運行功率均偏低，說明通過量不夠，這與輥壓機做功偏低的狀況符合。而要提高輥壓機做功，應提高輥壓機物料通過量和輥壓機工作壓力，但該現(xiàn)場輥壓機斜插板開度過大時，與減少循環(huán)風機拉風一樣，會導致輥壓機運行不穩(wěn)，而輥壓機壓力還有1MPa的提升空間，不足以在要求的產量條件下獲得足夠的比表面積，且從理論上講，輥壓機本身產生的成品比表面積較球磨機低，想通過輥壓機來獲得3600cm2/g以上的比表面積較困難，功耗也會大幅增加。

應注意到，該系統(tǒng)必須降低循環(huán)風機拉風和減小循環(huán)風閥門才能保證磨機不飽磨，這是其他現(xiàn)場沒遇到過的。經(jīng)估算，降低循環(huán)風機拉風和減小循環(huán)風閥門后，通過V型選粉機的實際風量必然大幅降低（實際風量約為額定風量的60%），以致不能滿足V型選粉機設計風量的要求，從而導致選粉效率降低，進入輥壓機的細粉含量增加，進而破壞輥壓機的運行穩(wěn)定性。在其他現(xiàn)場，通常循環(huán)風機的閥門開度一般均能達到90%以上，磨機也能正常運行，而區(qū)別在于，之前配置的球磨機和輥壓機功率接近或略大，磨內結構均進行了相應調整。因此，如何在不改變球磨機結構的前提下進一步提高輥壓機功耗并保證輥壓機運行穩(wěn)定性，是需要解決的問題。

表4　開磨初期運行參數(shù)（帶球磨機）

表5　開磨初期運行參數(shù)（不帶球磨機）

4.2初期不帶球磨機運行情況

為進一步驗證上述分析結果，我們進行了輥壓機水泥終粉磨試驗，此時循環(huán)風機100%拉風，循環(huán)風閥全部打開，即保證V型選粉機滿足設計風量而具有較高分選效率，同時讓動態(tài)選粉機回粉全部打回輥壓機喂料小倉。表5為此狀況下運行參數(shù)。

從表5可看出，此時輥壓機壓力保持10MPa不變，通過提高循環(huán)風機拉風和斜插板開度，輥壓機運行功率明顯提高到78%左右，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是V型選粉機的分選效率提高，從而回輥壓機細粉含量減少，盡管輥壓機仍存在小幅波動，但穩(wěn)定性較之前有較大改善，相應做功上升。此時產量可穩(wěn)定控制在125～130t/h，比表面積為3200cm2/g，其運行情況比較理想。

表6　球磨磨內結構和球配

通過帶球磨機和不帶球磨機兩種運行狀況對比可看出，小球磨機（不對磨內結構進行調整）對該系統(tǒng)的制約較大，在比表面積為3200cm2/ g的情況下，輥壓機可生產125～130t/ h的成品，而加上球磨機增產40～45t/ h。而根據(jù)業(yè)主提供的資料，該球磨機自身運行產量可達65t/h，綜合來看，增加輥壓機并未增加應有的產量，正是由于上述推測的小球磨機不能滿足大輥壓機粉磨出的物料所致。因此，這也是將來輥壓機進一步大型化和球磨機進一步小規(guī)格化所必須面臨的問題。

5　球磨機情況

該球磨機為Pfeiffer公司提供，因之前BK1和BK2僅配一臺小規(guī)格的KHD輥壓機進行預粉磨，因此球配和磨內結構均按傳統(tǒng)的球磨機結構設計。BK2磨裝球100%，直徑3.8m，總長13.05m，一倉為提升襯板，填充率30%，隔倉板Pfeiffer，二倉為分級襯板，填充率31%，一倉隔倉板開孔6mm，二倉卸料倉開孔8mm。具體情況如表6所示。

從表6可看出，該球磨機磨內結構和球配完全按照不帶輥壓機設計，不能滿足大輥壓機輸出的物料粒度要求，很容易導致球磨機“咬不住料”，物料快速通過而造成循環(huán)負荷偏大，磨機飽磨，比表面積難以提高。

6　處理措施

針對上述問題，通過與業(yè)主溝通后，決定在不對磨內結構（襯板、隔倉板、卸料倉、擋球圈）進行改動的情況下，進行以下幾方面調整，最大限度地發(fā)揮輥壓機和球磨機的協(xié)同能力：

（1）調整磨內級配，倒出一倉和二倉部分大球，添加部分?20mm和? 15mm小球，降低磨內流速，增加研磨能力。

（2）利用輥壓機終粉磨實驗時使用的溜子制作一個三通閥，通過該三通閥，可將動態(tài)選粉機的部分粗粉打回輥壓機進行粉磨，加大拉風，盡量避免因磨機研磨能力不足而造成的飽磨現(xiàn)象，同時也可有效消除因V型選粉機風量不足而造成的輥壓機過粉磨現(xiàn)象。

（3）調整V型選粉機入口調風裝置，盡量將入V型選粉機風量調整至V型選粉機下部物料打散較好的區(qū)域進行分選。

表7　運行考核結果*

（4）提高輥壓機操作壓力，調節(jié)動態(tài)選粉機與V型選粉機之間的調風閥門，精細操作，以找出輥壓機與球磨機系統(tǒng)的較佳平衡點。

7　調整后的運行效果

通過上述調整，開機后輥壓機運行穩(wěn)定性明顯改善，磨機飽磨現(xiàn)象減少，順利通過了業(yè)主考核。表7為調整后考核結果。

從表7可看出，在滿足設計產量要求的前提下，即使熟料配比高達90%，比表面積為3642cm2/g時（接近純硅水泥），主要設備電耗僅25.9kWh/t，系統(tǒng)綜合電耗僅28.6kWh/t，這正是大輥壓機配小球磨機具有較好節(jié)能效果的體現(xiàn)。通過測定，此時輥壓機運行功率僅為額定功率的64%，若對磨內結構進一步調整，系統(tǒng)還有較大的提產空間，電耗將進一步下降。在節(jié)能降耗要求日益緊迫的情況下，這種配置形式無疑會得到越來越廣泛的應用。但是，隨著輥壓機規(guī)格的進一步加大和球磨機規(guī)格的進一步縮小，也伴隨著更明顯的輥壓機運行穩(wěn)定性和球磨機飽磨等問題的出現(xiàn)。筆者認為要保證此類系統(tǒng)高效的運行狀態(tài)，以下幾點必須滿足：

（1）可靠的輥壓機喂料系統(tǒng)；

（2）順暢的風路，高效的料餅分散、打散功能；

（3）高效的V型選粉機分選效率；

（4）高效的動態(tài)選粉機分選效率；

（5）與輥壓機相適應的球磨機磨內結構和級配；

（6）采用新型混合粉磨系統(tǒng)的工藝形式（三分離選粉機形式）。

［1］韓曉光，楊學東，柴星騰，趙怡德.輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)關鍵問題探討［J］.水泥技術，2005，（6）：12-17.

［2］衡瓊枝，李洪，李洪雙.物料特性對輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的影響［J］.水泥，2005，（4）：16-19.

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2014-07-16；編輯：呂光