大型水泥球磨机节能降耗的经验.doc

我公司一线和二线共有4台水泥磨，现以我公司和BJJY公司水泥粉磨系统综合电耗的差别，来说明大型球磨机实现节能降耗的措施。
1 工艺流程的影响
1．1  两家公司生产一线工艺流程对比
    我公司一线为Φ 4m ×l 3m 水泥磨与N-2000型0-Sepa选粉机构成闭路粉磨系统。与BJJY公司的主机设备规格型号基本相同，总装机容量也相差不多。
1．1．1  工艺流程
    两家公司生产一线工艺流程对比见图l和图2。

图1    我公司一线工艺流程示意

图2    BJJY公司一线工艺流程示意
    从图l和图2可以看出，两家公司工艺流程的最大区别在于我公司将粉煤灰直接入磨，而BJJY公司是将粉煤灰先喂入选粉机进行分选，然后再入磨。由于粉煤灰的细度一般在12％～28％之间(80μm筛筛余)，其中含有大量的合格品，将粉煤灰先进行分选有效降低了磨机的负担，从而提高了系统单机台时产量，降低了系统电耗。
1．1．2主要参数
    两家公司主机设备规格型号及主要参数对比见表1。
表1    一线主机设备参数对比
项目
磨机
0—Sepa选粉机
主风机电动机功率／kW
系统装机容量／kW
规格／m
电动机功率／kW
一仓长度／m
二仓长度／m
装载量／t
型号
处理风量／(m3/min)
电动机功率／kW
我公司
Φ4×13
2800
4.42
7.90
191
N-2000
2000
132
400
7984.6
BJJY公司
Φ4×13
2800
3.90
8.42
191
N-2000
2000
132
400
7630.7
1．1．3  生产情况
两家公司台时产量、电耗及球耗对比见表2。不同品种水泥配比见表3。
表2    台时产量、电耗和球耗对比
项目
台时产量／(t／h)
电耗
／(kWh／t)
球耗／(g／t)
P·C32.5
P·032.5
P·O42.5
一仓
二仓
我公司
99.7
97.9
96.5
36.3
23
52
BJJY公司
105．O
98.8
96.3
33.2
24
46
注：①表中数据为2007年1～11月份的平均值；②两家公司钢球为同
一厂家提供(表5同)；③P·C32．5水泥比例约占60％(表5同)。
不同品种水泥配比见表3。
表3  不同品种水泥配比    ％
项目
水泥品种
熟料
石膏
矿渣
粉煤灰
我公司
P·C32.5
60
4.7
10.3
25
P·032.5
85
5.3

9.7
P·O42.5
91
6.5
2.5

BJJY公司
P·C32.5
60
4.3
10.7
25
P·032.5
87
5.1

7.9
P·042.5
93
7.O

1．2  两家公司生产二线工艺流程对比
    我公司二线为2套Φ4． 2m ×llm水泥磨加RPl20—80辊压机构成的预粉磨闭路粉磨系统。而BJJY公司为2台Φ4． 2m ×llm水泥磨加l套独立的辊压机预粉磨系统。
1．2．1  工艺流程
    两家公司生产二线工艺流程见图3和图4。

图3  我公司二线工艺流程示意
    从图3和图4可以看出，两家公司的工艺流程除粉煤灰流向不同外，最大的区别在于BJJY公司将辊压机独立出来。其表现出来的优势有：1)将熟料与其他物料分离出来，减少了辊压机的负担；2)将2台辊压机合为l台，减少维修量和运行费用；3)减少了辊压机故障给磨机带来的影响，减少了磨机空运转时间，保证了磨机的有效运转率；4)保证了入磨物料的均齐性、磨况的稳定性和钢球级配的专一性；5)由于设计了3个“料饼库”，有效保证了辊压机的维修时间和系统的运转时间。

图4  BJJY公司二线工艺流程示意
1．2．2  主要参数
  两家公司主机设备规格型号及主要参数见表4。
表4   二线主机设备参数对比
项目
磨机
辊压机
0-Sepa选粉机
主风机电动机功率
/kW
系统装机容量
／kW
规格／m
电动机功率／kW
装载量/t
型号
通过量／(t／h)
电动机功率／kW
型号
电动机功率／kW
我公司
Φ4.2×11
2800
182
RPl20-80
200
470×2
N-2500
132
400
14234.5
BJJY公司
Φ4.2×ll
2800
182
RP06.3／100-80
180～230
500×2
N-2500
132
400
14067.8
 1．2．3  生产情况
两家公司台时产量、电耗及球耗对比见表5。
表5   台时产量、电耗及球耗对比
项目
台时产量／(t／h)
电耗
／(kWh/t)
球耗／(g/t)
P·C32.5
P·032.5
P·O42.5
一仓
二仓
我公司
113
129
120
33.5
20
42
BJJY公司
131
135
127
30.6
17
38
注：表中数据为2006年3～11月份的平均值。
1．3 两种粉煤灰掺加方式对水泥质量的影响
    当时我公司之所以将粉煤灰掺加在磨头，主要考虑：l)粉煤灰有助磨作用，不会对台时产量产生影响甚至会提高产量，但实践证明这种流程的系统电耗较高，台时产量较低；2)粉煤灰经研磨后，活性会提高，水泥强度随之提高。但是近几年的研究资料表明，粉煤灰的活性主要来自于10～30μm的玻璃微珠晶体，而这部分颗粒在通过磨机后的变化不大，变化大的主要是>30μm的颗粒，这部分颗粒正是从选粉机中分选出来的那一部分。下面对两种工艺流程的水泥强度作一对比，仅取一组数据列于表6。两家公司的水泥物料配比同表3。
表6   两种工艺流程水泥物理性能对比
项目
品种
标准稠度用水量／％
筛余
／％
凝结时间
／(h：min)
抗压强度
／MPa
抗折强度
／MPa
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
我
公司
熟料
25.0
2.0
1:25
2:50
31.0
61.0
7.2
9.6
P·C32.5
31.5
1.0
1:50
3:10
20.0
37.5
5.5
8.6
BJJY
公司
熟料
25.2
2.0
1:30
2:50
31.5
60.5
7.3
9.7
P·C32.5
32.O
1.O
1:50
3:15
19.5
37.O
5.4
8.3
    两家公司的熟料强度、水泥配比以及水泥颗粒级配等因素均相差不多。但没有数据表明，从磨尾掺加粉煤灰比从磨头掺加的水泥强度会降低。
2 钢球级配的影响
2.1  4台磨机的钢球级配
通过不断的对比和调整，我公司4台水泥磨的钢球级配方案见表7。
表7   4台水泥磨的钢球级配方案
磨别
一仓级配／t
一仓平均球径／<, SPAN lang=EN-US>mm
二仓级配／t
二仓平均球径／mm
Φ90mm
Φ80mm
Φ70mm
Φ60mm
Φ50mm
∑
Φ60mm
Φ50mm
Φ40mm
Φ30mm
Φ25mm
Φ20mm
∑
1号
13.5
19.8
17.5
15.2

66.O
74.8
12
13
7
19
32
43
126
31
2号
18.8
19.8
16.5
10.O

65.1
77.3
12
13
7
19
32
43
126
3l
3号

4.O
13.O
16.O
10.5
43.5
62.4

12.5
11
33
43
39
138.5
28
4号
5.0
6.O
12.0
16.O
9.0
48.0
66.3

18
14
31
39
32
134
30
    1号和2号同为Φ 4m ×l 3m 水泥磨，共用一个熟料调配库。由于离析现象的存在，进入2号磨的熟料粒度总是大于l号磨，因此将2号磨一仓的平均球径调整大于l号磨。由于2号磨的钢球规格较大所以装载量比1号磨稍小。3号和4号磨同为Φ 4.2m × 11m 水泥磨，但由于4号辊压机的故障率较高，为增加在不使用辊压机时磨机的适应能力，于2007年1月份将4号水泥磨隔仓板后移 1m ，并且使一仓的平均球径大于3号磨的平均球径。同时由于3号和4号磨的直径大于l号和2号磨，钢球在磨机转动的带动被抛得较高，下落距离较长，冲击力也较强，因此，3号和4号磨的钢球直径小于l号和2号磨。
2.2  一仓钢球级配的调整方法
关于如何调整磨机一仓钢球级配，笔者认为：l)在相同磨机里，钢球直径越大冲击力越强，但冲击次数会减少；2)由于小规格钢球比大规格钢球的自然堆积体积要小，因此在同样填充率的情况下，小规格钢球的装载量更大，冲击次数也会更多；3)物料在磨内一仓的流速快慢很大程度上取决于平均球径。球径越大流速也快，球径越小流速越慢。
因此，建议水泥磨一仓的钢球级配方案在满足以下条件的情况下应尽量减小平均球径：1)二仓不得出现较多的料渣，如果料渣较多应增加最大规格的钢球数量；2)一仓靠近隔仓板的物料细度应控制在35％左右，如果大于这个数值应增加最小规格的钢球数量(最小规格钢球由最大钢球规格和钢球级数决定，钢球级数一般为4～5级)，相反则减少最小规格的钢球数量；3)一仓的筛余曲线筛余值下降幅度不得低于10％；如果低于这个数值，说明一仓的钢球级配不会理。具体调整方法可参照筛余曲线，在满足1）和2)的前提下调整中间2个级别的钢球数量，从而找出适合本公司物料条件的钢球级配方案。
2.3  二仓钢球级配的调整方法,
    关于二仓钢球级配方案的选择，通过分析成品的颗粒组成来确定更为合理和有效。由于成品的颗粒组成除了和选粉机一、二、三次风的比例有关以外，和二仓的钢球级配也有着直接的关系(当然出磨物料的颗粒组成和钢球级配的关系更为直接，但由于出磨物料颗粒太大，一般的激光粒度分析仪无法准确分析)。二仓级配方案合理与否有3个判断标准：l)3～32μm颗粒的含量在65％以上；2)3μm以下的颗粒不得超过10％，否则应视为过粉磨现象严重。而过粉磨现象的存在将极大地增加电耗；3)二仓筛余曲线筛余值的下降幅度不得低于l5％，否则应视为钢球级配不合理。根据以上原则可初步分析判断磨机的钢球级配是否合理。
2.4  筛余曲线及粒度分析
    我公司1号磨筛余曲线见图5，出磨水泥粒度见图6。

图5   我公司1号水泥磨筛余曲线

图6    出磨水泥粒度分析
 3  设备方面的影响
    设备对电耗的影响因素很多，如设备加工的精密程度、传动效率的高低、安全运转的稳定程度等。对水泥磨而言，笔者有3点经验供大家参考：1)水泥磨主轴承与合金瓦的接触包角大小对磨机电耗的影响较大。在保证安全的前提下，该包角越小越好。据资料介绍，该包角的先进水平为15°。我公司一线的2台磨在安装初期包角均为55°，后调整为35°，电耗下降十分明显；2)冬季润滑油的正确使用。特别是在北方地区，如果冬季仍使用黏度较大的润滑油，会造成电耗的明显增加；3)辅助设备的选型一定要大于主机设备。如我公司一线出磨提升机为BH450提升机，最大提升量为270t／h。由于磨机台时产量由设计的75t／h提高到105t／h以后，受该提升机能力的限制，系统台时产量无法进一步提高，不得不进行技改。

    另外中控操作对电耗的影响也很明显，因此加强中控操作人员的技术培训是不容忽视的一个环节。
4  结束语
    水泥粉磨在整个水泥生产过程中的电耗比例约为38％，但能量有效利用率不足6％，为此，节能降耗工作十分重要。BJJY公司生产一线将粉煤灰先入选粉机进行分选的做法，有效降低了磨机负担，降低了系统电耗。生产二线将辊压机独立出来，尽管系统复杂些，但是将熟料与其他物料分离出来，减少了辊压机的负担，同时保证了磨机的有效运转率。
    水泥磨的节能降耗还有很多方面值得我们去研究和探讨。除改善工艺设计、采用先进的粉磨机械设备以外，采用传动电动机转子绕线技术也收到了很好的节能效果。另外，在磨机运转过程中采用高压浮升技术实现节能的目的，是我们今后研究的方向。