“二拖一 半终粉磨”工艺在水泥粉磨系统改造中的实践.pdf

4中图分类号：TQ72.632 文献标识码：B 文章编号：008-0473(2023)05-004-07 DOI编码：0.6008/ki.008-0473.2023.05.00“二拖一+半终粉磨”工艺在水泥粉磨系统改造中的实践韦怀珺1 黄 伟2 曾 荣1 陶从喜1 王希柱2 刘 孝2 宋 洋1（1.华润水泥技术研发（广西）有限公司，广西 南宁 530000；2.华润水泥（安顺）有限公司，贵州 安顺 561000）摘 要 对原有两条水泥生产线辊压机半终粉磨系统进行工艺改造，实现两台辊压机配套一台球磨机的半终粉磨新工艺生产模式。辊磨功率比设计值由之前的0.67提高至1.33，实际运行时辊磨功率比达到了1.95，更符合“多破少磨”原则，工段电耗较原单辊单磨工艺降低了1 kWh/t以上。关键词 工艺改造 辊磨功率比 多破少磨 研磨体装载量 0 引言辊压机联合（半终）粉磨遵循“多破少磨”理念，即希望辊压机多做功而球磨机少做功，以实现系统更低电耗目标。基于此原理，近年水泥粉磨系统新建或改造项目中辊压机规格及装机功率呈逐渐增大趋势，新建辊压机辊径通常大于1.8 m（装机功率3 000 kW）,辊压机相对球磨机装机功率比例（辊磨功率比）要求大于1.0。然而对于已投产运营生产线，采取更换大辊压机改造以提高辊磨功率比来降低电耗的改造方案成本过高。在当前水泥市场行情低迷、企业经营利润大幅下滑的大环境下，大部分企业不愿承受更换辊压机增加的改造成本。华润水泥AS基地（下文简称AS基地）在不新增大规模投资的前提下，实施了两台辊压机“拖”一台球磨机的半终粉磨工艺（以下简称：“二拖一+半终粉磨”工艺）改造，将辊磨实际运行功率比提升至1.95，粉磨电耗较原工艺降低了1 kWh/t以上。本文对该项目具体改造、调试过程及运行效果进行详细介绍。1 改造前工艺配置及运行分析1.1 工艺流程及主机设备AS基地4 500 t/d熟料生产线配套2条辊压机双选粉半终粉磨水泥生产线，年产能为250万t水泥，由中国中材国际工程公司进行总包建设，于2020年2月建成投产。水泥磨系统工艺流程见图1所示，主机设备配置情况见表1所示。该系统喂料通过喂料皮带输送至V型选粉机（以下简称：V选）粗粉提升机，与V选粗粉共同提升至稳流仓后喂入辊压机研磨；物料经辊压机研磨后通过循环提升机输送至V选进行打散及分选，选出粗粉返回辊压机继续研磨，选出细粉进入动态选粉机进行二次分选；动态高效选粉机粗粉溜管上设分料阀，粗粉既可入磨研磨，又可回辊压机继续研磨；动态选粉机细粉通过旋风筒进行收集，收集后细粉既可直接进入成品（即为半终粉磨工艺），也可全部入磨研磨（即为联合粉磨工艺）。磨机系统为可开可闭工艺，配套O-Sepa型高效选粉机，出磨物料经过提升机提升至入选粉机输送斜槽，斜槽上设分料阀，出磨物料既可进入选粉机进行分选（即为闭路工艺），也可直接进入成品斜槽（即为开路工艺）。当夏季高温或熟料温度较高时采用闭路工艺，通过配套O-Sepa型高效选粉机的冷风对水泥进行冷却，使入库水泥长期低于80，避免库内水泥因石膏脱水结块，有利于水泥出库和提高水泥使用性能。该系统辊压机系统采用双提升机设计，V选安2023年第5期 新世纪水泥导报 No.5 2023 Cement Guide for New Epoch 粉磨技术50装与一楼平面，V选及高效选粉机垂直安装，可降低厂房整体高度。系统配套了2台高效选粉机及4台主要风机（辊压机循环风机、放风风机、磨机通风风机、主排风机），系统相对较复杂，但工艺灵图 辊压机双选粉半终粉磨系统工艺流程表 水泥粉磨系统主机配置情况活性较高，可在半终粉磨、联合粉磨及开路、闭路工艺之间进行组合，实现多种生产工艺灵活切换。该工艺流程为近年水泥磨新建或技改优先选择的主流工艺之一，工艺设计理念较先进，粉磨PO42.5水泥工段电耗26 kWh/t，优秀案例可低至2123 kWh/t。但AS基地粉磨系统辊压机选型相对较小，辊磨功率比较小，仅为0.67，不符合“多破少磨”理念。1.2 运行分析AS基地水泥粉磨生产线投产后，PO42.5水泥工段电耗基本维持2627 kWh/t，台时产量180200 t/h（设计为190 t/h），主要采用半终粉磨闭路工艺进行生产。为全面掌握AS基地水泥磨运行情况，华润水泥技术研发（广西）有限公司于2022年8月对1#水泥粉磨系统开展全面系统标定，为实施“二拖一”工艺改造收集基础数据。标定期间水泥配比及控制指标见表2、表3。1.2.1 辊压机系统运行情况2023年第5期 No.5 2023 韦怀珺，等：“二拖一+半终粉磨”工艺在水泥粉磨系统改造中的实践 粉磨技术5通风阻力：辊压机系统入循环风机工况风量为220 000 m3/h，但入循环风机负压仅-2 672 Pa，表明辊压机系统各通风设备阻力较小（实测V选阻力207 Pa，高效选粉机阻力1 158 Pa，旋风筒阻力558 Pa）。辊压机：平均运行压力8.3 MPa，计算投影压力3 897 kN/m2，投影压力偏低。辊压机辊缝40 mm，辊缝撑开正常；运行电流平均61 A，占额定比例76%，电流占比较高。出辊压机25%），表明辊压机研磨效率偏低。根据物料平衡计算辊压机通过量820 t/h，辊压机挤压次数为4.7次，表明系统循环负荷高。V选：通过进出V选物料细度计算V选效率及循环负荷，实测200m选粉效率59%，80m选粉效率69%，选粉效率正常，循环负荷400%450%。动态选粉机：选粉机转速设定23 Hz，实测80m选粉效率36%，45m选粉效率42%，选粉效率较低，循环负荷250%。动态选粉机细粉即为辊压机系统半成品，其45m细度仅4.1%，比表面积高达380 m2/kg，已高于成品细度控制要求，因此动态选粉机细粉全部入库，根据物料平衡计算直接入成品量约50 t/h，占成品量25%。1.2.2 球磨机系统运行情况通风阻力：入磨负压-614 Pa，而出磨负压-851 Pa，表明磨机通风风机拉风量偏大，导致磨头负压过大，但磨内通风顺畅（单仓磨），阻力仅237 Pa。主排风机工况风量仅107 000 m3/h（通常同类闭路磨主排风机风量约200 000 m3/h），选粉机系统用风量少，入主排风机压力仅-918 Pa，实测高效选粉机阻力432 Pa及主收尘器阻力311 Pa，远低于正常水平。球磨机：球磨机研磨体装载量仅120 t/h（设计240 t/h），填充率仅13%，运行电流仅101 A，占额定42%。进出磨物料比表增加约70 m2/kg，比表增幅偏小。出磨水泥温度仅90。高效选粉机：实测80m选粉效率76%，45m选粉效率70%，选粉效率正常，循环负荷仅50%。磨机系统运行采取低循环负荷模式，磨内物料量少，进一步降低了磨机负荷。通过选粉机风冷后，PO 42.5水泥温度仅60。1.2.3 电耗分析 测试当日共运行24 h，生产PO 42.5水泥台时产量188 t/h，其工段电耗及分项电耗见表4。测表2 标定期间水泥磨物料配比表3 标定期间水泥磨生产控制指标表4 标定期间#磨系统电耗统计试期间水泥磨工段电耗26.2 kWh/t，球磨机单耗9.7 kWh/t，低于辊压机联合（半终）粉磨系统磨机单耗（1216 kWh/t），辊磨实际运行功率比约1.14，高于设计值0.67。AS基地采用半终粉磨（辊压机系统入成品量占25%）+低循环负荷闭路+低填充率单仓磨的生产模式，粉磨系统电耗接近一级能耗水平，但相对于双选粉半终粉磨系统，其电耗仍偏高。2 改造方案及生产调试2.1“二拖一”工艺改造方案为进一步降低水泥粉磨工段电耗，改善公司运营指标。AS基地于2022年9月10月实施了两辊拖一磨（二拖一）技改项目的现场改造，先后于物料输送管道上新增了4道互通斜槽或溜管，实现了2023年第5期 新世纪水泥导报 No.5 2023 Cement Guide for New Epoch 粉磨技术52两辊拖一磨及半终粉磨工艺模式生产条件，其工艺流程示意见图2所示（工艺流程图上蓝色箭头为新增物料通道）。具体改造方案如下：图2 “二拖一+半终粉磨”工艺流程图（1）新增空气斜槽1：原1#辊压机系统SLC4500动态选粉机粗粉下料溜管设有三通阀，粗粉可入球磨机或进入辊压机物料提升机。现将动态选粉机粗粉入辊压机提升机的溜管切除，新增一条空气斜槽1，将1#辊压机系统动态选粉机粗粉导入2#入磨斜槽（见图3、图4所示），使1#、2#辊压机系统半成品粗粉全部进入2#水泥磨。而1#磨动态选粉机细粉全部通过成品输送斜槽进入成品。（2）新增斜槽2：在水泥成品斜槽上安装气动三通阀、弯槽等设备，将1#、2#成品斜槽进行联通，使得1#磨辊压机动态选粉机细粉全部汇入2#成品斜槽，将两台辊压机系统半成品水泥与2#水泥磨选粉机成品进行充分混合（见图5、图6所示），保证质量稳定性。因为辊压机系统半成品细度较细，其需水量较高，未充分混合会引起水泥质量波动。（3）新增斜槽3：在2#磨选粉机主收尘器下部其中一个成品下料灰斗与1#成品斜槽之间新增斜槽3（见图7所示），将2#磨选粉机的部分细粉导入1#磨成品斜槽输送至水泥库，因原单条线成品输送斜槽能力仅为250 t/h，而新工艺设计产量可达300 t/h以上，仅靠一条线的成品输送斜槽无法满足输送需求，必须进行分料并分别输送至水泥库。（4）新增溜管4：在2#磨尾斗提到斜槽入成品溜管下部新增溜管4（见图8所示），将出磨成品图3#动态选粉机粗粉入2#磨机斜槽改造方案 图4 新增斜槽现场照片 图5 成品斜槽互通改造方案 图6 新增斜槽2现场照片 图7 新增斜槽3现场照片 图8 新增斜槽4现场照片导入1#磨成品斜槽，进一步降低2#磨成品斜槽输送能力。此溜槽可满足“二拖一+半终粉磨”开路工艺要求。（5）中控系统DCS界面优化：原两台磨分别设置中控画面并分开操作，为方便对新工艺的操作，由机电部对中控画面进行了优化，将1#、2#磨辊压机与2#磨设置到一个画面。2.2 生产调试AS基地自2022年10月完成现场改造后，进行了两个阶段的生产调试试验。2023年第5期 No.5 2023 韦怀珺，等：“二拖一+半终粉磨”工艺在水泥粉磨系统改造中的实践 粉磨技术532.2.1 第一阶段调试试验 第一阶段试验于11月进行，此次调试试验运行指标与正常工艺生产指标对比结果见表5所示。11月22日夜班开始试验，夜班处于过渡调整阶段，表5 第一阶段试验“二拖一”工艺与常规工艺指标对比注：生产品种均为PO42.5水泥；控制指标：比表面积为（3300）m2/kg；45 m筛余为（22）%。台产偏低、工序电耗较高；而白班稳定生产后工段电耗明显降低，为25.4 kWh/t，台产为293 t/h。相比25日、27日，采用“二拖一+半终粉磨”新工艺较原工艺电耗降低0.91.4 kWh/t。采用“二拖一+半终粉磨”工艺生产时，1#磨球磨机电机停机，即使用1#辊压机+2#辊压机+2#磨机3台主机生产，根据出磨水泥质量情况同时调整2台辊压机的喂料和2#高效选粉机和2#主排风机转速。1#磨喂料150160 t/h，2#磨喂料130140 t/h。两磨辊压机系统入成品量7080 t/h；进入2#磨尾系统研磨物料量约200210 t/h，入2#磨物料量较单辊单磨提高了3040 t/h。采用不同工艺生产关键设备操作参数对比见表6所示。采用“二拖一”工艺生产时，1#磨、2#磨辊压机压力不变，电流降低明显（物料量减少），循环风机转速及动态选粉机转速稍降低，磨2023年第5期 新世纪水泥导报 No.5 2023 Cement Guide for New Epoch 粉磨技术表6 第一阶段试验“二拖一”工艺与常规工艺设备操作参数对比机电流增加（入磨物料量增加），高效选粉机及主排风机转速增加明显，主排风机由17 Hz提高至31 Hz，高效选粉机转速由6.5 Hz提高至24.5 Hz，主要是由于入磨物料量增加与出磨细度增加，需加大选粉机转速及风机风量以满足成品细度要求。采用不同工艺生产分项电耗见表7所示。采用“二拖一+半终粉磨”工艺生产时，辊压机单耗升高约1 kWh/t，磨机单耗下降大于2.5 kWh/t，辊磨运行功率比由单辊单磨的1.33提高至1.97，更符合“多破少磨”原则。但入2#磨物料量增加，出磨细度变粗，需增强2#磨尾选粉风量，提升选粉能力，因此主排风机电耗增加了0.7 kWh/t。由于贵州水泥市场低迷，水泥磨生产选择夜间低电价时段进行，白天停机，第一阶段调试试验无法长时间连续进行，运行效果仍有待验证。2.2.2 第二阶段调试试验2023年4月，AS基地进行了第二阶段“二拖一+半终粉磨”工艺生产调试试验，此次试验时间54 表7 第一阶段试验“二拖一”工艺与常规工艺分项电耗对比 kWh/t表8 第二阶段试验“二拖一”工艺与常规工艺指标对比 2023年第5期 No.5 2023 韦怀珺，等：“二拖一+半终粉磨”工艺在水泥粉磨系统改造中的实践 粉磨技术 表0 第二阶段试验“二拖一”工艺与常规工艺分项电耗对比 kWh/t表 第二阶段2#磨试验研磨体级配优化前后对比运行时间较长，连续运行3个班24 h。此次调试试验选择两磨同时生产PO42.5水泥的指标进行对比，以验证整个生产线的节能效果。调试期间运行指标与正常工艺生产指标对比结果见表8所示。4月11日夜班刚切换生产模式，生产不稳定，台产较低，电耗较高。为了提高2#磨球磨机研磨能力，11日白班生产时，将钢球用铲车与脱硫石膏混合，通过脱硫石膏喂料皮带从磨头往球磨机内添加钢球，每次添加10 t，共添加了3次，2#磨机研磨体装载量由原来120 t提高至150 t。2#磨（单仓磨）研磨体优化前后级配见表9所示。2#球磨机研磨体增加后，其运行电流由110 A左右提高至130 A，但处理能力增加，系统产量增加明显，磨机单耗并未明显增加。提升磨机研磨能力后，中班磨机台产上升至332 t/h，工序电耗仅23.9 kWh/t，较两台磨独立运行电耗降低1 kWh/t，表明采用“二拖一+半终粉磨”的新工艺模式较原工艺具有节能减碳优势。第二阶段调试试验分项电耗对比见表10所示。分项电耗显示磨机单耗仅6.3 kWh/t，主排风机单耗明显增55中图分类号：TQ72.632 文献标识码：B 文章编号：008-0473(2023)05-0055-03 DOI编码：0.6008/ki.008-0473.2023.05.0水泥联合粉磨系统辊压机功效提升技术改造宋志玄 杨必朋 靳华东 秦 瑞（中国葛洲坝集团荆门水泥有限公司，湖北 荆门 448000）摘 要 在水泥联合粉磨系统中，辊压机运行的稳定性、挤压做功情况是影响系统产量、能耗的关键因素之一。在CLF170-100辊压机系统节能降耗改造中，针对辊压机运行中不稳定、做功效率低的问题，对辊压机液压系统、进料装置进行改造，实现提高产量、降低能耗的目的。关键词 节能降耗 辊压机 液压系统 进料装置0 引言国家“能源双控”、“双碳”政策的实施以及水泥单位产品能耗消耗限额新标准的发布，对水泥行业能耗提出了更高的要求，水泥企业需要通过技术改造，不断优化能源消费结构，降低能源消耗量。在水泥生产过程中，水泥粉磨过程电耗占比高达40%以上，降低粉磨过程电耗，对企业节能减排、降低成本、提高市场竞争力具有重要意义。料床粉碎是目前公认的最先进的粉磨技术，根据联合粉磨过程“多破少磨”原则和球磨机结构的成熟程度，提升辊压机功效的作用远大于挖掘球磨机潜能。1 辊压机系统的基本情况1.1 联合粉磨系统主机设备配置公司水泥粉磨生产线采用辊压机+球磨机的联合粉磨系统，设备参数见表1。1.2 影响辊压机挤压做功的因素在联合粉磨工艺系统中，辊压机主要起到预粉磨的作用，其做功能力直接影响系统产质量的上限。辊压机主体结构为两个相向转动的挤压辊，通过液压系统平衡辊缝，物料从两辊间喂入，随着空间的变化受到逐渐增大的作用力而被挤压破碎。影响辊压机挤压做功效率的因素主要有三方面：一是过饱和喂料，辊压机的挤压力主要源于物料与辊子之间的相互作用力，因此做功效率有效发挥的前提是有足够、连续、稳定的料柱进入两辊之间；二是减少边缘效应，即防止端面漏料；三是需要足够且稳定的工作压力，这需要液压系统高效、精准的运行。1.3 辊压机运行中存在的问题及原因分析（1）辊压机运行不稳定。辊压机改造前运行参数见表2。辊压机运行中辊缝、电流、压力波动2023年第5期 新世纪水泥导报 No.5 2023 Cement Guide for New Epoch 粉磨技术加，与第一阶段调试结果一致。采用新工艺辊磨功耗比设计为1.33，实际运行达到了1.95，“多破少磨”的节能效果更明显。3 结束语 经过两次调试试验验证了“二拖一+半终粉磨”工艺较原单辊单磨的半终粉磨生产工艺更具有优势，新工艺生产水泥较原工艺下降1 kWh/t，台产最高可达到330 t/h左右。台产虽然比两台磨同时运行时的产量降低4050 t/h，但是在市场低迷的环境下并未影响水泥销售保供，还可减少一条球磨机的频繁启停次数。因此自2023年5月起，AS基地基本采用新工艺进行水泥生产。采用新工艺生产时，2#磨入磨及出磨水泥细度均较粗，为调节入库水泥细度，需加大主排风机和选粉机转速，主排风机拉风大导致电耗增加明显，后续将进一步进行操作参数优化及研磨体级配调整，以实现水泥粉磨电耗的进一步降低。（收稿日期：2023-06-16）