Φ3.8×13m闭路水泥磨机的技改.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：刘敬民（1969），男，汉族，吉林省吉林市人，专科，中级职称，研究方向为电气自动化应用。-33-3.813m 闭路水泥磨机的技改 刘敬民 张志伟 张 强 张博瀚 北京凯盛建材工程有限公司，北京 100020 摘要：摘要：3.813 m 闭路水泥磨产量低能耗高，通过对工艺进行改造，例如：改变钢球级配以及更换隔仓板和中心筛板等，从而提高了粉磨效率，优化水泥颗粒级配，并对原有设备进行更换升级，例如：更换收尘器布袋以及增加变频器等，使得电耗平均降低 0.5KW*h/T，台时产量平均提升 10-15T/h，取得较大经济效益，同时加强设备的日常管理和维修，保证设备体系正常运行。关键词：关键词：设备配置；颗粒分析；技改效果 中图分类号：中图分类号：TD4 0 引言 目前，我国水泥生产企业在提高粉磨效率的方法上，主要采用五种技术，分别是水泥预粉磨技术、装置改造技术、选粉机改造技术、新型研磨体和助磨剂的使用。通过对水泥管磨机改造技术进行研究，提出了多种改造技术方法能够提高磨机粉磨效率，具体包括水泥预粉磨技术、装置改造技术、选粉机改造技术、新型研磨体和助磨剂的使用。以上技术都能够达到良好的粉磨效果，然而具体采用哪一种改造技术，还要结合水泥生产企业的成本投入情况1。沧州神狮水泥公司 3.813 m 闭路水泥磨，选粉机选粉效率与分级精度低、辊压机处理能力太小，磨头进料端衬板磨损严重，钢球级配不合理，跑冒滴油严重，磨机台时产量低，单位电耗高。因此，2021-2022 年对该粉磨系统进行技术改造，改变工艺设计中不合理的配置，优化经济技术指标。1 工艺简介 1.1 磨机系统 由单传动 1.2x0.5 辊压机+回转筛+3.813 m管磨机+选粉机组成双闭路粉磨工艺，入磨物料经配料站进入提升机，再进入稳流仓经辊压机后，料饼经提升机入回转筛打散分离，选出的细粉入磨，粗粉回稳流仓。出磨物料入选粉机，粗粉再回磨头，细粉入成品库。水泥磨技改前主机设备配置见表 1。1.2 磨机结构 磨机磨内配置两仓：一仓衬板为提升型大波纹衬板。二仓衬板为沟槽阶梯衬板，活化环衬板 5 圈，浪费磨机有效容积，增加磨机总重量，造成单位电耗增加。表 1 水泥磨机系统原设备配置表 编号 设备名称 规格型号 处理量 01 水泥磨机 3.813 m 70t/h 02 出磨提升机 TGD63038 300m3/h 03 选粉机 GTS1200 90-100t/h 04 收尘器 GFMD96-10 240000m3/h 05 大收尘风机 Y280M-4 240000m3/h/7500Pa 06 成品提升机 NTGD50039.5 120m3/h 一、二仓之间双层隔仓板，衬板篦孔、中心圆篦孔宽最小 10mm，冲压筛板篦孔 8mm，且二仓侧隔仓衬板全部带篦孔，失去限制物料流速的作用。出料篦板篦孔 8mm，易造成出磨物料颗粒较粗。磨机级配头仓最大有90mm 钢球，二仓取样估算平均球径 21.6mm，球径偏大，物料无法充分研磨，造成物料颗粒偏粗。2 存在问题 筛余曲线不合理 由于隔仓板、中心筛板及冲压筛板篦缝偏宽，冲压筛板破损严重，隔仓板无法起到调节物料流速的作用，使磨内头仓物料大量通过隔仓板进入细磨仓，不能有效地匹配各仓的能力，即浪费了磨机能力，又无法保证水泥质量。（2）二仓衬板安装不合理 二仓内衬板共二十五排，全部采用沟槽阶梯衬板。沟槽阶梯衬板的高端厚度 115 毫米，小端 50 毫米，重中国科技期刊数据库 工业 A-34-量在 45 公斤左右。磨机负重大，能耗（3）钢球级配不合理 钢球级配不合理，造成物料无法充分研磨，造成物料颗粒偏粗，造成颗粒间间隙多，需水量大，循环负荷偏大，无法做到多磨少选，（4）磨头进料端衬板磨损严重 磨头进板除第一排外，其余三排均已磨到到螺栓，并有缺损。（5）辊压机处理能力太小 辊面磨损严重，压力弹簧多年未更换造成辊压机做功差。回转筛篦缝偏宽，使大颗粒物料进入头仓，影响磨机粉磨。（6）跑冒滴油严重 现有收尘器匹配太小，滤袋多年不更换，收尘点布局不合理。皮带刮料板缺失、油站及磨机滑履漏油严重。（7）出磨滑履温度较高，经常造成水泥磨机停机。1）由于使用露天水池作为循环水池，造成循环水腐蚀性太强，频繁损坏板式换热器，易造成油箱进水，设备过热损坏。2）二仓内衬板共二十五排，全部采用沟槽阶梯衬板。沟槽阶梯衬板的高端厚度 115 毫米，小端 50 毫米，重量在 45 公斤左右。磨机负重大，能耗较高。磨主机的电机负载大。（8）水泥成品质量不好控制 磨尾收尘多年未更换滤袋，造成收尘阻力大，通风效果差，风机风量低与收尘器不匹配。成品质量控制只能通过选粉机转速调节。循环风机无变频调速，只能通过风门开度调节，且由于管道积料基本失效。（9）散热器频繁更换 由于使用露天水池作为循环水池，造成循环水腐蚀性太强，频繁损坏板式换热器，易造成油箱进水，设备过热损坏。3 技改措施 水泥磨机粉磨过程中，粉磨效率与物料颗粒大小与研磨体的大小有着直接的关系。为了提高粉磨效率，采用控制研磨体大小的方式是可行。由于控制研磨体大小的方法较多且容易实现，部分企业在技术优化与装置改造之间，更加倾向于后者。其中，改造的方式主要有四种:筛分隔仓板、微型研磨体、活化装置、分级衬板。通过对现有文献的阅读并结合厂内设备情况，在保证水泥磨产能的情况下，寻求设备最低配置，对进厂的安装使用成套设备，进行充分的分析和研究，针对其工艺特点、熟料及混合材的易磨性，对配套设备进行技改，提高产能，降低消耗。经改造，系统动力配备有明显幅度的降低。改造项目如下：（1）更换隔仓板、中心筛板（篦孔减小到 6mm），冲压筛板（篦孔减小到 4mm），恢复隔仓板调节物料流速的作用，使磨内前仓物料通过进料篦板进入，对物料分选限流，从而达到调节磨内物料流速的作用。其中筛分隔仓板是对细磨仓物料进行筛分的装置，在一定的程度上能够加强装置的粉磨效果，及时对已经磨好的细物料进行筛分。微型研磨体能够增加与物料之间的接触面积，对于正常易粉磨的物料来说，能够大大提升粉磨效率，强化粉磨效果。分级衬板指的是在装置内部，对大小不同的研磨体进行分级，同时对物料大小进行筛分，让较大的研磨体粉磨体积较大的物料，小的研磨体精细粉磨，达到最佳的分级工作效果。总的来说，采用内部装置改造的方式，粉磨效率提升十分明显，且造较低，投入成本不高1，能有效地平衡和匹配各仓的能力，水泥细度，产、质量稳定，波动小，有效提高水泥比表面积和磨机产量，达到节能降耗的目的。（2）为增强现有辊压机辊压效果，对辊面进行了整体堆焊；压力弹簧整体更换；在原回转筛筛片磨损的情况下整体更换，缩小了篦孔由 7mm 改为 5mm。（3）科学选择研磨体填充率、装载量以及级配设计是提升球磨机综合产量、减少能耗的基本措施。以辊压机+球磨机联合粉磨系统为例，合理调整球磨机一仓研磨体的平均粒径，提升了磨机综合粉磨效率，减少出磨水泥筛余。通过结合厂内实际情况，为改善水泥颗粒组成，降低水泥需水量4。通过结合厂内实际情况，对钢球级配进行了调整，先利用现场回转筛整体筛分钢球，去除破损钢球。头仓去除70mm 及以上钢球，补充二仓筛分出30 左右钢球。二仓去除30 以上钢球，补充15、17、20 各 10 吨。调整后头仓装载量 58 吨，二仓装载量 94 吨。合计 152 吨为设计装载量 80%。（4）从发展的趋势看，水泥企业随着生产工艺的要求采用变频调速的设备将越来越多，而且,风机设备中国科技期刊数据库 工业 A-35-采用变频器调速的节能效果尤其明显。一般来讲，风机在选型计算时通常都留有一定的富裕量；同时，在生产过程中，由于各种条件和因素的综合原因，通常有电动机的运转负荷率偏低和由于在设备设计时预留的余量过大,从而导致“大马拉小车”的现象存在；另外，电机定速旋转不可调节，所以，这样的运行方式自然浪费很大。通过改变异步电动机频率的大小来改变风机的转速，还可以将风机的风门全部打开，从而可以大大的减小电机的输出功率，起到节能的作用。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率 f 来改变同步转速而实现调速的，在调速中从高速到低速都可以保持较小的转差率，因而消耗转差功率小，效率高，这是异步电动机的最为合理的调速方法2。厂内原有的循环风机为手动调节风阀。加上风阀容易被物料堵塞，风机电耗较大。同时无法精细化操作，水泥成品质量不稳。增加变频器可以实现调节风机转速精细化操作。从而保证了水泥成品的质量稳定，同时还降低了循环风机单位电耗。（5）重新对油站及滑履进行封严；更换收尘器滤袋，安装新收尘器，调整收尘点；针对皮带、磨头、辊压机跑冒堵漏。达到减少跑冒滴漏效果，现场环境明显改善。（6）闭路磨磨尾配套有水泥选粉机，可以通过引入外部空气对出磨物料进行选粉降温，粗颗粒物料返回磨机粉磨同时降低入磨物料综合温度，细粉作为水泥成品温度也被降低。选粉过程中还可以带走部分水汽，闭路磨在水泥原料水分上适应性也更强3。由于厂内条件限制水泥原料水分较高，针对磨机粉磨 P.O42.5水泥时，后滑履温度超温的情况。在前期对滑履改造后，依然需要磨机筒体淋水降温。通过生产跟踪，发现出磨回转筛孔径过小（篦孔宽 2mm），物料颗粒大量堵塞篦孔，造成物料排出不畅，通风量减小。决定冬季大修更换部分筛片，篦孔增加到 4mm 宽。3、4 月生产 P.O42.5 水泥不需要筒体淋水也可以连续运转，后滑履温度最高 65。（7）针对水泥磨磨内隔仓板及磨尾篦板堵塞严重，磨内通风不良，造成物料过粉磨，出磨水泥温度高，磨机不能连续运转等问题，通过更换新式隔仓板，将磨尾出料篦板换成自清防堵排料装置并增设料风分离装置，利用磨机二仓三仓现有五道径向活化装置分别增设轴向活化装置，增加研磨体相对物料的研磨功效，在保证磨机台时不降低的情况下，降低研磨体填充量，大幅降低电耗5。通过结合厂内实际情况，将原二仓沟槽阶梯衬板全部更换为小波纹衬板，以增强其研磨能力，让磨内流动的空气进行分选，让较细的料进一步流向磨尾，而较粗的物料落到钢球中，进一步研磨。小拆除部分活化衬板，在保证活化物料的前提下，减轻磨机重量。磨头进板整体更换，入磨溜子增加缓冲板，增加物料研磨带。进料溜子重新封严，防止漏料。并对现有的循环水池进行改造，设置独立的循环水系统，保证设备冷却效果。4 技改后效果（1）水泥颗粒分布 经过技改后水泥磨产出成品颗粒级配有明显改善，具体数值见表 2。2021 年颗粒级配3 微米的占比在 3.37%，较少；2022 年颗粒级配3 微米的占比在 12.10%，增长 8.73%，为提高早期强度起关键作用。2021 年颗粒级配32 微米占比 27.72%，较多；2022 年颗粒级配32 微米的占比在 18.94%，减少 8.78%，2022 年颗粒级配比 2021年合理很多。（2）水泥性能数据分析 表 3 P.O42.5 水泥数据 项目 熟料配比 抗压强度 标准稠度 初凝时间 终凝时间 1d 3d 2022年 69.17%10.7 28.6 28.8 139 206 2021年 70.83%10.3 27.0 28.7 150 216 表 2 水泥颗粒级配表 2022 年 1.0 微米 1-3 微米 3-32 微米 32-45 微米 45-63 微米 63-80 微米 80 微米 合计 2.84%9.26%64.68%11.22%7.72%2.48%0.81%100%2021 年 1.0 微米 1-3 微米 3-32 微米 32-45 微米 45 微米 0.76%2.61%68.91%18.66%9.06%100%中国科技期刊数据库 工业 A-36-表 4 P.S.A32.5 水泥数据 项目 熟料配比 抗压强度 标准稠度 初凝时间 终凝时间 1d 3d 2022年 35.77%5.3 18.3 30.8 230 301 2021年 38.08%5.5 17.1 31.0 212 320 表 5 P.RS（缓凝）32.5 水泥数据 项目 熟料配比 抗压强度 标准稠度 初凝时间 终凝时间 1d 3d 2022年 34.62%4.1 17.1 30.5 315 398 2021年 38.08%4.6 18.4 30.4 278 377 分析如下：P.O42.5 水泥比去年熟料用量下降 1.66%，强度比去年同期高 1.6MPa，标稠相差不大，凝结时间有所缩短。熟料配比还有下降余地。2）P.S.A32.5 水泥比去年熟料用量下降 2.31%，强度比去年同期高 1.2MPa，其它指标相差不大。熟料配比还有下降余地。3）P.RS（缓凝）32.5 水泥比去年熟料用量下降3.46%，强度比去年同期降 1.3MPa。初凝时间长 37 分钟，终凝长 99 分钟，满足市场要求。根据市场要求空间积极稳妥地生产降低成本。（2）水泥磨电耗及台时分析 由去年水泥综合电耗 34.2KW*h/T，降为今年32.2KW*h/T，比去年电耗降低 2KW*h/T。按 2021 年生产 20 万吨水泥，每 1KW*h 平均电费 0.85 元计算，预计每年节省水泥生产成本 34 万元，具体降低电耗见表3，台时变化见表 7。表 6 磨机改造前后电耗变化情况 P.O42.5 P.S.A32.5 改造前 改造后 改造前 改造后 1.5KW*h/T 0.9KW*h/T 1.5KW*h/T 1.1KW*h/T 表 7 磨机改造前后台时变化情况 P.O 42.5 P.S.A 32.5 改造前 改造后 改造前 改造后 90-105T 110-125T 110-125T 120-135T 综合以上共节约水泥生产成本约233.26万元/年。5 总结（1）通过磨机技术升级改造，颗粒级配趋于合理，为降低降低生产成本提高水泥成品质量，创造了先决条件。（2）通过循环风机变频器改造，使磨机参数调整更加精确，现有设备的使用更加合理，有效节约了生产成本。（3）通过对原有设备的升级改造以及加强设备日常维护保养，使得设备运转正常，现场环境明显改善。参考文献 1仪登伟.提高水泥管磨机粉磨效率的技术方法研究J.科技风,2018(29):111.2 严 之 锦,陈 广 英.低 压 变 频 器 在 水 泥 磨 循 环 风 机 节 能 技 改 项 目 中 的 应 用 J.建 材 发 展 导向,2014,12(04):27-29.3吴玉辉.3.8m13m 球磨机系统节能技改方案分析及改造效果J.水泥工程,2023(01):26-28.4邹开旺.降低球磨机一仓研磨体平均粒径对水泥质量的影响J.四川水泥,2023(01):5-7.5李娟,王立法,冯元亮.水泥磨磨内防堵系统改造J.水泥工程,2021(06):60-61.