辊压机联合粉磨工艺系统分析辊压机联合粉磨(或半终粉磨)工艺系统,其技术核心在本质上属于“分段粉磨”。
目前,国内水泥制成工序广泛应用由辊压机+打散分级机(动态分级设备)或V型选粉机(静态分级设备)+管磨机开路(或配用高效选粉机组成双闭路)组成的联合粉磨工艺系统(或由辊压机+V型选粉机(静态分级设备)+高效选粉机+管磨机组成的半终粉磨工艺系统),在实际运行过程中,由于各线生产工艺流程及设备配置、物料粉磨特性、水份等方面因素不尽相同,导致系统产量、质量及粉磨电耗等技术经济指标也参差不齐,本文拟对水泥联合粉磨单闭路(管磨机为开路)及双闭路系统(或半终粉磨系统)中各段常出现的工艺技术与设备故障模式进行探讨分析,并提出了相应的解决办法,仅供粉磨工程技术人员在日常工作中参考,文章中谬误之处恳望予以批评指正:一、辊压机系统故障模式:辊压机挤压效果差故障原因1:1. 被挤压物料中的细粉过多,辊压机运行辊缝小,工作压力低影响分析:辊压机作为高压料床(流动料床)粉磨设备,其最大特点是挤压力高(>150Mpa),粉磨效率高,是管磨机的3-4倍,预处理物料通过量大,能够与分级和选粉设备配置用于生料终粉磨系统。
但由于产品粒度分布窄、颗粒形貌不合理及凝结时间过快、标准稠度需水量大与混凝土外加剂相容性差等工作性能参数方面的原因,国内水泥制备工艺未采用辊压机终粉磨系统,辊压机只在水泥联合粉磨系统中承担半终粉磨(预粉磨)的任务,经施以双辊之间的高压力挤压后的物料,其内部结构产生大量的晶格裂纹及微观缺陷、<2.0mm及以下颗粒与<80um细粉含量增多(颗粒裂纹与粒度效应),分级后的入磨物料粉磨功指数显著下降(15-25%),易磨性明显改善;因后续管磨机一仓破碎功能被移至磨前,相当于延长了管磨机细磨仓,从而大幅度提高了系统产量,降低粉磨电耗。
但辊压机作业过程中对入机物料粒度及均匀性非常敏感,粒状料挤压效果好、粉状料挤压效果差,即有“挤粗不挤细”的料床粉磨特性;当入机物料中细粉料量多时会造成辊压机实际运行辊缝小,主电机出力少,工作压力低,若不及时调整,则挤压效果会变差、系统电耗增加。
解决办法:实际生产过程中应控制粒度<0.03D(D—辊压机辊径 mm)的物料比例占总量的95%以上;生产实践经验证明:入机粒度25mm~30mm且均齐性好的物料挤压效果最好。
采用套筛筛析入机物料粒度分布,简便易行。
一般3天检测一次即可满足监控要求。
做好不同粒度物料的搭配,避免过多较细物料进入辊压机而影响其正常做功;同时,可根据入机物料特性对工作辊缝及入料插板及时进行调整,消除不利因素影响。
故障原因2:2. 辊压机侧挡板磨损严重,工作间隙值变大,边缘漏料影响分析:辊压机自身固有的“边缘效应”是指辊子中间部位挤压效果好,细粉产生量多,而边缘挤压效果差,细粉量少甚至漏料,即旁路失效。
当两端侧挡板磨损严重,工作间隙值变大时,边缘漏料更将不可避免,在显著减少挤压后物料细粉含量的同时,部分粗颗粒物料还将进入后续动态或静态分级设备,对分级机内部造成较大磨损。
解决办法:辊压机侧挡板与辊子两端正常的工作间隙值一般为2mm~3mm之间;据走访调查,部分企业辊压机侧挡板与辊子两端之间的工作间隙值在1.8mm~2.0mm;生产中可采用耐磨钢板或耐磨合金铸造件予以解决,应时常备用1~2套侧挡板,以应对临时性更换。
在采用耐磨合金铸造件之前,应将表面毛刺打磨干净,便于安装使用;更换安装过程中用塞尺和钢板直尺测量控制间隙尺寸即可;实施设备故障预防机制,要求在正常生产中一般7~10天利用停机时间对侧挡板与辊子之间间隙检查测量一次,若超出允许范围,须及时调整,并做好专项记录备查;故障原因3:3. 辊压机动辊、静辊辊面磨损严重未及时修复影响分析:辊压机的工作环境较差,维护保养滞后。
根据郑州机械研究所调查的辊压机辊面损坏形式有以下几种:a.正常磨损导致的辊面损坏;b.辊面硬度比物料硬度低;c.辊面异常剥落;d.辊面超期运转使用;e.辊体本体性能导致的损失;f.金属或其他异物进入导致局部剥落损坏等;辊压机辊面磨损或剥落严重出现凹槽以后(主要是辊面中间部分),运行辊缝出现变化,辊面花纹磨损后辊面光滑,对物料的牵制、啮合能力明显削弱,挤压粉碎效果大打折扣。
与花纹完整的平整辊面相比,严重磨损或剥落后的辊面对物料施加的挤压力不均匀、局部漏料、出机料饼中粗颗粒(甚至未经挤压)增多,影响后续管磨机潜在粉磨能力的发挥的同时还会加剧分级设备磨损。
基于金属耐磨材料性能及被挤压物料特性等方面的原因,一般来讲,国产辊压机辊面在使用6000h~8000h后,则应根据辊面实际磨损情况进行维修,以长期稳定保持良好的挤压效果。
解决办法:a.应急性维修:请专业维修技术人员进入现场实施在线堆焊处理,恢复辊子原始尺寸及表面花纹,只适应一般磨损程度不严重的辊面;预知性维修:对于磨损较严重的辊面,若企业有备用辊子,应及时更换并送至专业堆焊厂家维修处理(离线堆焊修复处理);不能待辊面磨损极为严重时再采取堆焊修复,否则,极易导致辊子内部出现微观裂纹,降低辊子使用寿命,更严重者甚至报废;由于堆焊处理前需要采取探伤、刨去不规则耐磨层、清洁辊面等严格的技术措施,加之所用耐磨合金焊丝的价格较高,另需根据辊子直径及辊面实际磨损程度决定堆焊层厚度,所以,堆焊修复费用较高;预知性维修相对应急性维修而言,对辊子的堆焊修复处理更完全、彻底,更能节省有效生产时间,提高设备运转率及生产效率;b.日常生产中操作、使用、维护很重要,预防性保障措施非常关键。
辊压机入料前的除铁工作必须引起足够重视,在物料进入稳流称重仓之前,应设置多道强磁除铁装置,防止铁块等其他金属异物入机损坏辊面;c.利用停机时间检查辊面磨损情况,检查频次一般每周一次至三次,并做好专项检查记录备查;案例:HN某单位120-50辊压机动辊、静辊运行产生较严重磨损后,实施在线堆焊修复,一次堆焊费用达12万元左右,连续堆焊时间在一周左右;辊压机辊子规格越大,辊面磨损程度越严重,则堆焊修复时间越长、修复费用越高。
故障原因4:4. 辊压机工作压力值低,运行电流低影响分析:辊压机在不同运行工作压力下,被挤压的物料中所产生的<80um微粉含量是不同的,这个参数直接影响到整个粉磨系统的产量和质量及粉磨电耗指标。
在其设计允许范围内,合理提高辊压机的工作压力,可增加被挤压分级后物料中<80um微粉比例。
除了前面已探讨的入机物料较细因素外,引起这种现象还有以下几个方面的原因:稳流称重仓底部下料锥斗与水平面夹角较小、影响下料速度;稳流称重仓仓容小、运行仓位低、存料量过少、下料不连续;稳流称重仓或下料管壁因物料水份造成粘附挂料,料流呈断续状;稳流称重仓至辊压机之间垂直距离偏短、下料管内料流小、料压偏低;稳流称重仓至辊压机之间下料管规格过大、下料管内料压低;辊压机料流控制斜插板拉开比例小;某企业根据实际应用总结出的水泥联合(半终)粉磨工艺系统辊压机工作参数调整原则见表1:表1 辊压机工作辊缝及入料控制斜插板设置原则〔2〕项目工作辊缝设置入料控制斜插板设置入机物料水份大,颗粒粗放宽上调入机物料水份小,颗粒细放窄下调辊压机振动大放宽上调辊压机主电机电流过高放宽下调生产低等级水泥(熟料量低)放宽微调生产高等级水泥(熟料量高)放窄微调解决办法:(1)前五项属于辊压机入料前的因素,可以采取以下针对措施,以保持入机料流及料压相对稳定:a.改造稳流称重仓下料锥斗部位、将其与水平面夹角放大至70?左右为宜,排料通畅;b.由于当初设计的稳流称重仓容量小,存料量少,可利用停机时间对称重仓进行适当增容(扩容)改造,一般仓容应不低于30t。
仓容增大、储料量多,对稳定入辊压机料流有利;对现有稳流称重仓增容只需投资1~2万元耐磨钢板(一般厚度10mm~12mm)及少量焊条费用,可彻底解决问题;控制入机物料综合水份(宜≤1.5%);对稳流称重仓内壁、锥斗及下料管部位应用非金属或金属材料进行抗磨、防粘处理(如:超高分子量聚乙烯抗磨塑料板或UP、Raex高强度耐磨钢板等),保持入料顺畅;c.稳流称重仓未增容前的生产过程中,应保持操作料位不低于70%;d.稳流称重仓至辊压机之间垂直下料管高度一般应不低于3.0m;e.辊压机下料管规格过大,管内料压低,可以适当缩小,必须使下料管内充满物料,提高料压,实现过饱和喂料,稳定辊压机工作压力及挤压做功状态;f.辊压机正常做功时,动辊液压件呈平稳的规律性水平往复移动;两个主电机运行电流达到其额定电流值的60%~80%之间(达到80%的较少,一般60%~75%之间较多见);(2)辊压机入料控制斜插板拉开比例,一般以控制运行辊缝≥0.02D(0.02D为理论辊缝,D-辊压机辊子直径 mm)及辊压机主电机运行电流达到其额定电流值的60%~80%,工作压力稳定(如7.5 Mpa~9.5Mpa,在允许的受控范围内,工作压力应偏高些)为原则;这个参数将直接影响辊压机挤压做功状况,视物料粉磨特性及现场操作参数,一般入控制斜插板拉开比例在50%~80%左右,根据各企业实际中控参数,所用比例会有所不同;案例:HB某单位160-140辊压机(处理量780t/h、电机功率1120kw×2)原垂直进料管尺寸为1200mm×600mm,常因管内物料呈断续状(时有塌料现象),不能有效形成均匀稳定料流及料压,辊压机振动与跳停频繁,现场操作灰尘大,物料挤压效果差。
V型选粉机分选后入磨物料比表面积在150 m2/Kg ~160m2/Kg略偏低,辊压机运行工作压力只有7.5 Mpa ~8.0Mpa。
后利用冬季大修期间,投资5000元左右将下料管进行改造,下料管尺寸改为600mm×600mm并更换了下料控制闸阀,改造后管内物料呈连续状稳定下料,料压明显增大,实现了对辊压机过饱和喂料,彻底消除了冒灰及振动现象,辊压机运行平稳,显著提高了挤压效果。
辊压机实际工作压力上升至8.0 Mpa~9.0Mpa,经V型选粉机分级后的入磨物料比表面积增至170 m2/Kg~180m2/Kg。
二、O-Sepa高效选粉机系统故障模式1. O-Sepa高效选粉机选粉效率低,有以下几个方面因素:故障原因:1.1出磨水泥细度偏粗,导致循环负荷大,选粉效率低;影响分析:O-Sepa高效选粉机为笼式选粉机的代表,属于第三代空气选粉机,其技术核心环节由“分散、分级、收集”三个部分组成,“分散是关键、分级是根本、收集是保证”,三个环节互为关联与约束。
采用负压抽吸式操作,成品经上部出风管道进入尾部的布袋收尘器集中收集。
O-Sepa选粉机在国内联合粉磨双闭路系统、预粉磨闭路系统及普通一级闭路磨系统应用较广泛。