辊压机预粉磨系统增产降耗优化调整与探讨邹伟斌中国建材工业经济研究会水泥专业委员会（100024）汪海滨建筑材料工业技术情报研究所（100024）邹捷南京工业大学粉体科学与工程研究所 (210009)摘要：目前，国内尚有部分水泥企业应用带有辊压机通过式挤压预粉磨的水泥粉磨系统，由于该系统原配辊压机能力较小且无分级设备配置，入磨物料粒度分布范围较宽，均齐性较差，虽后续管磨机系统增产幅度一般达到20%-60%，平均节电幅度10%-20%，但系统粉磨电耗仍较高。
在辊压机预粉磨系统采用机械筛分技术，降低入磨物料粒度，提高均齐性的同时，优化调整磨内研磨体级配及成品选粉机技术参数，最终达到了较理想的增产、降耗效果。
关键词：辊压机预粉磨机械筛分分级增产降耗1.基本慨况某公司水泥制成工序原采用Ф4.2×13m双仓水泥管磨机（主电机功率3550KW、两仓研磨体均使用钢球、一仓采用曲面阶梯衬板、二仓采用风机衬板；双层筛分隔仓板、同心圆状粗筛缝宽度10mm、内筛缝宽度4.0mm；磨尾出料同心圆状篦板缝宽度8mm）+选粉机的一级闭路粉磨系统，台时产量只有90t/h。
之后，为实施磨前物料处理，配置一台120-80辊压机（电机功率500KW×2、通过量260t/h）作为预粉磨（无分级）设备，由于缺乏维护，辊压机动、静辊面及侧挡板磨损较严重、两侧边部漏料、工作压力低、挤压效果差，入磨物料中大于8mm以上颗粒比例达到30%以上，粒度分布范围较宽，系统产量较低。
磨尾为系统风机与收尘风机各自单列配置，O-SePa N-3500高效选粉机（主轴电机功率200KW、最大喂料能力630t/h、选粉能力210t/h、理论配风量210000m3/h、实际配置系统风机风量250000m3/h、风压7500Pa），粉磨P.O42.5水泥（熟料、石灰石、粉煤灰、脱硫石膏，成品比表面积≥360m2/kg）产量120t/h，系统粉磨电耗36kwh/t左右。
2.增产降耗技术措施优化探讨为了进一步增产降耗，根据原预粉磨系统“辊压机配置小、磨机粉磨能力大”的工艺特点以及成品选粉机能力富裕量大，同时结合生产场地位置等实际状况，经技术论证，决定在辊压机系统设置物料分级回转筛并配置收尘设备，物料形成闭路循环，筛分分级后的细颗粒物料入管磨机粉磨，粗颗粒料返回称重仓再入辊压机挤压。
2.1回转筛技术参数确定机械筛分分级回转筛筛孔宽度为5.0mm，筛子直径Ф2200mm，处理能力可达300t/h左右，端盖密封后联接一台布袋收尘器，收集的粉状料直接进入管磨机。
安装调试运行后，能够有效地控制入磨物料粒度全部＜5mm、颗粒分布由宽变窄、均齐性良好。
2.2辊压机工作压力与辊缝调整为避免铁质对辊面造成损坏，配料皮带上方原有一道电磁除铁器，本次改造时又增加了一道高强磁除铁器，以除去熟料及混合材料中的铁质。
对于辊压机的处理：首先，采取堆焊方式修复辊压机辊面，恢复辊压机挤压过程中辊面对物料的牵制能力。
其次，更换侧挡板（采用碳化铬复合耐磨钢板制作，表面硬度HRC≥62，耐磨效果好），调整与辊子之间的间隙在2mm左右，避免边部漏料。
同时，将辊压机工作压力由6.2MPa-6.8Mpa提高至8.3MPa- 8.7Mpa、工作辊缝由原来23mm调整至28mm左右、称重仓料位控制在60%-70%、进料控制斜插板基本全拉开，使辊压机长期处于饱和喂料状态，主电机运行电流达到额定电流的60%-80%，充分发挥辊压机的挤压预粉磨功能，当颗粒物料在受到挤压破坏应力时，首先内部形成裂纹，随着压力增大到其破坏极限，内部产生的裂纹迅速扩散，晶格断裂粉碎。
出机料饼中的颗粒状物料手捻即碎，说明辊压机工作压力提高后，被挤压的物料晶格受到破坏产生微细裂纹、微观缺陷增多，易碎性、易磨性均得到显著改善，粉磨功指数降低10%-25%，为后续管磨机增产奠定坚实的基础。
2.3优化调整管磨机各仓研磨体级配辊压机挤压做功能力提高后，物料预粉磨效果较过去大幅度改善，管磨机一仓功能绝大部分由辊压机与机械筛分分级设备取代，入磨物料“裂纹效应”与机械筛分后的“粒度效应”叠加，易磨性显著改善，在原有各仓有效长度不变的前提下，需缩小一仓及二仓研磨体平均（球径）尺寸，以提高对物料的磨细能力。
根据物料粒度并综合考虑熟料及混合材料易磨性变化，对管磨机各仓研磨体级配进行优化设计，将原配最大球Ф90mm取出、采用四级级配，最大球径采用Φ80mm。
一仓平均球径由DcP70mm降至62mm、二仓平均球径由DcP28mm降至23mm，在管磨机主电机安全运行电流范围内，二仓研磨体装载量也比改造前增加10t；磨机各仓长及研磨体级配见表1：表1 磨机各仓长及研磨体级配※一仓长度3.50m φ80 φ70 φ60 φ50 ∑Dcp Φ9.3t 12.4t 21.7t 18.6t 62t 62mm 30.39%二仓长度9.0m φ40 φ30 φ20 φ17 φ15 ∑Dcp Ф25.5t 34t 51t 34t 25.5t 170t 23.65mm 31.73%※磨机总有效长度L总=12.50m、仓长比例L1=28%、L2=72%、仓长比L1/L2=1:2.57级配调整后，出磨水泥（进选粉机）比表面积由200m2/kg提高至250m2/kg 以上(即在磨机有效长度范围内，每米研磨体创造的比表面积由16m2/kg提高至20m2/kg以上)，喂入选粉机的物料中成品量显著增加，为选粉机有效分选创造先决条件。
2.4成品选粉机的调整众所周知，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”三个重要部分组成，“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。
不同规格O-Sepa高效选粉机设计有两个或四个进料口及三个（或两个）进风管道，其中，一次风为主风，进风比例约占总风量的67.5%，二次风占22.5%，三次风占10%；O-SePa高效选粉机进风形式:一次风、二次风由水平方向切向进入，随导风叶片分配及笼型转子旋转形成平面涡流，对入机物料进行分散与分级。
三次风则由下锥体圆周上水平180º均布的两个风管或120º均布的三个风管进入（大型O-SePa高效选粉机无三次风管）。
O-SePa高效选粉机采用负压抽吸操作方式，分选的成品经上部出风管道进入尾部的布袋收尘器集中收集。
当磨内粉磨效率低，出磨细度偏粗，合格成品量偏少时，则选粉机循环负荷越高，选粉效率越低，回料量越多，恶化磨内粉磨环境；反之，则选粉效率高，循环负荷低。
在闭路粉磨系统中当成品细度不变，循环负荷随出磨细度变粗而增大，选粉效率降低。
出磨物料细度越细，选粉机回料细度越粗，则循环负荷越低，选粉效率越高，回料量越少（成品收集量越多），系统处于良性循环状态。
根据O-Sepa 高效选粉机喂料浓度及选粉浓度设计参数，确定O-SePa高效选粉机的循环负荷为100-200%，对于物料经过挤压与分级，入磨粒度较小、易磨性较好、管磨机一仓破碎功能被磨前辊压机预处理与分级设备部分取代或全部取代的粉磨工艺系统而言，选粉机循环负荷值若在200%以上显然偏大，预粉磨系统循环负荷一般应控制≤150%为宜。
高循环负荷运行初期，由于回料量增加易出现过粉磨、水泥颗粒级配中细颗粒会增多，粗颗粒亦多，中等颗粒少，颗粒级配中粒径走了粗、细两个极端，成品的比表面积易合格，但其45um筛余也随之增大（变粗），即45um以上颗粒也增加，水泥实物质量不一定好，尤其是胶砂强度会降低、甚至引起水泥的标准稠度需水量增加，影响水泥施工性能。
随着时间推移，高的循环负荷会使磨内物料逐渐增多，当物料富集到一定程度时，磨内粉磨状况出现恶性循环，严重时磨头冒灰、溢料、通风不良，从而影响粉磨系统产、质量。
选粉机选粉效率高，对整个粉磨系统增产、节电有利；当控制一定成品细度的前提下，能够适当降低选粉机转速，同时提高系统风机风量，减少回料量（降低循环负荷），则可有效的提高系统产量、降低粉磨电耗，但保持系统良性循环最重要的基本原则必须是“磨内磨细”。
该预粉磨水泥制成系统所配用的O-SePa N-3500高效选粉机的选粉能力及系统风机所配风量、风压富裕量较大，选粉机处理能力大，相对的选粉效率亦高。
中控操作过程中，在系统风机风量适当上调的同时，将选粉机主轴工作转速由980r/min逐渐降至870r/min，P.O42.5级水泥台时产量逐步上升至158t/h,成品实际比表面积达到360m2/kg-380m2/kg。
本系统选粉机（R45μm筛余：出磨40.1%、回料65.2%、成品5.0%）选粉效率66.13%、循环负荷140%左右。
2.5未配置辊压机之前，原Ф4.2×13m一级闭路水泥磨系统台时产量只有90t/h、粉磨电耗40.7kwh/t（P.O42.5级水泥、比表面积≥360m2/kg）；投入辊压机预粉磨后系统产量提高至120t/h、增产30t/h、增幅33.33%；粉磨电耗由40.7kwh降至36kwh、降低4.7kwh/t、节电幅度11.55%；不同粉磨工艺时的系统产量与粉磨电耗对比见表2：表2 不同粉磨工艺时的系统产量与粉磨电耗对比（P.O42.5级水泥）项目系统产量（t/h）粉磨电耗（kwh/t）原一级闭路磨90 40.7投辊压机无分级120 36.0投辊压机分级158 32.8投入辊压机预粉磨并增加机械筛分分级后，相对于原一级闭路粉磨系统（不投辊压机）而言，P.O42.5级水泥系统台时产量由90t/h提高至158t/h，增产78t/h、增幅75.56%；粉磨电耗由40.7kwh/t降至32.8kwh/t、降低7.9kwh/t、节电幅度19.41%；投入辊压机预粉磨并增加机械筛分分级后，相对于无分级工艺而言，P.O42.5级水泥产量由120t/h提高至158t/h，增产38t/h、增幅31.67%；粉磨电耗由36kwh/t降至32.2kwh/t，吨水泥电耗下降3.8kwh/t、节电幅度10.56%；按年产水泥120万吨计，节电456万kwh，以平均电价0.6元/kwh计，全年节电效益达273.6万元。
3.结束语3.1通过式预粉磨无分级设备时，一次性挤压后的入磨物料粗细不均、颗粒分布较宽，管磨机一仓钢球一般采用Ф90mm-Φ50mm五级级配。
3.2辊压机预粉磨系统增加分级设备是提高整个粉磨系统产量、降低电耗最直接、最有效的技术途径，使粉磨系统实现了良好的“分段粉磨”。
3.3辊压机预粉磨物料选择采用何种分级设备与该系统所配置的辊压机处理能力有关，采用气流分级或机械筛分分级各自获得的入磨物料切割粒径不同，粉磨系统增产、节电幅度不同。
原通过式预粉磨系统辊压机处理能力较小、辊压机吸收功率亦较小（仅达到3-7kwh/t），物料分级设备一般配置打散分级机或机械筛分回转筛（分级后的入磨物料比表面积≤100m2/kg）。