隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,水泥工業(yè)發(fā)生了根本變革,熟料生產(chǎn)逐漸以新型干法替代過去的普通回轉(zhuǎn)窯和機(jī)械化立窯。他們不僅生產(chǎn)規(guī)模大,而且熟料強(qiáng)度高、質(zhì)量均勻穩(wěn)定。因此,一些機(jī)械化立窯水泥廠都改為水泥粉磨站,但由于這些廠的粉磨設(shè)備和系統(tǒng)工藝均存在缺陷,因此要使他們?nèi)〉煤芎玫慕?jīng)濟(jì)效益,必須進(jìn)行必要的技術(shù)改造。?
現(xiàn)狀及問題?
我國目前中小型水泥廠的生料制備和水泥粉磨設(shè)備一般采用球磨機(jī)一級(jí)圈流工藝,球磨機(jī)的規(guī)格多是Ф2.2～2.4m×6.5～8.0m的2倉短磨,選粉機(jī)多為傳統(tǒng)的離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī),普遍存在生產(chǎn)能力低、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不盡如人意,特別是實(shí)行ISO水泥檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后,問題更為突出。?
1)使用新型干法熟料后,問題就轉(zhuǎn)移到粉磨的系統(tǒng)工藝、主機(jī)設(shè)備及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面。主要表現(xiàn)在:1)物料(熟料)入磨粒度大、磨機(jī)長徑比小、倉數(shù)少、研磨體(鋼段)規(guī)格偏大、表面積小和耐磨性差,導(dǎo)致物料在磨內(nèi)研磨時(shí)間短,水泥成品比表面積小(一般不超過300m2/kg)。?
2)磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理,單層隔倉板對(duì)物料沒有篩分作用,水泥顆粒分布范圍寬,粉磨效率降低。?
3)選粉機(jī)選粉效率低,不能及時(shí)將3～32μm的微粉選出。雖然80μm篩余<4%,但產(chǎn)生的3～32μm顆粒(特別是熟料、礦渣等易磨性差的物料)少,比表面積小。?
技術(shù)方案?
針對(duì)一級(jí)圈流短磨存在的技術(shù)問題,必須要對(duì)系統(tǒng)的工藝、主機(jī)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改造,降低入磨粒度、增加物料的研磨時(shí)間、提高出磨物料3～32μm顆粒的比例、提高選粉機(jī)的選粉效率。?
2.1系統(tǒng)工藝流程的改造?
1)系統(tǒng)工藝為一臺(tái)或兩臺(tái)相同規(guī)格磨機(jī)的一級(jí)圈流磨。采用增加預(yù)粉磨工藝方案,在球磨機(jī)前增加一臺(tái)具有產(chǎn)量高、出磨物料粒度小而均勻優(yōu)點(diǎn)的棒磨機(jī)作為預(yù)粉磨設(shè)備。該設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與輥壓機(jī)相當(dāng),但投資僅為輥壓機(jī)的1/4,且工藝簡單、可靠,運(yùn)行成本低。表1為幾種中小型廠常用規(guī)格棒磨機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。?
使用棒磨機(jī)后,系統(tǒng)產(chǎn)量可提高30%～40%左右,單位電耗降低15%～20%左右,水泥的比表面積增加40～60m2/kg(混合材摻量不變)。因此,一般情況下BM1928棒磨配1-Ф2.2m的2倉圈流磨,BM2131棒磨配1-Ф2.4m的2倉圈流短磨,BM2334棒磨配2-Ф2.2m的2倉圈流短磨比較合適。但實(shí)際生產(chǎn)中由于物料粉磨特性(如粒度、易磨性等)變化、水泥品種及混合材的差異,預(yù)粉磨與終粉磨不可能非常匹配,因此,預(yù)粉磨與終粉磨之間最好采用中間倉連接,便于生產(chǎn)控制。
2)系統(tǒng)工藝為2臺(tái)不同規(guī)格的一級(jí)圈流磨。規(guī)格較小的磨機(jī)一般為Φ1.83m的球磨機(jī)。按照國家規(guī)定,這些磨機(jī)不能作為水泥的終粉磨設(shè)備,但可以采用串聯(lián)的方式進(jìn)行改造。?
但水泥的比表面積得不到提高。這種工藝與目前常用的預(yù)粉磨工藝相同,如果預(yù)粉磨不進(jìn)行改造,不僅達(dá)不到節(jié)能增產(chǎn)效果,反而會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不配套現(xiàn)象。采用棒磨機(jī)技術(shù)對(duì)預(yù)粉磨機(jī)進(jìn)行改造可以達(dá)到明顯的節(jié)能增產(chǎn)效果,主要改造磨機(jī)內(nèi)部的襯板、隔倉板、研磨體等相關(guān)部件。改造后的預(yù)粉磨研磨體裝載量較原球磨機(jī)少,但一倉的破碎能力提高很多,出預(yù)粉磨的細(xì)度(80μm)可達(dá)到50%左右。不管采用上述何種工藝,若混合材是粉煤灰等粉狀料時(shí),建議不要入預(yù)粉磨,直接入終粉磨系統(tǒng)。?
2.2磨機(jī)內(nèi)部改造措施?
不管采用哪種工藝進(jìn)行系統(tǒng)改造,進(jìn)入終粉磨物料粒度均發(fā)生很大變化,熟料粒度90%<2mm,因此球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)要進(jìn)行相應(yīng)改造。?
1)倉長、研磨體等。一倉長度需要縮短0.5～1.0塊襯板的長度,鋼球的最大直徑以Φ80mm為宜,平均球徑55～60mm;二倉選用規(guī)格為Φ20mm×25mm～Φ14mm×18mm耐磨性好的小鋼段,增加研磨體表面積,提高研磨能力,但同時(shí)要改小卸料篦板的篦縫,否則小鋼段研磨一定時(shí)間后會(huì)隨物料卸出;兩倉研磨體填充率相等或二倉高出1%～2%,襯板一倉用階梯形,二倉用小波紋形。?
2)隔倉板。采用篩分隔倉板可有效控制大顆粒物料進(jìn)入研磨倉,在此基礎(chǔ)上研磨倉采用小規(guī)格鋼段,可有效增加水泥中3～32μm顆粒的比例。目前篩分隔倉板形式較多,但需要解決好篩分與磨機(jī)通風(fēng)的矛盾。?
2.3選粉機(jī)?
可采用籠式或轉(zhuǎn)子式對(duì)原選粉機(jī)進(jìn)行改造。?
2.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)?
除塵系統(tǒng)的改造需要根據(jù)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、選粉機(jī)類型等具體情況而確定。籠式選粉機(jī)集選粉、除塵于一體,磨內(nèi)通風(fēng)較好,系統(tǒng)效率較高;若采用單獨(dú)的除塵系統(tǒng),需要解決好磨尾出口風(fēng)速、通風(fēng)量、排風(fēng)機(jī)風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系,防止系統(tǒng)漏風(fēng)主要是加強(qiáng)磨機(jī)出料口處的鎖風(fēng)。?
生產(chǎn)應(yīng)用效果?
甲廠為提高生產(chǎn)能力,先后采用過增加細(xì)碎機(jī)、磨機(jī)串聯(lián)、預(yù)粉磨等技術(shù)改造措施,每次都取得了相應(yīng)的效果。增加細(xì)碎機(jī)后生產(chǎn)能力達(dá)到2×15.5t/h;在此基礎(chǔ)上采用如圖2所示的半終粉磨工藝流程,生產(chǎn)能力達(dá)到2×17.5t/h;最后拆除細(xì)碎機(jī),采用如圖1所示的棒磨機(jī)作預(yù)粉磨工藝流程,生產(chǎn)能力達(dá)到2×22.0t/h。甲廠僅對(duì)工藝進(jìn)行了改造,未對(duì)磨機(jī)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)改造,所以水泥的比表面積基本沒有增加。實(shí)行新標(biāo)準(zhǔn)后,選粉機(jī)選粉部分改用高效轉(zhuǎn)子式,隔倉板改為篩分式,篦縫8mm、篩縫1.5mm,二倉研磨體用Φ14mm～20mm耐磨性好的小鋼段,卸料篦板用30mm鋼板切割篦縫制作;加強(qiáng)磨尾出料口處的鎖風(fēng),增加磨內(nèi)通風(fēng)量。改造后系統(tǒng)產(chǎn)量2×22.5～23.0t/h,較采用細(xì)碎機(jī)時(shí)提高45%,系統(tǒng)理論電耗由36.0kWh/t降到27.5kWh/t,節(jié)電23.6%;水泥成品(80μm)篩余3%左右,比表面積335～345m2/kg,在水泥強(qiáng)度等級(jí)不變的條件下增加混合材摻量5%以上。乙廠為提高生產(chǎn)能力,采用增加細(xì)碎機(jī)降低入磨粒度,由于出窯熟料溫度高,細(xì)碎機(jī)不能滿足要求,最后購買一臺(tái)舊Φ1.83m×6.4m磨機(jī),用棒磨機(jī)技術(shù)改造為預(yù)粉磨設(shè)備,并采用如圖1的工藝系統(tǒng)。預(yù)粉磨產(chǎn)量22～24t/h,噸電耗5kWh/t,但出磨粒度較普通棒磨機(jī)細(xì),沒有>5mm顆粒,成品<80μm的顆粒達(dá)30%以上;在Φ2.2m×6.5m磨機(jī)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)未改造前,由于選粉機(jī)能力偏小,效率偏低,磨機(jī)產(chǎn)量僅達(dá)21.0t/h,比表面積290m2/kg;遂對(duì)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,產(chǎn)量最高達(dá)22.0t/h,提高50%,系統(tǒng)理論電耗由34kWh/t降到28kWh/t,節(jié)電17%;水泥成品(80μm)篩余<3%,比表面積330～335m2/kg,在水泥強(qiáng)度等級(jí)不變的條件下增加混合材摻量4%。?
結(jié)束語?
傳統(tǒng)的一級(jí)圈流短磨水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量低、能耗高,水泥的比表面積、顆粒級(jí)配等難以滿足要求,影響混合材摻量,生產(chǎn)成本高效益低,不符合國家產(chǎn)業(yè)政策要求。但通過相應(yīng)的技術(shù)改造,不僅可以大幅度提高水泥的產(chǎn)質(zhì)量,而且改善了水泥的比表面積、顆粒級(jí)配等技術(shù)指標(biāo),增產(chǎn)節(jié)能效果好,經(jīng)濟(jì)效益明顯。?
現(xiàn)狀及問題?
我國目前中小型水泥廠的生料制備和水泥粉磨設(shè)備一般采用球磨機(jī)一級(jí)圈流工藝,球磨機(jī)的規(guī)格多是Ф2.2～2.4m×6.5～8.0m的2倉短磨,選粉機(jī)多為傳統(tǒng)的離心式或旋風(fēng)式選粉機(jī),普遍存在生產(chǎn)能力低、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不盡如人意,特別是實(shí)行ISO水泥檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后,問題更為突出。?
1)使用新型干法熟料后,問題就轉(zhuǎn)移到粉磨的系統(tǒng)工藝、主機(jī)設(shè)備及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面。主要表現(xiàn)在:1)物料(熟料)入磨粒度大、磨機(jī)長徑比小、倉數(shù)少、研磨體(鋼段)規(guī)格偏大、表面積小和耐磨性差,導(dǎo)致物料在磨內(nèi)研磨時(shí)間短,水泥成品比表面積小(一般不超過300m2/kg)。?
2)磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理,單層隔倉板對(duì)物料沒有篩分作用,水泥顆粒分布范圍寬,粉磨效率降低。?
3)選粉機(jī)選粉效率低,不能及時(shí)將3～32μm的微粉選出。雖然80μm篩余<4%,但產(chǎn)生的3～32μm顆粒(特別是熟料、礦渣等易磨性差的物料)少,比表面積小。?
技術(shù)方案?
針對(duì)一級(jí)圈流短磨存在的技術(shù)問題,必須要對(duì)系統(tǒng)的工藝、主機(jī)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行改造,降低入磨粒度、增加物料的研磨時(shí)間、提高出磨物料3～32μm顆粒的比例、提高選粉機(jī)的選粉效率。?
2.1系統(tǒng)工藝流程的改造?
1)系統(tǒng)工藝為一臺(tái)或兩臺(tái)相同規(guī)格磨機(jī)的一級(jí)圈流磨。采用增加預(yù)粉磨工藝方案,在球磨機(jī)前增加一臺(tái)具有產(chǎn)量高、出磨物料粒度小而均勻優(yōu)點(diǎn)的棒磨機(jī)作為預(yù)粉磨設(shè)備。該設(shè)備的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與輥壓機(jī)相當(dāng),但投資僅為輥壓機(jī)的1/4,且工藝簡單、可靠,運(yùn)行成本低。表1為幾種中小型廠常用規(guī)格棒磨機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。?
使用棒磨機(jī)后,系統(tǒng)產(chǎn)量可提高30%～40%左右,單位電耗降低15%～20%左右,水泥的比表面積增加40～60m2/kg(混合材摻量不變)。因此,一般情況下BM1928棒磨配1-Ф2.2m的2倉圈流磨,BM2131棒磨配1-Ф2.4m的2倉圈流短磨,BM2334棒磨配2-Ф2.2m的2倉圈流短磨比較合適。但實(shí)際生產(chǎn)中由于物料粉磨特性(如粒度、易磨性等)變化、水泥品種及混合材的差異,預(yù)粉磨與終粉磨不可能非常匹配,因此,預(yù)粉磨與終粉磨之間最好采用中間倉連接,便于生產(chǎn)控制。
2)系統(tǒng)工藝為2臺(tái)不同規(guī)格的一級(jí)圈流磨。規(guī)格較小的磨機(jī)一般為Φ1.83m的球磨機(jī)。按照國家規(guī)定,這些磨機(jī)不能作為水泥的終粉磨設(shè)備,但可以采用串聯(lián)的方式進(jìn)行改造。?
但水泥的比表面積得不到提高。這種工藝與目前常用的預(yù)粉磨工藝相同,如果預(yù)粉磨不進(jìn)行改造,不僅達(dá)不到節(jié)能增產(chǎn)效果,反而會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不配套現(xiàn)象。采用棒磨機(jī)技術(shù)對(duì)預(yù)粉磨機(jī)進(jìn)行改造可以達(dá)到明顯的節(jié)能增產(chǎn)效果,主要改造磨機(jī)內(nèi)部的襯板、隔倉板、研磨體等相關(guān)部件。改造后的預(yù)粉磨研磨體裝載量較原球磨機(jī)少,但一倉的破碎能力提高很多,出預(yù)粉磨的細(xì)度(80μm)可達(dá)到50%左右。不管采用上述何種工藝,若混合材是粉煤灰等粉狀料時(shí),建議不要入預(yù)粉磨,直接入終粉磨系統(tǒng)。?
2.2磨機(jī)內(nèi)部改造措施?
不管采用哪種工藝進(jìn)行系統(tǒng)改造,進(jìn)入終粉磨物料粒度均發(fā)生很大變化,熟料粒度90%<2mm,因此球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)要進(jìn)行相應(yīng)改造。?
1)倉長、研磨體等。一倉長度需要縮短0.5～1.0塊襯板的長度,鋼球的最大直徑以Φ80mm為宜,平均球徑55～60mm;二倉選用規(guī)格為Φ20mm×25mm～Φ14mm×18mm耐磨性好的小鋼段,增加研磨體表面積,提高研磨能力,但同時(shí)要改小卸料篦板的篦縫,否則小鋼段研磨一定時(shí)間后會(huì)隨物料卸出;兩倉研磨體填充率相等或二倉高出1%～2%,襯板一倉用階梯形,二倉用小波紋形。?
2)隔倉板。采用篩分隔倉板可有效控制大顆粒物料進(jìn)入研磨倉,在此基礎(chǔ)上研磨倉采用小規(guī)格鋼段,可有效增加水泥中3～32μm顆粒的比例。目前篩分隔倉板形式較多,但需要解決好篩分與磨機(jī)通風(fēng)的矛盾。?
2.3選粉機(jī)?
可采用籠式或轉(zhuǎn)子式對(duì)原選粉機(jī)進(jìn)行改造。?
2.4通風(fēng)除塵系統(tǒng)?
除塵系統(tǒng)的改造需要根據(jù)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)、選粉機(jī)類型等具體情況而確定。籠式選粉機(jī)集選粉、除塵于一體,磨內(nèi)通風(fēng)較好,系統(tǒng)效率較高;若采用單獨(dú)的除塵系統(tǒng),需要解決好磨尾出口風(fēng)速、通風(fēng)量、排風(fēng)機(jī)風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系,防止系統(tǒng)漏風(fēng)主要是加強(qiáng)磨機(jī)出料口處的鎖風(fēng)。?
生產(chǎn)應(yīng)用效果?
甲廠為提高生產(chǎn)能力,先后采用過增加細(xì)碎機(jī)、磨機(jī)串聯(lián)、預(yù)粉磨等技術(shù)改造措施,每次都取得了相應(yīng)的效果。增加細(xì)碎機(jī)后生產(chǎn)能力達(dá)到2×15.5t/h;在此基礎(chǔ)上采用如圖2所示的半終粉磨工藝流程,生產(chǎn)能力達(dá)到2×17.5t/h;最后拆除細(xì)碎機(jī),采用如圖1所示的棒磨機(jī)作預(yù)粉磨工藝流程,生產(chǎn)能力達(dá)到2×22.0t/h。甲廠僅對(duì)工藝進(jìn)行了改造,未對(duì)磨機(jī)內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)改造,所以水泥的比表面積基本沒有增加。實(shí)行新標(biāo)準(zhǔn)后,選粉機(jī)選粉部分改用高效轉(zhuǎn)子式,隔倉板改為篩分式,篦縫8mm、篩縫1.5mm,二倉研磨體用Φ14mm～20mm耐磨性好的小鋼段,卸料篦板用30mm鋼板切割篦縫制作;加強(qiáng)磨尾出料口處的鎖風(fēng),增加磨內(nèi)通風(fēng)量。改造后系統(tǒng)產(chǎn)量2×22.5～23.0t/h,較采用細(xì)碎機(jī)時(shí)提高45%,系統(tǒng)理論電耗由36.0kWh/t降到27.5kWh/t,節(jié)電23.6%;水泥成品(80μm)篩余3%左右,比表面積335～345m2/kg,在水泥強(qiáng)度等級(jí)不變的條件下增加混合材摻量5%以上。乙廠為提高生產(chǎn)能力,采用增加細(xì)碎機(jī)降低入磨粒度,由于出窯熟料溫度高,細(xì)碎機(jī)不能滿足要求,最后購買一臺(tái)舊Φ1.83m×6.4m磨機(jī),用棒磨機(jī)技術(shù)改造為預(yù)粉磨設(shè)備,并采用如圖1的工藝系統(tǒng)。預(yù)粉磨產(chǎn)量22～24t/h,噸電耗5kWh/t,但出磨粒度較普通棒磨機(jī)細(xì),沒有>5mm顆粒,成品<80μm的顆粒達(dá)30%以上;在Φ2.2m×6.5m磨機(jī)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)未改造前,由于選粉機(jī)能力偏小,效率偏低,磨機(jī)產(chǎn)量僅達(dá)21.0t/h,比表面積290m2/kg;遂對(duì)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,產(chǎn)量最高達(dá)22.0t/h,提高50%,系統(tǒng)理論電耗由34kWh/t降到28kWh/t,節(jié)電17%;水泥成品(80μm)篩余<3%,比表面積330～335m2/kg,在水泥強(qiáng)度等級(jí)不變的條件下增加混合材摻量4%。?
結(jié)束語?
傳統(tǒng)的一級(jí)圈流短磨水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量低、能耗高,水泥的比表面積、顆粒級(jí)配等難以滿足要求,影響混合材摻量,生產(chǎn)成本高效益低,不符合國家產(chǎn)業(yè)政策要求。但通過相應(yīng)的技術(shù)改造,不僅可以大幅度提高水泥的產(chǎn)質(zhì)量,而且改善了水泥的比表面積、顆粒級(jí)配等技術(shù)指標(biāo),增產(chǎn)節(jié)能效果好,經(jīng)濟(jì)效益明顯。?