隨著我國經濟建設的快速發展,水泥工業發生了根本變革,熟料生產逐漸以新型干法替代過去的普通回轉窯和機械化立窯。他們不僅生產規模大,而且熟料強度高、質量均勻穩定。因此,一些機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備和系統工藝均存在缺陷,因此要使他們取得很好的經濟效益,必須進行必要的技術改造。?

現狀及問題?

我國目前中小型水泥廠的生料制備和水泥粉磨設備一般采用球磨機一級圈流工藝,球磨機的規格多是Ф2.2～2.4m×6.5～8.0m的2倉短磨,選粉機多為傳統的離心式或旋風式選粉機,普遍存在生產能力低、能耗高、產品質量不盡如人意,特別是實行ISO水泥檢驗標準后,問題更為突出。?

1)使用新型干法熟料后,問題就轉移到粉磨的系統工藝、主機設備及其內部結構等方面。主要表現在:1)物料(熟料)入磨粒度大、磨機長徑比小、倉數少、研磨體(鋼段)規格偏大、表面積小和耐磨性差,導致物料在磨內研磨時間短,水泥成品比表面積小(一般不超過300m2/kg)。?

2)磨機內部結構不合理,單層隔倉板對物料沒有篩分作用,水泥顆粒分布范圍寬,粉磨效率降低。?

3)選粉機選粉效率低,不能及時將3～32μm的微粉選出。雖然80μm篩余<4%,但產生的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。?

技術方案?

針對一級圈流短磨存在的技術問題,必須要對系統的工藝、主機設備的內部結構等進行改造,降低入磨粒度、增加物料的研磨時間、提高出磨物料3～32μm顆粒的比例、提高選粉機的選粉效率。?

2.1系統工藝流程的改造?

1)系統工藝為一臺或兩臺相同規格磨機的一級圈流磨。采用增加預粉磨工藝方案,在球磨機前增加一臺具有產量高、出磨物料粒度小而均勻優點的棒磨機作為預粉磨設備。該設備的主要技術經濟指標與輥壓機相當,但投資僅為輥壓機的1/4,且工藝簡單、可靠,運行成本低。表1為幾種中小型廠常用規格棒磨機的技術指標。?

使用棒磨機后,系統產量可提高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。但實際生產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,預粉磨與終粉磨不可能非常匹配,因此,預粉磨與終粉磨之間最好采用中間倉連接,便于生產控制。

2)系統工藝為2臺不同規格的一級圈流磨。規格較小的磨機一般為Φ1.83m的球磨機。按照國家規定,這些磨機不能作為水泥的終粉磨設備,但可以采用串聯的方式進行改造。?

但水泥的比表面積得不到提高。這種工藝與目前常用的預粉磨工藝相同,如果預粉磨不進行改造,不僅達不到節能增產效果,反而會出現系統不配套現象。采用棒磨機技術對預粉磨機進行改造可以達到明顯的節能增產效果,主要改造磨機內部的襯板、隔倉板、研磨體等相關部件。改造后的預粉磨研磨體裝載量較原球磨機少,但一倉的破碎能力提高很多,出預粉磨的細度(80μm)可達到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,建議不要入預粉磨,直接入終粉磨系統。?

2.2磨機內部改造措施?

不管采用哪種工藝進行系統改造,進入終粉磨物料粒度均發生很大變化,熟料粒度90%<2mm,因此球磨機內部結構要進行相應改造。?

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,但同時要改小卸料篦板的篦縫,否則小鋼段研磨一定時間后會隨物料卸出;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入研磨倉,在此基礎上研磨倉采用小規格鋼段,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通風的矛盾。?

2.3選粉機?
可采用籠式或轉子式對原選粉機進行改造。?

2.4通風除塵系統?

除塵系統的改造需要根據磨內結構、選粉機類型等具體情況而確定。籠式選粉機集選粉、除塵于一體,磨內通風較好,系統效率較高;若采用單獨的除塵系統,需要解決好磨尾出口風速、通風量、排風機風壓等參數的關系,防止系統漏風主要是加強磨機出料口處的鎖風。?

生產應用效果?

甲廠為提高生產能力,先后采用過增加細碎機、磨機串聯、預粉磨等技術改造措施,每次都取得了相應的效果。增加細碎機后生產能力達到2×15.5t/h;在此基礎上采用如圖2所示的半終粉磨工藝流程,生產能力達到2×17.5t/h;最后拆除細碎機,采用如圖1所示的棒磨機作預粉磨工藝流程,生產能力達到2×22.0t/h。甲廠僅對工藝進行了改造,未對磨機內部主要結構改造,所以水泥的比表面積基本沒有增加。實行新標準后,選粉機選粉部分改用高效轉子式,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;加強磨尾出料口處的鎖風,增加磨內通風量。改造后系統產量2×22.5～23.0t/h,較采用細碎機時提高45%,系統理論電耗由36.0kWh/t降到27.5kWh/t,節電23.6%;水泥成品(80μm)篩余3%左右,比表面積335～345m2/kg,在水泥強度等級不變的條件下增加混合材摻量5%以上。乙廠為提高生產能力,采用增加細碎機降低入磨粒度,由于出窯熟料溫度高,細碎機不能滿足要求,最后購買一臺舊Φ1.83m×6.4m磨機,用棒磨機技術改造為預粉磨設備,并采用如圖1的工藝系統。預粉磨產量22～24t/h,噸電耗5kWh/t,但出磨粒度較普通棒磨機細,沒有>5mm顆粒,成品<80μm的顆粒達30%以上;在Φ2.2m×6.5m磨機磨內結構未改造前,由于選粉機能力偏小,效率偏低,磨機產量僅達21.0t/h,比表面積290m2/kg;遂對磨內結構進行改造,產量最高達22.0t/h,提高50%,系統理論電耗由34kWh/t降到28kWh/t,節電17%;水泥成品(80μm)篩余<3%,比表面積330～335m2/kg,在水泥強度等級不變的條件下增加混合材摻量4%。?

結束語?

傳統的一級圈流短磨水泥粉磨系統產量低、能耗高,水泥的比表面積、顆粒級配等難以滿足要求,影響混合材摻量,生產成本高效益低,不符合國家產業政策要求。但通過相應的技術改造,不僅可以大幅度提高水泥的產質量,而且改善了水泥的比表面積、顆粒級配等技術指標,增產節能效果好,經濟效益明顯。?