KVM外循環水泥輥磨半終粉磨系統及其應用

王飛，康宇，鐘根，鐘永超

1 概述

水泥工業是高耗能產業，其能源成本包括燃料成本和電力成本，在總成本中的占比較高。在電力成本中，粉磨電耗成本占比約為60%～70%，因此，提高粉磨技術水平、降低粉磨電耗成本對水泥工業的發展具有重要意義[1]。

就目前水泥粉磨技術的發展趨勢來看，單獨的球磨機粉磨系統因粉磨效率低、電耗高，已經基本被淘汰，而料床粉磨裝置因粉磨效率較高，得到了普遍應用。料床粉磨的代表性裝備為輥磨和輥壓機，其中輥壓機聯合粉磨系統得到了普遍應用，輥壓機半終粉磨系統也有部分應用。

半終粉磨系統是指在粉磨系統的預粉磨階段，提前選出一部分細度符合水泥粒度要求的成品，與球磨機的成品混合成最終成品。預粉磨階段提前選出的成品沒有經過球磨機，對預粉磨設備而言是部分終粉磨制備，因此稱為半終粉磨系統。半終粉磨系統讓細度合格的產品提前離開粉磨系統，不再粉磨，從而提高了后續粉磨設備的研磨物料量，同時又減少了物料的過粉磨，使系統產量提高，粉磨電耗降低。

目前水泥粉磨應用較多的是輥壓機半終粉磨系統，但輥壓機半終粉磨系統制備的水泥，其標準稠度需水量總體上是增加的，這與輥壓機擠壓產生的顆粒多為針狀或片狀有關，半終粉磨的產品比例越大，最終混合水泥的需水量越大。為滿足水泥性能的要求，大部分已建成的水泥生產線只能通過降低半終粉磨成品的比例來改善水泥的需水性，有的直接將半終粉磨生產模式改為聯合粉磨生產模式（尤其是磨制P·O42.5水泥以及其他高熟料比例水泥時），系統產量被迫降低、粉磨電耗相應提高。

本文介紹了一種新型的水泥半終粉磨系統，該系統采用KVM外循環輥磨作為核心裝備，有效解決了水泥產品性能問題，能最大限度地將輥磨成品提前選出，使輥磨成品與球磨機成品混合均勻，有效提高了系統產量，降低了粉磨電耗。

2 KVM外循環水泥輥磨半終粉磨系統的應用

2.1 系統工藝流程

我公司有一條KVM外循環輥磨水泥生產線，采用由“KVM26.3-P外循環輥磨＋φ 3.8m×14.5m球磨機+V型選粉機+三分離精細選粉機”組成的共用一套精細選粉機的雙圈流半終粉磨系統，系統工藝流程如圖1所示。

來自配料站的物料首先進入KVM外循環輥磨機，經輥磨研磨過的物料經V型選粉機分選后，細粉被帶入三分離選粉機進一步分選，粗粉返回輥磨再粉磨；經三分離選粉機分選后的細粉為成品，中粗粉進入中粗粉小倉（小倉內物料可分別進入輥磨和球磨，根據外循環輥磨與球磨機的運行工況調節分料量），粗粉直接返回輥磨進行循環粉磨；球磨機采用閉路磨形式，經球磨機研磨過的物料進入三分離選粉機的上撒料裝置，與外循環輥磨磨制的、進入三分離選粉機的細粉一起進入精細選粉機進行分選，分選出的混合水泥成品經袋收塵器收集后入水泥庫。

該系統除采用KVM外循環輥磨作為預粉磨裝置外，預粉磨外循環輥磨還與球磨機共用一套精細選粉系統，一定程度上減少了設備和土建投資。同時，外循環輥磨和球磨制備的細粉同時進入三分離精細選粉機進行分選，使兩股粉料充分混合，避免了傳統半終粉磨系統前后兩部分產品因性能差異大、后段工序混料不均導致水泥質量出現波動等情況的出現。

另外，出球磨機物料通過提升機、斜槽進入共用選粉機。斜槽分兩路，一路正常通往共用精細選粉機，預留一路直接通往水泥成品收塵器下方的斜槽，預留球磨機開路運行的方式。

2.2 系統主要設備

圖1 KVM外循環輥磨半終粉磨系統工藝流程圖

表1 KVM外循環水泥輥磨半終粉磨系統主要生產指標（比表面積≥350m2/kg）

表2 KVM外循環輥磨系統磨制的水泥成品性能指標（連續3d生產的水泥綜合樣品）

該系統主要由KVM外循環輥磨、V型選粉機、三分離共用精細選粉機、球磨機、袋收塵器及排風機等設備組成，其核心裝備為KVM26.3-P外循環輥磨、球磨機、共用精細選粉機。KVM外循環輥磨采用獨立加壓、高比壓的設計方案，磨盤轉速也較普通內循環輥磨高；采用優化的溝槽形襯板及輪胎型磨輥，通過擠壓力與剪切力對物料實施高效研磨。采用中心喂料的方式，在離心力作用下將磨輥研磨后的物料從磨盤邊緣甩出，由刮料板將物料從輥磨磨盤邊緣下方的排料口排出，再通過輸送設備喂入選粉系統。

該系統采用切削、擠壓的粉磨機理，與傳統輥壓機研磨機理相比，出輥磨物料分散性好，有利于物料后續的選粉分級，選粉系統可以實現高料氣比操作，有效降低了系統用風量，不同程度降低了選粉設備的規格，有助于實現系統整體的降本增效。

3 系統運行情況

來自配料站的物料喂入外循環輥磨，以半終粉磨的方式運行，系統通過控制選粉風量、補風閥開度和共用精細選粉機選出的中粗粉回輥磨的物料量，通過調節輥磨本身參數，實現輥磨的穩定運行。系統投產后，磨機振動值大致穩定在0.5～1.2mm/s，磨制的水泥成品細度、比表面積、需水量等較為穩定。與輥壓機半終粉磨系統相比，KVM外循環輥磨系統磨制的水泥成品需水量大幅降低，輥壓機半終粉磨系統水泥成品標準稠度需水量一般在27%～31%，KVM外循環輥磨系統磨制的水泥成品標準稠度需水量約為26%，與球磨機磨制的水泥相當。

表1為該水泥輥磨半終粉磨系統的主要生產指標，表2為水泥成品的性能指標。

從表1、表2中的數據可以看出，KVM外循環輥磨系統磨制P·O42.5水泥，比表面積控制在≥350m2/kg時，水泥產量為175～190t/h，水泥粉磨系統電耗為26～27kW·h/t；水泥強度、需水量、凝結時間、安定性等均能滿足使用要求。與輥壓機聯合粉磨系統相比，該輥磨系統水泥標準稠度需水量表現更優（老線輥壓機聯合粉磨系統水泥標準稠度需水量～27%）。

KVM外循環輥磨磨制的水泥標準稠度需水量更優的原因可能是，外循環輥磨對物料施加的切削、擠壓研磨作用，使出輥磨物料顆粒球形度相對較高。而輥壓機純擠壓研磨的物料顆粒多呈針片狀或柱狀，若在球磨機里通過較快、整形程度不夠，可能會導致水泥需水量偏大。外循環輥磨系統研究結果顯示，從外循環輥磨直接選出的成品，其顆粒形貌、需水量可以與球磨機產品媲美[2]，系統投產后，此研究結果得到了有效驗證[2]。

4 結語

本文介紹了一種共用精細選粉機的KVM外循環水泥輥磨半終粉磨系統及其應用情況，外循環輥磨系統產量、電耗均可與輥壓機半終粉磨系統相媲美，優于一般的聯合粉磨系統，且水泥成品的需水量較低，具有明顯的優勢。該系統的成功投運，不僅解決了目前半終粉磨系統水泥產品的性能問題，也有利于系統的提產降耗，為新建的水泥磨系統及現有水泥磨系統的改造提供了一種新的技術方案。