聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中磨機(jī)的優(yōu)化改造

張益闊，王良勇，李建兵，朱鵬飛，陳 峰

1洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽 471039

3攀枝花瑞達(dá)水泥有限公司 四川攀枝花 617000

4中信重工機(jī)械股份有限公司 河南洛陽 471039

R D 水泥有限公司水泥生產(chǎn)線采用 170-80 輥壓機(jī)+V 型選粉機(jī)+?3.5 m×11.5 m 水泥磨+動態(tài)選粉機(jī)的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。輥壓機(jī)功率為 2×800 kW，V 型選粉機(jī)型號為 Vx6817，水泥磨功率為2 000 kW，磨機(jī)轉(zhuǎn)速為 16.6 r/min，O-S 選粉機(jī)型號為 N2500。生產(chǎn) P.O 42.5R 水泥，原系統(tǒng)產(chǎn)量為 85～ 90 t/h，成品比表面積為 360±15 m2/kg，系統(tǒng)電耗約為34 kW·h/t。

為了提高水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量，降低電耗，改善水泥成品質(zhì)量，該公司對水泥磨進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 水泥磨優(yōu)化改造

1.1 筒體襯板

優(yōu)化前筒體襯板如圖 1 所示。一倉采用溝槽階梯襯板，其有效長度為 3.15 m，溝槽階梯襯板有磨損，階梯的高度差和溝槽可進(jìn)一步優(yōu)化；二倉采用小波紋襯板+4 圈活化襯板，小波紋襯板厚度為 75 mm，降低了有效內(nèi)徑，增加了電耗，活化襯板磨損嚴(yán)重，排列方式可進(jìn)一步優(yōu)化。

圖1 優(yōu)化前的筒體襯板Fig.1 Shell liner before optimization

優(yōu)化后的筒體襯板如圖 2 所示。一倉仍采用溝槽階梯襯板，階梯的高度差決定了襯板的提升能力，溝槽的波紋兼顧研磨作用。優(yōu)化后襯板的階梯高度差為100 mm，溝槽的半徑為R20 mm，深度為 10 mm，提高了襯板的提升和研磨效率，可更好地發(fā)揮一倉以細(xì)碎為主、研磨為輔的作用。二倉為小波紋襯板+5 圈活化襯板。小波紋襯板的波紋重新設(shè)計，波峰波谷高度差為 15 mm，盡可能地增大研磨面積，以提高二倉的研磨效率，增強(qiáng)研磨能力。考慮研磨體填充率為30%，活化襯板高度為 750 mm，環(huán)數(shù)增加至 5 圈，重新排列活化襯板的安裝位置 (見圖 3)，每一圈的活化襯板交錯排列，可更好地發(fā)揮研磨體的粉磨能力，最大程度消除研磨死區(qū)；合理設(shè)計活化襯板的過料面積，將靠近筒體外圓高度為 150 mm的部分設(shè)計成盲板，可有效控制物料在磨內(nèi)的研磨時間，提高磨機(jī)研磨效率和物料的磨細(xì)程度，降低循環(huán)負(fù)荷，從而提高產(chǎn)量、降低電耗[1-2]。

圖2 優(yōu)化后的筒體襯板Fig.2 Shell liner after optimization

優(yōu)化改造后磨內(nèi)布置如圖 3 所示。一倉有效長度縮短為 2.9 m，由于進(jìn)料裝置增加了返料板，增加了一倉的有效研磨長度，且磨機(jī)的進(jìn)料比表面積在 200 m2/kg 以上，不需要太多的沖擊粉碎，因此可將更多的空間向具有磨細(xì)作用的二倉偏移，以提高磨機(jī)的整體研磨能力。

圖3 優(yōu)化改造后的磨內(nèi)布置Fig.3 Layout inside mill after optimization

由于物料在進(jìn)入磨機(jī)前經(jīng)過了輥壓機(jī)和 V 型選粉機(jī)，粒度較細(xì)，研磨體直徑較小，因此，筒體襯板均采用超薄襯板，既降低了襯板質(zhì)量，又增加了筒體有效內(nèi)徑，在填充率一定的情況下，料面降低，可以增大隔倉裝置的中心環(huán)，進(jìn)而改善磨內(nèi)通風(fēng)。

1.2 隔倉裝置

原隔倉裝置是料流與氣流混合在一起，易出現(xiàn)沖料現(xiàn)象，造成二倉前段出現(xiàn)無料的粉磨盲區(qū)。優(yōu)化后的隔倉裝置采用氣料分離式雙隔倉，如圖 4 所示。雙隔倉可將料流和氣流分開，分別由不同的通道通過中間隔倉裝置，改變了常規(guī)球磨機(jī)內(nèi)部氣流與料流混合的現(xiàn)狀，增加了二倉的有效破碎研磨長度，延長了物料研磨時間，提高了磨機(jī)的粉磨效率，可使系統(tǒng)磨內(nèi)風(fēng)量調(diào)整更加便利，加大了磨內(nèi)通風(fēng)量，降低了物料的出磨溫度，改善了水泥的品質(zhì)。

圖4 優(yōu)化后的氣料分離式雙隔倉Fig.4 Air-charge segregating dual diaphragm after optimization

結(jié)構(gòu)方面，在考慮研磨體填充率與料面的情況下，盡可能增大中心圓的直徑，隔倉兩側(cè)采用篦板，篦縫寬度為 6 mm，通孔率為 7.8%，兩側(cè)篦板的通孔率保持一致，可改善隔倉截面通風(fēng)，降低通風(fēng)阻力和中心圓處風(fēng)速。物料流動方向安裝有閘板，現(xiàn)場可根據(jù)粉磨工藝及物料特性等來控制物料的流速，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

1.3 出料篦板

原出料篦板為篩板外加鑄件邊框的防堵型篦板，篦縫為 5～ 8 mm，此種篦板雖有防堵效果，但磨尾的粗顆粒物料與鋼段會從篦板之間的縫隙中進(jìn)入到選粉機(jī)，再進(jìn)入磨機(jī)一倉。

將出料篦板優(yōu)化升級為壓條與篩板的組合，如圖5 所示。篩板篦縫寬度為 4 mm，通孔率為 15%，將篩板用壓板壓在篦板架上，同時可堵住篩板之間的縫隙，避免磨尾的粗顆粒物料與鋼段從縫隙中進(jìn)入到選粉機(jī)后再進(jìn)入一倉。在保證通孔率的前提下，將靠近筒體最外圈高度為 300 mm的部分設(shè)計為盲板形式的鑄件襯板，有助于抑制物料流速，延長物料在磨內(nèi)的研磨時間，提高研磨效率。

圖5 優(yōu)化后的出料篦板Fig.5 Discharge grate plate after optimization

1.4 研磨體級配

磨機(jī)是通過襯板將能量傳遞給研磨體，研磨體在運(yùn)動中對物料進(jìn)行磨細(xì)與整形，合理的研磨體級配對提高粉磨效率和節(jié)能降耗有著重要作用。

由于對磨內(nèi)襯板、隔倉裝置和出料篦板進(jìn)行了優(yōu)化，使得研磨效率提高，因而可適當(dāng)減少研磨體填充量，將一倉和二倉的填充率由 28% 降至 22%，降低了磨機(jī)負(fù)荷，進(jìn)而降低了電耗。優(yōu)化前后研磨體級配如表 1 所列。

表1 優(yōu)化前后研磨體級配Tab.1 Size proportion of grinding media before and after optimization

優(yōu)化前水泥成品中 -3 μm的細(xì)粒級含量約為20%，有時甚至達(dá)到 25%，細(xì)粒級含量高會影響水泥質(zhì)量。因此技術(shù)改造加大了一倉和二倉的平均球徑，一倉和二倉的平均球徑分別由優(yōu)化前的 27.00、12.98 mm 增加到 28.96 和 14.42 mm；一倉中?40 mm的鋼球由 2 t 增加至 5 t，相應(yīng)地減少了一部分小球。因?yàn)槭炝弦啄バ暂^差，因此提高一倉對熟料和其他粗顆粒的處理能力，可避免出現(xiàn)選擇性磨細(xì)現(xiàn)象；二倉中不再裝?10 mm×10 mm的鋼段，可避免出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象[3]。

2 優(yōu)化改造結(jié)果

優(yōu)化改造后，磨內(nèi)通風(fēng)得到了改善，水泥成品溫度有一定降低，水泥成品中 -3 μm的細(xì)粒級含量降為10% 左右，粒徑分布趨于合理，質(zhì)量得到改善。P.O 42.5R 水泥的系統(tǒng)產(chǎn)量提高到 105～ 110 t/h，比表面積為 360±15 m2/kg，系統(tǒng)電耗約為 32 kW·h/t，提產(chǎn)降耗效果明顯。

3 結(jié)語

(1) 優(yōu)化水泥磨筒體襯板和活化襯板的結(jié)構(gòu)，以控制物料流速，提高研磨效率，降低粉磨電耗。

(2) 對料風(fēng)分離式隔倉裝置在結(jié)構(gòu)與工藝上都進(jìn)行了優(yōu)化，料流和氣流分開，使得整個工藝系統(tǒng)調(diào)整磨內(nèi)風(fēng)量更加便利，二倉有效研磨長度增加，有助于改善通風(fēng)，增加系統(tǒng)產(chǎn)量。

(3) 出料篦板采用壓條與篩板的組合，既能防堵，又可提高通孔率，避免磨尾的粗顆粒物料與鋼段從縫隙中進(jìn)入到選粉機(jī)后再進(jìn)入一倉。

(4) 研磨體級配對系統(tǒng)的產(chǎn)量和成品的質(zhì)量有著非常重要的影響，合理的研磨體級配可提高粉磨效率，改善水泥成品質(zhì)量。