前言

水泥生產(chǎn)企業(yè)是用電大戶，而水泥粉磨又是水泥生產(chǎn)中用電最多的環(huán)節(jié)，其電耗約占整個(gè)水泥生產(chǎn)45%左右。目前，我公司水泥制成電耗仍然高居38kWh/t左右。因此，降低水泥粉磨電耗、減少環(huán)節(jié)污染和降低生產(chǎn)成本勢(shì)在必行。

在雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中，主要對(duì)水泥細(xì)度或比表面積做功的設(shè)備是輥壓機(jī)和水泥磨，分選設(shè)備主要是V型選粉機(jī)和O-SEPA選粉機(jī)。因此，研究水泥粉磨提產(chǎn)降耗，歸根結(jié)底就是研究輥壓機(jī)和水泥磨的做功能力，與V型選粉機(jī)和O-SEPA選粉機(jī)分選效率。這四者環(huán)環(huán)相扣，相互影響和制約。無(wú)論輥壓機(jī)和水泥磨的粉磨能力強(qiáng)與弱，只要V型選粉機(jī)和O-SEPA選粉機(jī)不能及時(shí)將合格粉料分選出來(lái)，則都是做無(wú)用功。反過(guò)來(lái)，無(wú)論選粉機(jī)的選粉效性能多好，如果輥壓機(jī)和水泥磨的粉磨太差，其生產(chǎn)能力也不可能高。因此，輥壓機(jī)和水泥磨的粉磨能力是水泥粉磨系統(tǒng)提產(chǎn)降耗的主要因素，V型選粉機(jī)和O-SEPA選粉機(jī)分選效率是水泥磨粉磨的直接因素，而系統(tǒng)風(fēng)機(jī)是間接因素。當(dāng)然，無(wú)論是主要因素，直接因素還是間接因素，在整個(gè)過(guò)程中，其能量的轉(zhuǎn)換都必然遵循能量守恒定律。我們只要循著減少甚至避免無(wú)用功，提高有用功，則提產(chǎn)降耗的工作自然就做好了。

一、水泥磨系統(tǒng)現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

入磨物料粒度R900=5%，R80=44%，R45=55%，平均粒徑約0.159mm，比表面積約150m2/kg，出磨比表面積約205m2/kg，出磨R80約15%，水泥磨平均每米增加比表面積4.58205m2/kg，主電機(jī)運(yùn)行電流約205A，水泥磨PO.42.5臺(tái)時(shí)產(chǎn)量約170t/h，水泥成品R45為12%左右，研磨體裝載量220噸，一倉(cāng)填充率30.5%，二倉(cāng)填充率31%，一倉(cāng)研磨體平均球徑26.6mm；輥壓機(jī)運(yùn)行電流約38A，輥縫40mm；輥壓機(jī)出口R80為21%，0.9mm篩余59%；水泥制成電耗約38kWh/t。存在的主要問(wèn)題是水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量低，粉磨電耗高。

二、水泥磨提產(chǎn)降耗分析與解決

影響水泥磨的生產(chǎn)能力的因素很多，主要有粉磨物料的種類、粒度大小、物理性質(zhì)的產(chǎn)品細(xì)度；生產(chǎn)方法和流程；磨機(jī)及主要部件的性能；研磨體填充率及級(jí)配；喂料形式、磨機(jī)的操作方法、物料在磨內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況等。但針對(duì)特定的生產(chǎn)企業(yè)，這些因素基本穩(wěn)定不變。

2.1 由磨機(jī)的生產(chǎn)能力經(jīng)驗(yàn)公式推算磨機(jī)產(chǎn)量

式中  Q—磨機(jī)生產(chǎn)能力，t/h；

      N—磨機(jī)所需功率，N=0.148GD₀nK（G為研磨體裝載量，n為磨機(jī)轉(zhuǎn)速，K約為1.27）

      q—單位功率生產(chǎn)能力，kg/(h•kW)；

      a—流程系數(shù)，開路取1.0，閉路取1.15～1.5；

對(duì)于特定的生產(chǎn)企業(yè)，以上這些相關(guān)的參數(shù)一般保持穩(wěn)定狀態(tài)，而磨機(jī)產(chǎn)量發(fā)生變化，主要是入磨顆粒大小、易磨性以及產(chǎn)品要求粒度變化所引起。當(dāng)入磨粒度發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)按粒度校正系數(shù)_d進(jìn)行修正。

_d=Q₁/Q₂=（d₂/d₁）^x。

式中 d₂—當(dāng)生產(chǎn)能力為Q₂時(shí)的喂料粒度，以80%通過(guò)的篩孔表示；d₁當(dāng)生產(chǎn)能力為Q₁時(shí)的喂料粒度，以80%通過(guò)的篩孔表示；_d—入磨粒度修正系數(shù)，x=0.1～0.25 主要與物料特性、成品細(xì)度、粉磨條件等有關(guān)，開路磨、硬度大的石灰石取高值，棒球磨一般取低值。

則：

Q₂= Q₁/（d₂/d₁）^x

根據(jù)以往所取入磨顆粒分析，目前公司水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為740r/min時(shí)，入磨顆粒80%通過(guò)的篩孔d₁為0.23mm，比表面積約140m²/kg，P.O42.5產(chǎn)量約為175t/h，考慮熟料硬度和易磨性比石灰石差，水泥產(chǎn)品細(xì)度比生料細(xì)度，故x取中值0.2。如果我們能力能將d₂控制到0.1mm（0.08mm），甚至更低的水平，則水泥磨產(chǎn)量將增加為：

Q₂=Q₁/（d₂/d₁）^x=175（0.1/0.23）^0.2=206.7t/h

Q₃=Q₁/（d₃/d₁）^x=175（0.08/0.23）^0.2=216.2t/h

要將水泥磨產(chǎn)量提高到206.7t/h，就需要使入磨粒度由目前的80%小于0.23mm降低到80%小于0.1mm，而要降低入磨粒度，主要依靠輥壓機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)由V型選粉機(jī)來(lái)輔助完成，這和水泥磨粉磨做功前移到輥壓機(jī)，提高水泥磨系統(tǒng)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量的理論是一致的。通過(guò)輥壓機(jī)出口物料顆粒分析，其中0.08mm篩余為79.51%。而循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為740r/min時(shí)，0.08mm篩余為44.12%。假設(shè)V型選粉機(jī)能將0.08mm以下的顆粒全部分選出來(lái)，入磨顆粒只有20%以內(nèi)的顆粒大于0.08mm，要使水泥磨產(chǎn)量達(dá)到206.7t/h，則通過(guò)輥壓機(jī)的物料量為：

206.7*0.8=X*（1-0.7951）

X=807（t/h）

2.2 磨機(jī)研磨體級(jí)配對(duì)磨機(jī)產(chǎn)能的影響

   根據(jù)我國(guó)水泥行業(yè)修正后的拉祖莫夫公式，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)磨機(jī)研磨體級(jí)配計(jì)算公式計(jì)算我公司研磨體級(jí)配的最大球徑和平均球徑：

式中_大、_平---最大和平均鋼球直徑，mm；

     ---入磨顆粒95%通過(guò)的篩孔，mm；

     f---磨機(jī)單位容積物料通過(guò)量影響系數(shù)，根據(jù)磨機(jī)每小時(shí)單位容積通過(guò)量計(jì)算結(jié)果查表，約為1.05；

K---物料的易磨性系數(shù)，熟料約0.82。

從研磨體級(jí)配計(jì)算公式中f的表述可以看出，磨機(jī)產(chǎn)量或循環(huán)負(fù)荷越高，要求的最大研磨體和平均球徑越大。反過(guò)來(lái)，如果要求提高磨機(jī)產(chǎn)量，則應(yīng)適當(dāng)提高研磨體的直徑或者降低入磨物料顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)。

三、研磨體球徑影響水泥產(chǎn)量的實(shí)際生產(chǎn)案例

1、洛陽(yáng)某水泥，入磨比表面積約180m²/kg，一倉(cāng)研磨體裝載量51噸，填充率為約30%，其中Ф40mm10噸，Ф30mm20mm噸，Ф25mm18噸，Ф20mm3噸。二倉(cāng)研磨體裝載量為169噸，填充率約為31.5%，平均球徑15.23mm。因其入磨比表面積約180 m²/kg，因此其入磨顆粒較小，因此，其最大球徑為Ф40煤磨，然而其平均球徑為29.6mm，但是其水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到210t/h。

2、浙江某水泥公司入磨物料顆粒R80篩余38%～45%，R45篩余55%～61%，比表面積約160 m²/kg，出磨比表面積200～210 m²/kg（與我公司數(shù)據(jù)比較接近）。通過(guò)在一倉(cāng)適當(dāng)增加Ф60mm的大球，同時(shí)將平均球徑從27.5mm提高到33mm，使磨機(jī)的研磨能力由原來(lái)的4.0 m²/kg/m，提高到8.0 m²/kg/m，其水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量從原來(lái)的165t/h提高到了198t/h。再加上該公司對(duì)輥壓機(jī)及V型選粉機(jī)的修復(fù)，使水泥磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力達(dá)到了210t/h～220t/h。

3、黔桂某水泥公司2號(hào)水泥磨一倉(cāng)填充率約29%，研磨體平均球徑一度提高到33mm；二倉(cāng)研磨體填充率約31%，研磨體平均球徑約18.5mm。其PO.42.5水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到200～210t/h。

四、輥壓機(jī)提產(chǎn)降耗分析與解決

4.1 根據(jù)輥壓機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算公式

Q=3600LSuρ

式中 Q---輥壓機(jī)生產(chǎn)能力，t/h；

     L---輥?zhàn)娱L(zhǎng)度，m；

     S---最小輥縫，m,S=K_S*D,K_S為輥縫系數(shù)，生料原料取0.02～0.3，水泥熟料取0.016～0.024，D為輥?zhàn)又睆剑蟮肧=0.027～0.041mm；

     u---輥?zhàn)拥膱A周速度，1.6m/s；

     ρ---產(chǎn)品料餅密度，t/m³。生料2.3 t/m³,熟料2.5t/m³.

公司輥壓機(jī)的通過(guò)能力若要使輥壓機(jī)的額定通過(guò)能力為458～623t/h。若要使輥壓機(jī)保持現(xiàn)在輥壓效果情況下，通過(guò)能力提高到滿足水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，則輥壓機(jī)的通過(guò)能力應(yīng)為807t/h，則輥縫應(yīng)增大到

S=Q/（3600Luρ）=807/（3600*1*1.6*2.5）=56（mm）

從計(jì)算結(jié)果看，要使水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到206.7t/h，在保持目前水泥磨機(jī)研磨體級(jí)配和填充率情況下，輥壓機(jī)的運(yùn)行輥縫要求達(dá)到56mm，而輥壓機(jī)的輥縫報(bào)警上限為60mm，輥壓機(jī)雖然可以滿足要求，但已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)，且如此大的輥縫必然導(dǎo)致循環(huán)提升機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，不可取。因此，需要從提高輥壓機(jī)的碾壓效率來(lái)提高輥壓機(jī)產(chǎn)品細(xì)顆粒的來(lái)滿足水泥磨提產(chǎn)的要求。

4.2 根據(jù)輥壓機(jī)單位電耗計(jì)算輥壓機(jī)的有效通過(guò)能力

按輥壓機(jī)運(yùn)行電流38A計(jì)算，輥壓機(jī)運(yùn)行功率為

38*2*10*1.732*0.88=1158kWh

根據(jù)相關(guān)資料介紹的輥壓機(jī)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)，輥壓機(jī)碾壓熟料是單位電耗一般為3.5～4.0kWh/t，那么在公司輥壓機(jī)運(yùn)行電流為38A左右，輥壓機(jī)的有效碾壓能力為：

Q_實(shí)=1158/3.5=325（t/h）

Q_實(shí)=1158/4.0=289.5（t/h）

由輥壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行輥縫為40mm，計(jì)算輥壓機(jī)通過(guò)能力為：

      Q_輥縫=3600*S*u*ρ=3600*0.4*1.6*2.5=576（t/h）

因此有：Q_功率/Q_輥縫=325/576=0.56（289.5/576=0.50）

而且輥壓機(jī)運(yùn)行電流與額定電流之比為38/63=0.6，在這種運(yùn)行狀況下，循環(huán)提升機(jī)（最大提升能力1000t/h）的運(yùn)行電流為300A左右，達(dá)到額定電流的75%，且現(xiàn)場(chǎng)輥縫也較大。因此可以確定，輥壓機(jī)中物料的實(shí)際通過(guò)至少為576t/h。

從以上計(jì)算結(jié)果看，輥壓機(jī)的做功效率不足60%，出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要可能有如下原因：

1、輥壓機(jī)碾壓時(shí)產(chǎn)生的邊緣效應(yīng)非常嚴(yán)重，導(dǎo)致做功效率低；

2、輥壓機(jī)側(cè)擋板漏料嚴(yán)重，（或?qū)嶋H輥縫比顯示小得多，但從循環(huán)提升機(jī)的運(yùn)行電流可以否定）；

3、穩(wěn)重倉(cāng)內(nèi)細(xì)顆粒多，且粗細(xì)顆粒分布嚴(yán)重不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)生離析現(xiàn)象嚴(yán)重，從而使輥壓機(jī)喂料顆粒一端粗，一端細(xì)。而細(xì)顆粒側(cè)因含氣量多，流速增快，未達(dá)到碾壓效果。

4.3 處理思路

1、 檢查修復(fù)輥壓機(jī)側(cè)擋板，使其間隙≤2mm；

2、 提高V-選的選粉效率，減少返回穩(wěn)重倉(cāng)的細(xì)顆粒物料；

3、合理調(diào)整穩(wěn)重倉(cāng)新鮮物料的落料位置，恢復(fù)穩(wěn)重倉(cāng)內(nèi)散料盤，使粗細(xì)物料分布更加均勻，防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象；

當(dāng)然，輥壓機(jī)的輥?zhàn)幽p、工作壓力、邊緣效應(yīng)、喂料中細(xì)顆粒的多少等都會(huì)影響輥壓機(jī)做功效果。要保證輥壓機(jī)的正常工作能力，不但要維護(hù)好輥壓機(jī)的輥?zhàn)雍蛡?cè)擋板，防止或減少邊緣效應(yīng)產(chǎn)生，同時(shí)還必須保證V型選粉機(jī)的選粉效率，是合格粉料及時(shí)送入水泥磨，否則，過(guò)多的細(xì)料循環(huán)不但增大輥壓機(jī)的負(fù)荷，產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

使物料流速增大，邊緣效應(yīng)增大，導(dǎo)致輥壓機(jī)擠壓效率大大降低。如能將輥壓機(jī)的做功效率由目前的56%提高到80%（保持輥壓機(jī)輥縫不大于40mm的情況下），則輥壓機(jī)出口0.08mm以內(nèi)的顆粒含量將達(dá)到21%*80/56=30%，0.08mm以內(nèi)的顆粒小時(shí)產(chǎn)量將從現(xiàn)在的576*21%=121t/h，提高到576*30%=172t/h；0.045mm的顆粒小時(shí)流量將從目前的170*0.39=66.3t/h，提高到172*（0.39/0.56）=119.8t/h，比例將從39%提高到55.7%，比原來(lái)提高42.8%。這樣的入磨物料，已接近目前公司水泥磨出磨物料的顆粒細(xì)度。

因此，水泥磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可提高30%～40%，僅以入磨顆粒0.08mm占80%計(jì)算，水泥磨的產(chǎn)量也至少可提高到215t/h左右。

五、根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量核算水泥磨系統(tǒng)生產(chǎn)能力及風(fēng)機(jī)電耗

水泥磨系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量280000m³/h，主排風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量265000 m³/h，成品袋收塵器和O-SEPA選粉機(jī)（最大喂料量630t/h）額定通風(fēng)量210000 m³/h，其通風(fēng)量在系統(tǒng)中最小，因此可通過(guò)其風(fēng)量來(lái)進(jìn)行產(chǎn)量核算。由于水泥成品袋收塵器參數(shù)要求入口粉塵濃度≤1300g/m³，則袋收塵器對(duì)水泥成品最大處理能力為：

Q=210000*1.3=273（t/h）

    因此，成品袋收塵器和O-SEPA選粉機(jī)的通風(fēng)量能夠滿足系統(tǒng)提產(chǎn)的要求。另外，如果按照設(shè)備參數(shù)要求控制成品袋收塵器的阻力小于1700Pa，O-SEPA選粉機(jī)設(shè)備阻力控制小于1700Pa，O-SEPA選粉機(jī)入口負(fù)壓控制為-200Pa，則主排風(fēng)機(jī)入口控制負(fù)壓應(yīng)為3800Pa左右，通風(fēng)量為210000m³。根據(jù)風(fēng)機(jī)功率計(jì)算公式計(jì)算，此時(shí)主排風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流約為22A（功率約325kWh）。而實(shí)際運(yùn)行中，主排風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓為5200Pa左右，運(yùn)行電流為39A左右（功率約585kWh），實(shí)際運(yùn)行電耗每小時(shí)比理論計(jì)算多用260 kWh，折合噸水泥電耗多電約1.44 kWh/t。

六、目前公司水泥磨系統(tǒng)需要開展如下工作

1、必須保證V型選粉機(jī)和OSEP選粉機(jī)的選粉效率，盡可能減少循環(huán)負(fù)荷，從而減少或避免輥壓機(jī)和水泥磨的無(wú)用功，提高粉磨效率。

2、根據(jù)水泥磨研磨體級(jí)配計(jì)算結(jié)果來(lái)指導(dǎo)調(diào)整磨機(jī)目前的研磨體，使之與入磨的顆粒和產(chǎn)量相匹配，從而提高水泥磨的粉磨能力。

3、V型選粉機(jī)喂料進(jìn)行改造，降低物料流速、提高分散度，從而提高分選效率，減少進(jìn)入輥壓機(jī)的物料的離析和邊緣效應(yīng)現(xiàn)象，降低輥壓機(jī)物料流速。

3、合理調(diào)整穩(wěn)重倉(cāng)新鮮物料的落料位置，恢復(fù)穩(wěn)重倉(cāng)內(nèi)散料盤，使粗細(xì)物料分布更加均勻，防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象；

4、解決OSEPA選粉機(jī)靜葉片通風(fēng)不良現(xiàn)象，提高其選粉效率，減少水泥磨的循環(huán)負(fù)荷和過(guò)粉磨現(xiàn)象，從而提高水泥磨的粉磨效率。同時(shí)降低設(shè)備阻力，從而降低風(fēng)機(jī)電耗。

5、加強(qiáng)輥壓機(jī)的維護(hù)，特別是輥壓機(jī)側(cè)擋板的間隙，應(yīng)按設(shè)備安裝說(shuō)明控制在2mm以內(nèi)，減少物料短路和輥壓機(jī)做功的邊緣效應(yīng)。

6、減少成品袋收塵器漏風(fēng)、降低設(shè)備阻力，從而降低排風(fēng)機(jī)運(yùn)行電耗，同時(shí)提高和保證O-SEPA選粉機(jī)的有效通風(fēng)量。

綜上所述，如各項(xiàng)工作均順利開展和完成后，則公司水泥磨粉磨P.O42.5水泥時(shí)，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可以達(dá)到220t/h，甚至更高的水平，而水泥制成電耗將由目前的38 kWh/t降低到29 kWh/t左右，甚至更低。

七、實(shí)踐驗(yàn)證

2017年對(duì)水泥磨系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造：
1、O-sepa選粉機(jī)入口喂料均勻性改造；
2、O-sepa選粉機(jī)動(dòng)葉片處理；
3、O-sepa選粉機(jī)一次風(fēng)進(jìn)口進(jìn)行降阻改造；

4、V選喂料口增加粉料板改造。

通過(guò)上述改造后，水泥磨O-sepa選粉機(jī)的選粉效率從原來(lái)的45%左右提高的65%左右，水泥成品細(xì)度保持45微米篩余15%左右的情況下，粉磨PO42.5時(shí)水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由原來(lái)的175t/h左右提高到200t/h左右。

2019年以來(lái)，由于成品水泥45微米篩余控制到7%左右，水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量又降低到175t/h左右。2019年4月對(duì)V選入口溜槽進(jìn)行技改后，使入磨物料比表面積從140m2/kg左右提高到170m2/kg，在水泥磨研磨體填充率同比2017年降低約10%的情況下，水泥磨臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)到205t/h。水泥工序電耗降低約6kWh/t。

作者：熊會(huì)思，熊然

來(lái)源：《中國(guó)建材工業(yè)出版社》

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