热工标定在水泥磨系统工艺诊断的实践

热工标定在水泥磨系统工艺诊断的实践

陈博文

华润水泥技术研发有限公司 ，广东省广州市 510460

摘要：热工标定在水泥行业窑系统应用较广且对生产指导意义较大。窑系统热工标定通过对系统气体成分、风量、温度、压力、含尘等测量进行物料平衡、能量平衡的计算，从而发现窑系统存在的问题，精准化指导工艺优化。目前水泥磨系统普遍存在工艺管理粗放、工序电耗差异大、系统优劣评估难的问题，本文结合水泥磨生产实况，运用窑系统热工标定的思路与现场取样分析对水泥磨系统进行评估。诊断系统存在的问题，指导现场生产，达到提产降耗的目的。

（摘要内容要五号，楷体，加粗，篇幅100～300字。短文可不写摘要。摘要应具有独立性和自含性，不应出现图表、冗长的数学公式和非公知公用的符号、缩略语。）

关键词：水泥磨；热工标定；工艺诊断；提产降耗；

中图分类号：分类号一；分类号二 文献标志码：A

前言

水泥磨系统是水泥制造的最后工序，亦是耗电量最多的工序。相对与日益完善的预分解窑，水泥生产工序电耗却居高不下。20世纪80年代以来，行业重点关注粉磨技术的改进。多侧重工艺流程与设备的更新换代，以逐步实现挤压粉磨代替冲击粉磨，达到“无球化”生产水泥。从最初的单纯的冲击粉磨球磨机开闭路系统，到引入挤压粉磨设备辊磨做物料预处理的的预粉磨系统，再到辊磨单独完成一定粒径范围粉磨工作的混合粉磨系统、联合粉磨系统，接着到辊磨完成部分成品的半终粉磨系统，最后完全由辊磨独立完成水泥粉磨工作的终粉磨系统。其中辊压机终粉磨能耗最低。1987年德国伯力休斯、洪堡公司以及克拉斯塔尔大学等单位开始对水泥终粉磨进行一系列的实验研究。他们发现采用辊压机终粉磨生产水泥与钢球磨机相比，在水泥比表面积和三氧化硫含量基本相同的条件下，水泥产品性能存在需水量增高、凝结时间缩短和早期强度下降三大问题。^[1]介于对水泥产品性能的考虑，目前国内水泥磨系统主流为辊压机联合粉磨及半终粉磨系统，且辊压机联合粉磨系统居多。国内对水泥辊压机联合粉磨系统的研究，有为进一步实现增产、降耗，将联合粉磨系统改为半终粉磨系统的实践。^【2】有针对磨机做功情况进行细化研究，研究不同转速率和填充率会对球磨机的粉碎速度、研磨速度和能量利用率产生影响，填充率为 18%时，包括粗磨阶段及细磨阶段的整个粉磨过程中，随着转速的升高，颗粒粉碎速度和研磨速度变快，能量利用率升高，整体粉碎和研磨效果比较好。填充率为 30%时，粗磨阶段当转速处于 76%-79%范围时其粉碎效果最佳；细磨阶段，颗粒研磨速度及能量利用率随着转速的升高而升高，高转速下整体研磨效果比较好^【3】。水泥行业如何系统对水泥磨运行状况进行评估，缺少系统的、可量化的研究。本课题利用热工仪器对联合粉磨水泥磨系统进行标定，通过多点取样了解系统粉磨及选粉情况，并对生产提出指导意见，实现水泥磨的节能降耗。

热工标定在水泥磨系统工艺诊断的实践

广东某水泥基地5000t/d预分解窑水泥生产基地水泥制成工序。该系统为联合粉磨系统采用CLF170100-D-SD辊压机（物料通过量458~623t/h，主电机功率: 900 kW×2）+VX8820V选粉机（喂料量：540~800t/h，选粉风量：180000~280000m³/h）+Φ4.2×13m两仓球磨机（主电机功率3550kW）+改进型SX3500高效水平涡流选粉机（选粉空气量：210000m³/h，最大喂料量：630t/h）。

此水泥磨系统主要生产P･O42.5R水泥，成品水泥比表面积为364m²/kg，45um细度筛余8.4%，烧失量4.28%，系统产量达178.6 t/h，系统粉磨电耗为32.07 kWh/t。辊压机功率/管磨机功率=1800kW/3550kW=0.51； 辊压机处理能力/管磨机产量=3.89；管磨机长径比=12m/4.2m=2.86。该基地P･O42.5R水泥的工序电耗为32.1kWh/t，台时产量为176.1t/h。该系统配置比较具有代表性，多数水泥企业具有类似的配置。

此次水泥磨标定使用到的设备有多功能测试仪、含尘测试仪、铠装热电偶、皮托管、取样器、等，对系统各测量取样点进行提前开孔。

现场针对各关键点进行测量，计算得水泥磨系统风量标定结果见表1：

表1 水泥磨系统系统风量标定结果

由表一可知高效选粉机到主袋收尘出口漏风偏大。

正常生产情况下，进行磨机急停取样，测量80μm和45μm筛余及比表面积，绘制磨内筛余曲线如图1：

图1球磨机磨内筛余曲线

……

从筛余曲线可知，磨内做功效果不好，一仓细度比表无明显变化，隔仓板前后细度无明显下降，磨头到磨尾每米比表增量5.2m²/kg ，粉磨效率低。

为了解该系统粉磨过程中各设备耗电情况，对设备电耗进行统计分析

水泥磨主电机电耗占比为55.9%，辊压机电耗占比为24.8%，辊压机电耗占比偏小，球磨机电耗偏大。

同时对系统进行取样计算高效选粉机选粉效率55%，通过绘制Tromp曲线其漏选率达到24%，清晰度系数K=0.41，选粉精度较差。V型选粉机的选粉效率45%，效率低下。现场排查发现V选打撒板磨损严重，高效选粉机磨损撒料盘磨严重，辊压机辊面条纹已磨平。针对标定及现场观察对该公司提出以下建议：1、辊压机系统：检查V选内部打散板磨损情况，及时更换修复，提高V选选粉效率；对辊压机辊子修复或更换，提高辊压机做功。2、球磨机系统：调整磨内钢球级配，提高料球比，降低尾排风机，降低磨内物料流速，提高循环负荷；对袋收尘及高效选粉机锁风阀进行排查减少漏风，增大高效选粉机风量，同时对高效选粉机进行撒料盘技改，提高打散效果。该公司利用大修期间针对上述问题进行技改，改造后生产P･O42.5R水泥，成品水泥比表面积为366m²/kg，45um细度筛余9.0%，烧失量4.14%，系统产量达189.1 t/h，系统粉磨电耗由32.07 kWh/t下降到29.03kWh/t，取得了明显的经济效益。

结论

水泥窑针对风量、风压、温度等方面的标定可以应用到水泥磨标定上，并对实际生产起指导意义。

水泥磨标定可以量化工艺存在的问题，能更快捷的发现问题根源。

水泥磨标定要结合水泥系统的取样分析和系统能耗分析，通过风与料的测算去评估辊压机磨机做功情况以及选粉机的选粉情况，后面也可以扩展到风机、电机的效率问题，对指导生产提产降耗具有很大意义。

参考文献

陈全德.新型干法水泥技术原理与应用[M].北京：中国建材工业出版社，2004.3. （专著）

邹伟斌，钟运强. 联合粉磨系统改为半终粉磨系统的实践[J].新世纪水泥导报,2017, (3):27-30. （期刊文章）

邹伟东. 转速和填充率对球磨机粉磨效果的影响[D].出版地:华南理工大学,2017.（学位论文）