水泥粉磨系统异常案例分析及解决措施(六)

邹伟斌

中国建材工业经济研究会水泥专业委员会，北京 100024

水泥粉磨系统异常案例分析及解决措施(六)

邹伟斌

中国建材工业经济研究会水泥专业委员会，北京 100024

入磨物料综合水分应控制≤1.5%，若综合水分达到2.5%，系统产量会降低10%～25%甚至更多。物料易磨性关系到系统的产量和电耗。入磨物料尤其是熟料的温度越高、韧性越好，易碎性与易磨性越差，系统产量越低，粉磨电耗越高，成品细度越不易控制。任何设备的应用都是有先决条件的，打散分级机虽属于动态分级设备，对入机物料打散能力比静态分级设备要好，但下锥体机械筛分部分采用小筛缝分级筛板对于入机物料水分非常敏感，技改过程中，应根据实际工艺条件及物料特性决定改造方案。

物料性质 综合水分 易磨性 温度 筛缝

0 引言

水泥粉磨系统能力的发挥与被磨物料理化性质密切相关，当被磨物料水分大、显微硬度大、物料易磨性差等因素存在，不但影响系统产量、质量，增加粉磨电耗，而且会引起设备运行故障，降低运转率、增加生产成本。本文就材料物理性能对粉磨系统影响的异常案例与读者分享。

1 熟料受潮

1.1 H公司粉磨系统配置

采用170-100辊压机（物料通过量620 t/h，主电机功率900 kW-10 kV -66 A（额定电流，下同）×2）+V选+Φ4.0 m×13 m三仓管磨机（主电机功率2 800 kW-10 kV-208 A（额定电流，下同），研磨体装载量200 t，主减速器JS140-A1，速比i=44.416 7，筒体工作转速16.66 r/min，一仓长度3.25 m，二仓长度2.50 m，三仓长度6.50 m+三圈高度850 mm活化环）开路联合粉磨系统。经V选分级后的入磨物料80μm筛余32%，45μm筛余51%，比表面积180 m2/kg。

1.2 出现的异常状况及结果

生产P·O42.5级水泥（成品比表面积≥360 m2/kg），正常时产量165 t/h，系统粉磨电耗31 kWh/t。春节后开机生产，P·O42.5级水泥产量降至140 t/h，降幅15.15%；粉磨电耗升高至35.6 kWh/t，上升幅度14.84%。

1.3 技术诊断分析

春节前，熟料在堆棚储存过程中有淋雨、受潮现象，易磨性变得极差。磨内衬板及研磨体表面有较严重粘附现象，出现物料垫层削弱了研磨体磨细过程中的作用力，粉磨效率降低。熟料小磨试验时间也由28 min延长至34 min，甚至36 min，说明受潮熟料难磨。表1列出易磨性差的各种水泥熟料。

1.4 采取的技术措施与效果

采用新鲜熟料与受潮熟料按2∶1搭配使用后，熟料小磨时间降至28 min以下，系统产量恢复，粉磨电耗降至原水平。

表1 易磨性差的水泥熟料种类

2 熟料冷却效果差

2.1 H-S公司粉磨系统配置

采用Φ3 m×13 m三仓管磨机（主电机功率1 400 kW-10 kV-99A，装载量研磨体108 t，一仓长度3.50 m，二仓长度2.50 m，三仓长度6.25 m+三圈高度500 mm活化环）+磨尾收尘风机组成的开路粉磨系统。

2.2 出现的异常状况及结果

原采用某台泥企业熟料（窑系统配置丹麦史密斯第四代篦冷机，出机熟料温度＜100 ℃，急冷效果良好，易碎性及易磨性好，小磨试验时间只有24 min），生产P·O42.5级水泥（成品细度 R80≤1.5 %），成品细度非常易于控制，一般均＜1.5%，台时产量达38 t/h，系统粉磨电耗35.6 kWh/t，粉磨系统运行稳定。

在混合材品种、掺入量不变的前提下，改用该公司基地自产熟料生产P·O42.5级水泥（成品细度指标 R80≤1.5 %），出磨细度难以控制，一般在1.8%～2.5%甚至在3.0%以上，系统产量降低至32 t/h，粉磨电耗近38 kWh/t，水泥成品质量波动较大。

2.3 技术诊断分析

对熟料进行小磨试验，时间达33 min左右，高者达35 min。追查原因发现，该熟料出冷却机时温度＞180 ℃，C2S矿物实际含量偏高，熟料韧性增加，导致易碎性与易磨性都很差。问题出在篦冷机性能不佳，熟料急冷效果差。

2.4 采取的技术措施与效果

对篦冷机进行改造，出机熟料温度降至100 ℃左右，良好的急冷效果使熟料易磨性大幅度提高，系统产量与粉磨电耗恢复至正常状态。

3 入磨物料综合水分大

3.1 G公司粉磨系统配置

采用170-100辊压机（物料通过量620 t/h，主电机功率900 kW-10 kV-64A×2）+V选+Φ4.2 m ×13 m双仓管磨机（主电机功率3550 kW-10 kV -260A，装载量235 t，主减速器JS150B，速比i=47.295:1，磨机筒体工作转速15.6 r/min，一仓长度3.50 m，二仓长度9.0 m+五圈高度950 mm活化环）+O-Sepa N-3500选粉机（主轴电机功率160 kW，系统风机风量240 000 m3/h，风压5 600 Pa，电机功率560 kW）+磨尾收尘风机组成的双闭路联合粉磨系统。

3.2 出现的异常状况及结果

磨制P·C32.5级水泥使用湿矿渣配料（堆积未烘干，水分10%左右），掺入量25%，产量只有140 t/h，系统粉磨电耗44 kWh/t。

3.3 技术诊断分析

从旋风筒处取入磨物料综合水分达2.63%，水分大的物料韧性大，易磨性变差，湿矿渣掺入量较大，易磨性更差。打开磨门检查发现：细磨仓研磨体及衬板工作表面有严重粘附，物料形成的缓冲垫层导致粉磨过程中研磨体磨细能力显著下降，成品细度跑粗，被迫保质降产。欲挖掘系统潜力、提产降耗，必须从降低入磨水分入手。

3.4 采取的技术措施与效果

采用电厂热干炉渣等量取代15%矿渣，旋风筒处取入磨物料综合水分降至1.2%左右；采用助磨剂对磨内进行清洗，保持研磨体与衬板表面光洁。改进后，生产P·C32.5级水泥产量达到195 t/h，系统粉磨电耗35.6 kWh/t。

表2所列混合材在水分含量高、直接入磨状况下，易磨性更差。

4 物料水分与分级筛板筛缝的匹配

4.1 物料水分较大分级筛板筛缝偏小

4.1.1 X公司粉磨系统配置

采用150-100辊压机（物料通过量500 t/h，主电机功率710 kW-10 kV-53 A×2）+600/140打散分级机（处理能力300～600 t/h，打散+分级电机总功率=55 kW+45 kW）+Φ4.2 m×13 m双仓管磨机（主电机功率3550 kW-10 kV -260 A，主减速器MFY355，速比i=46.97，筒体工作转速15.75 r/min，研磨体实际装载量230 t，一仓长度3.50 m，二仓长度9.0 m+四圈高度1 000 mm活化环）+ O-Sepa N-3500选粉机（喂料能力630 t/h，选粉能力210 t/h，主轴电机功率160 kW，系统风机风量230 000 m3/h，风压5 600 Pa，电机功率500 kW）+磨尾收尘风机组成的双闭路联合粉磨系统。

表2 部分常用易磨性差的混合材

4.1.2 出现的异常状况及结果

生产P·C32.5级水泥（成品比表面积375 m2/kg ±10 m2/kg ），最初系统产量176 t/h，粉磨电耗32.1 kWh/t。该公司为了进一步节电，降低入磨物料粗颗粒含量，对打散分级机下锥体进行改造，将原用5 mm宽度筛缝的分级筛板更换为1.2 mm宽度双层筛分分级筛板，入磨物料1.0 mm筛余由23%降至8.6%，即进入管磨机的粗颗粒物料明显减少。可随着时间的推移，磨机产量却降至162 t/h，系统粉磨电耗上升至35.6 kWh/t。

4.1.3 技术诊断分析

取样测试打散分级后的入磨物料综合水分达到2.98%，这与下锥体1.2 mm宽度筛缝的双层筛分分级筛板不相匹配。由于所用混合材矿渣、炉渣、湿粉煤灰水分较大，经辊压机挤压后的料饼较硬、结实，一部分料饼不易被打散、分级而参与物料循环，造成打散分级机的循环负荷增大，无功消耗增加；入机物料水分大、粘附力强，导致下锥体1.2 mm宽度筛缝双层筛分分级筛板极易堵塞，同时，粗粉管道也出现粘壁现象，物料处于非正常大循环状态，回料量明显增多，辊压机、循环提升机、分级机负荷逐渐增大，造成循环提升机超电流跳停，严重影响管磨机正常粉磨。

4.1.4 采取的技术措施与效果

恢复5 mm宽度筛缝的分级筛板，并清理粗粉管道及称重仓粘壁物料。分级后的入磨物料中不含水分的熟料颗粒增多，粉磨状况明显改善。但熟料颗粒增多，入磨物料易磨性发生变化，通过适当调整磨机一仓平均球径（由40.1 mm提高至42.3 mm），补加直径Φ70 mm、Φ60 mm、Φ50 mm钢球各1 t，增大一仓破碎能力；二仓增补直径Φ17 mm、Φ15 mm小钢球各3 t。调整后，P·C32.5级水泥产量逐步提高至182 t/h，系统粉磨电耗降至31 kWh/t。

4.2 物料水分不大，分级筛板筛缝偏大

4.2.1 Y公司粉磨系统配置

采用170-100辊压机（物料通过量≥620 t/h，主电机功率900 kW-10 kV-66 A×2）+650/160打散分级机（处理能力≥800 t/h，打散+分级电机总功率=90 kW+75 kW，下锥体分级筛板筛缝宽度5 mm） +Φ4.2 m×13 m三仓管磨机（主电机功率3 550 kW-10 kV -243A，研磨体装载量238 t，主减速器JS150B，速比i=47.295:1，磨机筒体工作转速15.6 r/min，一仓长度3.50 m，二仓长度2.50 m，三仓长度6.25 m+四圈高度980 mm活化环）+磨尾收尘风机组成的开路联合粉磨系统。

4.2.2 出现的异常状况及结果

生产P·O42.5级水泥（成品比表面积≥375 m2/kg ±10 m2/kg）产量160 t/h，粉磨电耗34 kWh/t。这说明系统有节电提产的潜力。

4.2.3 技术诊断分析

该系统熟料配比80%，煅烧煤矸石7%，石灰石4%，干粉煤灰6%，脱硫石膏3%；入辊压机物料综合水分＜1.4%，分级后的入磨物料综合水分＜1.2%。分析认为：首先，该联合粉磨系统中所用混合材料水分较小（综合水分在1.5%以下），即使打散分级机改用小筛缝分级筛板，产生堵塞的可能性也较小；其次，辊压机辊面已堆焊修复，侧挡板完好，消除了边缘漏料现象，工作压力稳定在9.0～9.2 MPa，辊缝在32 mm～36 mm之间波动，主电机运行电流达到额定电流的70%以上，说明辊压机挤压做功能力良好；再次，预粉磨子系统料饼循环采用NSE1000高速板链提升机，输送能力可达900 t/h以上，相对于处理能力620 t/h的辊压机而言，提升量富裕很大。但经分级后的入磨物料900μm筛余高达24%～28%，显然有较多的粗颗粒进入管磨机。这是由于筛分分级筛板筛缝较大导致入磨900μm以上的粗颗粒较多，必须针对打散分级机下锥体筛分分级部分进行技术改造，大幅度降低入磨物料中900μm以上的粗颗粒含量，为管磨机磨内磨细创造条件，充分发挥系统增产、节电潜力。

4.2.4 采取的技术措施与效果

打散分级机下锥体筛分分级部分拆除原用5.0 mm宽度筛缝的单层分级筛板，采用筛缝宽度0.9 mm双层筛板。打散分级机分级筛板改造后进行生产调试，主轴转速保持560 r/min运行时，取入磨料样测试900μm筛余，已降至5%～7%，粗颗粒明显减少。磨制P·O42.5级水泥（成品比表面积≥380 m2/kg）系统产量由160 t/h提高至199 t/h，增幅24.38%；水泥粉磨系统电耗由35 kWh/t降至28.6 kWh/t，降幅18.29%。

4.3 对比分析

为何两个公司都是对打散分级机下锥体筛分分级筛板进行改造，Y公司取得了显著的增产、增效技术经济效果，X公司改造后不但未能达到预期目的，反而导致系统运转不正常、产量下降、粉磨电耗增加？

从X公司与Y公司辊压机预粉磨及物料分级子系统配置来看，均使用打散分级机，只是两个公司所用的辊压机规格与打散分级机型号及处理能力不同而已（在联合粉磨系统中，打散分级机正常应用的循环负荷一般在100%～150%，接近或超过200%甚至更大时，回料量会迅速增大，导致输送系统设备——料饼循环提升机负荷逐渐增大，电流超过设定值而跳停）。对比两个公司，前者是物料水分较大而分级筛板筛缝偏小，后者是物料水分不大而分级筛板筛缝偏大。这两个案例说明，对联合粉磨系统中配置的打散分级机下锥体筛分分级筛板的改造，应持慎重态度，前提是必须高度重视入机物料水分因素对整个粉磨系统中设备的影响，尤其是对于生产熟料掺入量少、混合材水分大的低强度等级水泥，一定要注意。

5 “选择性粉磨”现象

5.1 J公司粉磨系统配置

采用160-140辊压机（1 120 kW-10 kV-78 A×2）+V选+Φ3.2 m×13 m双仓磨（主电机功率1 600 kW-10 kV-115 A，一仓长度3.25 m，二仓长度9.25 m）+Speax2000选粉机与Φ3 m×11 m双仓磨（主电机功率1 250 kW-10 kV-86 A）+Speax2000选粉机），组成的“一拖二” 双闭路联合粉磨系统。

5.2 出现的异常状况及结果

磨制P·O42.5级水泥（成品比表面积430 m2/kg ±10 m2/kg，45μm筛余8.5%），系统产量180 t/h，粉磨电耗31 kWh/t。混合材：石灰石、烧矸石、粉煤灰；缓凝剂：采用当地产天然二水石膏。激光粒度仪测试成品水泥颗粒级配的数据：≤3μm占7.11%，3μm～32μm占69.74%，32μm～65μm占23.08%，特征粒径x′=24.12μm，均匀性系数n=1.31。32μm以下颗粒粒径含量为76.85%，测试数据反映正常。但水泥3 d抗压强度为26 MPa，28 d抗压强度为44 MPa，3 d→28 d抗压强度增长值仅为18 MPa左右，增长值偏低。

5.3 技术诊断分析

从磨内研磨体级配来看，两台磨机一仓最大钢球直径仅为Φ30 mm，最小钢球直径Φ15 mm，磨机二仓均采用直径Φ20 mm～Φ12 mm钢段。磨机一仓所用研磨体直径偏小，单个冲击能量较低，不足以将易磨性较差的熟料进行粗粉碎（磨），细磨仓磨细负荷增大；同时，物料因粉磨特性及理化性质不同，在磨内产生“选择性粉磨”现象，水泥成品中32μm以下颗粒绝大多数为易磨性好的混合材及石膏，而真正产生强度的熟料因易磨性较差未能被充分磨细（磨细程度较差），成品水泥筛余物呈黑色（绝大多数为熟料）。经化学全分析检验测试得知：P·O42.5级水泥筛余物中CaO含量达48%～52%，充分说明混合材相对易磨，在成品中所占细粉比例多；熟料易磨性差，水泥磨细程度也差，粒径粗大，水化反应速率较慢，导致水泥3 d→28 d抗压强度增长值偏低。

5.4 采取的技术措施与效果

一仓研磨体调整采取等量更换方式，拿出Φ20 mm、Φ17 mm、Φ15 mm混合小球8 t，加入Φ60、Φ50、Φ40钢球共计8 t，提高一仓粗处理能力；二仓补入Φ14 mm、Φ12 mm钢段各3 t，增大对物料的细磨能力。改进后，P·O42.5级成品水泥颗粒级配测试数据为：≤3μm占9.34%，3μm～32μm占74.77%，32μm～65μm占15.57%，特征粒径x′=20.39 mm，均匀性系数n=1.29；32μm以下颗粒粒径含量达到84.11%，比改进前提高了7.61%；特征粒径x′降低了3.73μm。水泥3 d抗压强度达29.6 MPa，28 d抗压强度达50.8 MPa，3d→28d抗压强度增长值由18 MPa提高至21.2 MPa（45μm筛余4.1%，比表面积426 m2/kg，筛余物CaO含量仅为35%左右），说明熟料的磨细程度比调整前明显提高，水泥整体粒径下降，强度增长良好。

6 结束语

（1）必须重视物料水分对系统产量与粉磨电耗的影响：入磨物料综合水分应控制≤1.5%，若综合水分达到2.5%，系统产量会降低10%～25%甚至更多。物料水分大易造成磨内研磨体与衬板表面严重粘附，甚至堵塞隔仓板与出磨篦板缝隙，大幅度降低系统产量。当物料水分大与磨内温度高两种因素产生叠加时，导致管磨机系统粉磨状况严重恶化，甚至造成无法粉磨而被迫停机处理。

（2）物料易磨性与系统增产、降耗的关系：急冷条件下的熟料易磨性好，有利于系统增产、降耗；慢冷熟料中的C2S含量高，易磨性差，不易磨细，系统粉磨电耗高；显微硬度大的混合材，易磨性差，同样较难磨细，以致影响系统产量的发挥。水分大的混合材，韧性大，易磨性差，同样会造成系统产量下降，粉磨电耗增加。

（3）入磨物料尤其是熟料的温度越高，易碎性与易磨性越差，系统产量越低，粉磨电耗越高，成品细度越不易控制。

（4）任何设备的应用都是有先决条件的，打散分级机虽属于动态分级设备，对入机物料打散能力比静态分级设备要好，但下锥体机械筛分部分采用小筛缝分级筛板对于入机物料水分非常敏感，技改过程中，应根据实际工艺条件及物料特性决定改造方案。

TQ172.632

B

1008-0473(2016)06-0028-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.007

2016-10-10）