水泥半终粉磨系统的优化和质量改善

李维兴

水泥半终粉磨系统的优化和质量改善

Optimization and Quality Improvement of Cement Semi-finishing Grinding System

李维兴

水泥半终粉磨系统在运行过程中出现磨机台时产量偏低、电耗高、水泥需水量大等问题，通过采取一系列的工艺优化和操作改进措施，在系统提产降耗的同时，初步解决了半终粉磨系统需水量偏高的问题，改善了水泥性能，满足了客户的使用需求。

半终粉磨；提产降耗；需水量；工艺调整

我公司水泥磨于2012年投产运行，是三台配置相同的半终粉磨系统。在运行过程中出现磨机台时产量偏低、电耗高、水泥需水量大等问题，通过针对性的改造，取得了较好的效果，磨机台时产量大幅提升，电耗下降，水泥性能逐步改善。

1 工艺流程及主要设备参数

水泥粉磨系统供料来自配料站和粉煤灰（矿渣粉）库，配料站有熟料、石膏、矿渣、石灰石库，各种物料经皮带秤计量后，由皮带机和提升机输送至辊压机稳流仓。粉煤灰（矿渣粉）通过转子秤后经提升机、斜槽直接加入水泥磨磨头溜管处。

辊压机挤压出来的料饼经循环提升机至V型选粉机进行粗选，粗粉由V型选粉机下部出口排出，经辊压机稳流仓回辊压机继续挤压。出V型选粉机的含尘气体作为组合式高效选粉机的分选风，含尘气体中的细粉经高效选粉机分选后进入成品，粗粉经选粉机分选后经粗料管收集后进入水泥磨。

进入球磨机的物料由高效选粉机分选下来的粗粉和粉煤灰（矿渣粉）组成。粗粉由两部分组成：一部分是出磨水泥经高效选粉机分选后的粗粉，另一部分则是由V型选粉机带进来的含尘气体中的粗料。出磨物料经提升机、斜槽输送至高效选粉机进行分选，成品经主袋收尘器收集后经输送设备进入水泥成品库，粗粉则经过翻板阀、冲击流量计后重新回磨。主要设备及技术参数见表1，工艺流程见图1。

2 水泥磨系统的优化

2.1 磨尾收尘器集灰直接进入成品

该系统磨内通风主要是靠磨尾收尘风机挡板开度来调节控制，收尘器回灰直接进入出磨提升机。在回灰下料点安装取样器，在系统正常运行过程中，测定风机挡板不同开度时回灰下料点样品的比表面积和细度。以生产P·O42.5水泥为例，结果见表2。

图1 工艺流程图

表1 水泥磨系统主要设备及技术参数

表2 磨尾风机挡板不同开度回灰取样数据

系统正常运行时，风机挡板开度需要根据磨内通风和物料流速情况调整，挡板开度以30%～50%为宜。通过对以上数据和成品水泥的质量对比分析，收尘回灰可以满足成品的质量要求，遂将回灰下料点直接改入水泥成品斜槽。改造后，磨机收尘直接进入成品，经计算，收尘回灰量为6～8t/h，提高了台时产量，同时减少了出磨提升机的负荷。2.2 矿渣粉掺加点的改进

系统矿渣粉的掺加，原有工艺流程是：矿渣粉入库后，通过库底转子秤计量，经提升机和斜槽输送，从水泥磨头溜子加入。公司正常生产使用S95级矿渣粉，其比表面积≥400m2/kg，从运行的角度综合考虑，如此高比表面积的矿渣粉进入磨机会加重过粉磨现象。根据现场工艺布置，增加一段斜槽，将掺加点改入磨尾提升机，减少了磨机一部分负荷，进入高效选粉机后直接选入成品。

根据运行经验，矿渣粉的掺加比例和掺加量，要从成本收益角度综合考虑，要根据配料成本和售价对比来确定最适宜掺加量。

2.3 熟料仓离析的解决方案

公司有2个熟料库，每个库底通过下料阀控制，经皮带和提升机输送进入熟料钢仓。熟料钢仓下三台熟料皮带秤上物料离析较为严重，运行时可从皮带秤上直观看到各磨粒度相差很大，造成三台辊压机功效高低不均，台时产量偏差很大。入钢仓有两个溜子，溜子入料点不在中心点，进入钢仓的熟料自然堆积状态下，形成大致似“M”型的堆积形态，熟料中的粗颗粒向中心和钢仓内壁集中，在三台磨运行时，产生了各熟料秤物料粗细不均的情况，造成辊压机功效和磨机台时产量差异明显。

针对上述问题，对熟料钢仓入料溜子进行改造，将两个溜子合并在一起，形成“V”字型，合并后进入中心下料点。在内部入料溜子口80cm处增加撒料装置，使得熟料库内熟料分布有明显改善，经运行观察，物料离析改善明显，三台磨台时产量趋于一致。图2为熟料仓入料点及内部改造。

2.4 解决辊压机功效偏低问题

辊压机功效的发挥是制约台产提高的主要因素。运行中辊压机功效低，只有额定功率的50%左右，稳流仓经常出现空仓现象，不能形成稳定仓压。辊压机挤压效果差，辊压机出料2mm以下颗粒不足60%，辊压机做功有待提高。通过改善入辊压机物料粒度、改造辊压机称重仓、改造V型选粉机内部提高效率等，辊压机运行稳定性得到提高，功效提升明显。

图2 熟料仓入料点及内部改造

（1）从入辊压机物料粒度方面考虑，一是采取上述熟料仓下料离析解决方案，对辊压机功效提升有改善效果，二是加强控制混合材粒度，提高整体颗粒的均匀性。公司自有矿山生产石灰石，水泥磨生产使用石灰石堆场表面的大颗粒石灰石，最大粒径15cm，最小5cm。由于进入辊压机小仓物料细料多，再加上块状石灰石料多，造成辊压机系统物料松散，空隙率大，挤压效果差。通过加强水泥生产用的石灰石粒度的管理，减少大块石灰石的使用量，对水泥用石灰石采用专门场地放置，确保石灰石粒径整体搭配均匀，有效改善了入辊压机物料的均匀性。

（2）V型选粉机起到承上启下的作用，因此应重视提高V型选粉机的分散分选效果。该系统辊压机通过量大，且入V型选粉机的溜子落差大，进入V型选粉机物料流速快，造成内部打散板磨损不均匀，物料在V型选粉机里面分散和分选均未达到最佳效果。故此对V型选粉机入料溜子进行改造，增加缓冲箱和导流板，一是减缓物流流速，二是提高物料分散效果。改造前后对比见图3。

（3）改造辊压机称重仓锥体及内部，提高称重仓的稳流作用。

图3 入V型选粉机溜子改造及加装导流板

辊压机称重仓仓容40t，在运行中称重仓稳流作用差，仓体、下锥体、直溜三段设计不太合理，下部直溜段高度仅1.2m，起不到稳定仓压的作用，对辊压机功效的提升和稳定运行有很大影响。对辊压机小仓下锥体锥度进行收缩，将直溜段高度提升1m，有效提升了称重仓的稳流作用。

辊压机小仓物料由配料站来料和V型选粉机回料两部分组成，但分布不均匀，离析现象明显，造成辊缝偏差大，运行稳定性较差。对此，在称重仓内部增加两层扇形撒料盘，缓冲配料站来料和V型选粉机回料，降低物料流速和提高分散效果，减少物料离析现象。图4为辊压机承重仓下锥体及溜子改造示意图。

图4 辊压机承重仓下锥体及溜子改造

（4）辊压机系统日常维护、操作调整要及时。辊压机在日常生产中，应定期检查辊面、斜插板和侧挡板的磨损，并及时补焊；根据物料粒度变化情况及时调整斜插板位置；对入辊压机物料粒度变化及时跟踪，定期取样对比分析。

2.5 改造高效选粉机内部，提高选粉效率，改善水泥颗粒级配

我公司半终粉磨系统配置双分离高效选粉机，但选粉机运行过程中选粉效率低，故障率高，颗粒级配不合理，因此对三台水泥磨逐台进行了改造，具体改造内容详见2014年2月《水泥》杂志的《双分离式高效选粉机的改造》一文。通过选粉机改造，以上问题得到解决，选粉效率提高，水泥颗粒级配得到改善。

水泥磨系统经过上述系统优化和技术改造，提产降耗效果明显，生产P·O42.5水泥前后对比数据见表3。

3 水泥标准稠度需水量的改善和调整

与其他粉磨系统相比，半终粉磨系统需水量大，净浆流动度偏小，导致不能满足对混凝土坍落度的要求。我公司生产初期，受工艺系统影响，水泥标准稠度需水量在29%左右，影响水泥的使用性能。根据系统工艺特点，通过逐渐摸索，从调整控制指标、优化操作思路、调整生料率值等几方面进行调整，水泥标准稠度需水量降低到27%，有了明显降低，满足了客户的需要。

3.1 水泥质量指标的控制

在确保水泥质量的前提下，采取适当降低比表面积原则，提高45μm筛筛余，目的是减少水泥成品中3μm以下的颗粒，降低需水量。通过小磨对比试验和大磨运行调整，比表面积从360～390m2/kg降低到340～370m2/kg，45μm筛筛余由原来的4%～5%提高到7%～8%，水泥需水量有所降低。

3.2 系统操作思路的调整

辊压机中水泥成品颗粒球形度非常低，其颗粒形貌多是不规则的长条状、多角形等。水泥颗粒级配不合理，3μm以下颗粒在15%以上，3～32μm颗粒含量62.73%，分布范围窄，颗粒在堆积中产生较大的空隙，使水泥需水量增大。在通过V型选粉机和高效选粉机改造之后，操作思路也随之调整：

（1）在辊压机的操作上，采用低压大循环量的工艺调节方式，较之高压低循环的调节方式，微粉颗粒球形度更好一些，对需水量改善有效果。

表3 改造前后生产P·O42.5水泥数据对比

（2）在磨机流速控制上，适当加大磨尾拉风，加大磨内物料流速，控制合理的循环负荷，减少磨内过粉磨现象。

3.3 水泥配料

优化水泥配料，调整混合材掺加比例，综合实现水泥质量与成本的最佳结合点。在满足水泥烧失量和水泥强度前提下，适当提高石灰石的掺加量，对需水量变化幅度影响不大。矿渣高温淬冷、玻璃体含量高，活性较好，提高矿渣掺加量对水泥强度和需水量都有利。同时调整并降低了炉渣的掺加量。生产P·O42.5水泥调整前后混合材掺加比例变化如下：矿渣、炉渣、石灰石掺加比例由8%、5%、5%分别调整为9.5%、2.5%、6%，降低了水泥需水量。

3.4 生料配料

在生料配料方面，通过采取提高熟料硅酸率，降低铝氧率的方案，提高硅酸盐矿物的含量，减少C3A的含量，达到降低需水量的目的。

在工艺后续调整方面：

（1）率值调整后，烧成温度控制较以前提高30℃，温度的提高可以适应煅烧硅酸率较高的熟料，提高硅酸盐矿物特别是C3S的含量，减少C3A的含量。

（2）提高熟料冷却效果，降低入磨熟料温度。采取部分湿矿渣搭配降低水泥温度，避免因水泥温度过高导致水泥需水量增加。率值调整范围：硅率由2.10调整为2.16，铝率由1.80调整为1.76；对应矿物组成变化为：C3S由50.89%提高到53.69，C3A由10.39%降低为9.71%。

我公司通过一系列的工艺优化和操作改进，在系统提产降耗的同时，初步解决了半终粉磨系统需水量偏高的问题，改善了水泥性能，满足了客户的使用需求，也为后续混凝土的节约成本、提高质量带来了很好的经济和社会效益。■

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2017-04-24； 编辑：赵 莲