辊压机在水泥生产中应用的最新进展

王振生，石国平，王明治，王娜，柴星腾

在水泥生产过程中，粉磨系统电耗占全部生产用电的60%～70%，因此，降低粉磨系统电耗是水泥生产企业节能降耗的主要目标之一。

在常见的大型粉磨设备中，辊压机的能量利用率为600m2/kJ，辊磨为450m2/kJ，卧辊磨为500m2/kJ，球磨机为240～320m2/kJ[1]。新建或改造的粉磨系统，大多采用辊压机终粉磨系统，或辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统。

1 辊压机在生料粉磨系统中的应用

目前常见的生料粉磨系统中，生料辊压机终粉磨系统的能耗最低。表1为不同生料粉磨系统的综合对比。

在生料粉磨中，辊压机最初应用在预粉磨系统，如在北京水泥厂、新疆水泥厂的应用等。之后应用在终粉磨系统，但是生料辊压机终粉磨系统应用初期，存在设备磨损大、系统能耗高等缺点。龙岩三德水泥建材有限公司生料粉磨采用辊压机终粉磨系统，投产后，由于辊面磨损严重、运行稳定性差、辅机故障频次高等原因，该系统的生产能力未达到设计值且运转率较低。

1994年，KHD公司发明了V型静态选粉机，解决了生料辊压机终粉磨系统除辊压机辊面外，其他设备磨损过快的问题。

尽管困扰生料辊压机终粉磨系统运转率的问题已基本上解决，且在大型生料粉磨系统中，辊压机终粉磨系统能耗最低，但多数用户仍对辊压机终粉磨系统不了解。2005年，山西榆次一家水泥企业与成都利君公司合作，建设了一套生料辊压机终粉磨系统。尽管运行过程中存在一些问题，但随着该系统的投产运行，在之后国内新建的水泥熟料生产线中，生料粉磨系统越来越多地采用了辊压机终粉磨系统。

辊压机终粉磨系统在生料粉磨中已大量应用，其技术也在不断进步，天津水泥工业设计研究院在此方面的成效尤其显著。天津院首先将卧式动态选粉机改为立式动态选粉机，降低了原生料辊压机终粉磨系统所产的生料中粗颗粒的含量；然后去除了V型选粉机至动态选粉机间的长管道，通过进一步优化V型选粉机的结构，使系统阻力进一步降低，循环风机的单位电耗从3.5～4.0kWh/t生料降低至2～3kWh/t生料。图1为目前主要应用的生料辊压机终粉磨系统工艺流程。

2 辊压机在水泥粉磨系统中的应用

由于水泥粉磨的特殊性，采用辊压机终粉磨生产的水泥，其工作性能与采用传统球磨机所生产的水泥存在着一定的差异。目前，水泥厂大都采用辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统进行生产。但辊压机在整个粉磨系统中所承担的粉磨任务越来越重。这是因为，大家都希望在保证满足市场可接受的水泥性能情况下，生产水泥的单位能耗更低。

图1 生料辊压机终粉磨系统工艺流程示意图

表1 生料粉磨系统综合比较

辊压机与球磨机组成的水泥粉磨系统，有预粉磨系统、联合粉磨系统和半终（双圈流）粉磨系统三种形式。工艺流程的选择主要取决于辊压机和球磨机的相对大小，具体选择依据见表2，不同类型水泥粉磨系统的能耗水平见图2。

水泥辊压机预粉磨系统的特点为，物料被辊压机预粉磨后，压辊中部全部或部分挤压效果好的物料进入后续的球磨机，系统流程见图3。该系统工艺简单，设备少，维护工作量少，水泥成品全部经过球磨机粉磨，成品粒度分布较宽，水泥性能稳定。但是，因辊压机辊压后的物料未经分选，有大量细粉返回辊压机，若返回比例＞60%，辊压机将无法稳定运行，所以辊压机的节电幅度有限，与圈流球磨系统相比，节电幅度≯15%。

为了进一步降低水泥粉磨系统的单位能耗，随着V型选粉机的出现，出现了辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统。其特点为，经辊压机辊压后的物料，通过风选设备，将物料分成粗、细两部分，细的部分进入球磨机继续粉磨至成品，粗的部分返回辊压机被再次辊压。由于水泥成品全部经过球磨机粉磨，成品粒度分布较宽，水泥性能稳定。但受旋风筒收尘效率和辊压物料特性影响，旋风筒和循环风机的磨损问题无法避免，且入磨半成品中含有大量合格细粉，影响系统粉磨效率。

半终（双圈流）系统是在联合

粉磨系统的基础上发展起来的，它不仅更加节能，而且解决了旋风筒和循环风机磨损问题。除此之外，因辊压机和球磨机为两个完全独立的循环系统，所以更加容易操作控制；通过辊压机部分动态选粉机的分选，合格的成品不经球磨机研磨直接入成品库，从而提高了球磨机的粉磨效率。但是，由于部分成品没有经过球磨机研磨，部分企业的辊压机出现需水量偏高等工作性能不佳的问题。

半终（双圈流）系统的特点为，经辊压机辊压后的物料，通过风选设备，将物料分成粗、中、细三部分，其中粗料返回辊压机被再次辊压，中料入球磨机继续粉磨至成品，而达到成品要求的细料直接作为水泥成品。

表2 辊压机和球磨机组成的水泥粉磨系统选型原则

图2 不同类型水泥粉磨系统的能耗水平

图3 水泥预粉磨工艺流程示意图

图4 水泥联合粉磨工艺流程示意图

图5 水泥半终粉磨工艺流程示意图

3 辊压机的发展趋势

在目前常用的几种大型粉磨设备中，作为料床粉磨设备的辊压机，能量利用率最高，随着液压、电控技术水平的提高，耐磨材料性能的改善，辊压机越来越受到用户的青睐。可以预见，十年内，辊压机将是水泥行业粉磨工序的首选设备。在不久的将来，辊压机将会取代其他粉磨系统，成为水泥行业物料粉磨的主要粉磨设备。