KVM外循环水泥辊磨半终粉磨系统及其应用

王飞，康宇，钟根，钟永超

1 概述

水泥工业是高耗能产业，其能源成本包括燃料成本和电力成本，在总成本中的占比较高。在电力成本中，粉磨电耗成本占比约为60%～70%，因此，提高粉磨技术水平、降低粉磨电耗成本对水泥工业的发展具有重要意义[1]。

就目前水泥粉磨技术的发展趋势来看，单独的球磨机粉磨系统因粉磨效率低、电耗高，已经基本被淘汰，而料床粉磨装置因粉磨效率较高，得到了普遍应用。料床粉磨的代表性装备为辊磨和辊压机，其中辊压机联合粉磨系统得到了普遍应用，辊压机半终粉磨系统也有部分应用。

半终粉磨系统是指在粉磨系统的预粉磨阶段，提前选出一部分细度符合水泥粒度要求的成品，与球磨机的成品混合成最终成品。预粉磨阶段提前选出的成品没有经过球磨机，对预粉磨设备而言是部分终粉磨制备，因此称为半终粉磨系统。半终粉磨系统让细度合格的产品提前离开粉磨系统，不再粉磨，从而提高了后续粉磨设备的研磨物料量，同时又减少了物料的过粉磨，使系统产量提高，粉磨电耗降低。

目前水泥粉磨应用较多的是辊压机半终粉磨系统，但辊压机半终粉磨系统制备的水泥，其标准稠度需水量总体上是增加的，这与辊压机挤压产生的颗粒多为针状或片状有关，半终粉磨的产品比例越大，最终混合水泥的需水量越大。为满足水泥性能的要求，大部分已建成的水泥生产线只能通过降低半终粉磨成品的比例来改善水泥的需水性，有的直接将半终粉磨生产模式改为联合粉磨生产模式（尤其是磨制P·O42.5水泥以及其他高熟料比例水泥时），系统产量被迫降低、粉磨电耗相应提高。

本文介绍了一种新型的水泥半终粉磨系统，该系统采用KVM外循环辊磨作为核心装备，有效解决了水泥产品性能问题，能最大限度地将辊磨成品提前选出，使辊磨成品与球磨机成品混合均匀，有效提高了系统产量，降低了粉磨电耗。

2 KVM外循环水泥辊磨半终粉磨系统的应用

2.1 系统工艺流程

我公司有一条KVM外循环辊磨水泥生产线，采用由“KVM26.3-P外循环辊磨＋φ 3.8m×14.5m球磨机+V型选粉机+三分离精细选粉机”组成的共用一套精细选粉机的双圈流半终粉磨系统，系统工艺流程如图1所示。

来自配料站的物料首先进入KVM外循环辊磨机，经辊磨研磨过的物料经V型选粉机分选后，细粉被带入三分离选粉机进一步分选，粗粉返回辊磨再粉磨；经三分离选粉机分选后的细粉为成品，中粗粉进入中粗粉小仓（小仓内物料可分别进入辊磨和球磨，根据外循环辊磨与球磨机的运行工况调节分料量），粗粉直接返回辊磨进行循环粉磨；球磨机采用闭路磨形式，经球磨机研磨过的物料进入三分离选粉机的上撒料装置，与外循环辊磨磨制的、进入三分离选粉机的细粉一起进入精细选粉机进行分选，分选出的混合水泥成品经袋收尘器收集后入水泥库。

该系统除采用KVM外循环辊磨作为预粉磨装置外，预粉磨外循环辊磨还与球磨机共用一套精细选粉系统，一定程度上减少了设备和土建投资。同时，外循环辊磨和球磨制备的细粉同时进入三分离精细选粉机进行分选，使两股粉料充分混合，避免了传统半终粉磨系统前后两部分产品因性能差异大、后段工序混料不均导致水泥质量出现波动等情况的出现。

另外，出球磨机物料通过提升机、斜槽进入共用选粉机。斜槽分两路，一路正常通往共用精细选粉机，预留一路直接通往水泥成品收尘器下方的斜槽，预留球磨机开路运行的方式。

2.2 系统主要设备

图1 KVM外循环辊磨半终粉磨系统工艺流程图

表1 KVM外循环水泥辊磨半终粉磨系统主要生产指标（比表面积≥350m2/kg）

表2 KVM外循环辊磨系统磨制的水泥成品性能指标（连续3d生产的水泥综合样品）

该系统主要由KVM外循环辊磨、V型选粉机、三分离共用精细选粉机、球磨机、袋收尘器及排风机等设备组成，其核心装备为KVM26.3-P外循环辊磨、球磨机、共用精细选粉机。KVM外循环辊磨采用独立加压、高比压的设计方案，磨盘转速也较普通内循环辊磨高；采用优化的沟槽形衬板及轮胎型磨辊，通过挤压力与剪切力对物料实施高效研磨。采用中心喂料的方式，在离心力作用下将磨辊研磨后的物料从磨盘边缘甩出，由刮料板将物料从辊磨磨盘边缘下方的排料口排出，再通过输送设备喂入选粉系统。

该系统采用切削、挤压的粉磨机理，与传统辊压机研磨机理相比，出辊磨物料分散性好，有利于物料后续的选粉分级，选粉系统可以实现高料气比操作，有效降低了系统用风量，不同程度降低了选粉设备的规格，有助于实现系统整体的降本增效。

3 系统运行情况

来自配料站的物料喂入外循环辊磨，以半终粉磨的方式运行，系统通过控制选粉风量、补风阀开度和共用精细选粉机选出的中粗粉回辊磨的物料量，通过调节辊磨本身参数，实现辊磨的稳定运行。系统投产后，磨机振动值大致稳定在0.5～1.2mm/s，磨制的水泥成品细度、比表面积、需水量等较为稳定。与辊压机半终粉磨系统相比，KVM外循环辊磨系统磨制的水泥成品需水量大幅降低，辊压机半终粉磨系统水泥成品标准稠度需水量一般在27%～31%，KVM外循环辊磨系统磨制的水泥成品标准稠度需水量约为26%，与球磨机磨制的水泥相当。

表1为该水泥辊磨半终粉磨系统的主要生产指标，表2为水泥成品的性能指标。

从表1、表2中的数据可以看出，KVM外循环辊磨系统磨制P·O42.5水泥，比表面积控制在≥350m2/kg时，水泥产量为175～190t/h，水泥粉磨系统电耗为26～27kW·h/t；水泥强度、需水量、凝结时间、安定性等均能满足使用要求。与辊压机联合粉磨系统相比，该辊磨系统水泥标准稠度需水量表现更优（老线辊压机联合粉磨系统水泥标准稠度需水量～27%）。

KVM外循环辊磨磨制的水泥标准稠度需水量更优的原因可能是，外循环辊磨对物料施加的切削、挤压研磨作用，使出辊磨物料颗粒球形度相对较高。而辊压机纯挤压研磨的物料颗粒多呈针片状或柱状，若在球磨机里通过较快、整形程度不够，可能会导致水泥需水量偏大。外循环辊磨系统研究结果显示，从外循环辊磨直接选出的成品，其颗粒形貌、需水量可以与球磨机产品媲美[2]，系统投产后，此研究结果得到了有效验证[2]。

4 结语

本文介绍了一种共用精细选粉机的KVM外循环水泥辊磨半终粉磨系统及其应用情况，外循环辊磨系统产量、电耗均可与辊压机半终粉磨系统相媲美，优于一般的联合粉磨系统，且水泥成品的需水量较低，具有明显的优势。该系统的成功投运，不仅解决了目前半终粉磨系统水泥产品的性能问题，也有利于系统的提产降耗，为新建的水泥磨系统及现有水泥磨系统的改造提供了一种新的技术方案。