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水泥新標準的實施, 對水泥的質量要求不斷提高, 如何增加水泥磨機的臺時產(chǎn)量, 進一步降低磨機的單位電耗, 是企業(yè)必須考慮的問題。本文對此作一個較系統(tǒng)的介紹, 以期給有關人員一定的啟迪。
(1)強化熟料燒成工藝, 提高硅酸鹽礦物比重, 尤其是熟料中硅酸鈣( C3S和C2S) 按重量計至少達到2/3以上, 國外和國內(nèi)主要新型干法窯廠熟料的C3S和C2S含量均在77%左右。(2)強化熟料的冷卻效果, 阻止C3S向C2S的轉化。(3)鐵鋁酸四鈣( C4AF) 高的熟料一般比較難 磨,主要用于生產(chǎn)道路水泥; 鋁酸三鈣( C3A) 高的熟料一般比較容易糊磨, 降低研磨體的粉磨效率, 降低篩分裝置的選粉效率。(4)選擇合適的混合材。粉煤灰和爐渣有一定的助磨作用, 礦渣、鋼渣等則比較難磨。因此對于易磨性差別大的物料, 建議使用分別粉磨方式, 而后加以混合。目前很多廠家已將礦渣單獨細磨成礦渣微粉, 從水泥磨尾直接加入水泥中, 使用效果不錯。其目的相當于給球磨機增加了一個破碎倉, 降低磨機本身的負擔, 而且破碎機的破碎效率明顯大于磨機本身的球倉。對于長徑比小的磨機效果尤為明顯。它應用高壓料層粉碎的原理, 采用單顆粒粉碎群體化的工作方式, 使物料粒度迅速減小, < 0.08mm的細粉含量可達20%～35%, < 2mm的物料達到70%以上。并且所有經(jīng)擠壓的物料顆粒都存在大量的裂紋, 使后續(xù)球磨機系統(tǒng)的粉磨狀況大為改善, 從而大幅度降低粉磨系統(tǒng)的單位電耗。采用擠壓聯(lián)合粉磨工藝對提高磨機的臺時產(chǎn)量, 效果最為明顯, 但投資也相對最大。它的特點是產(chǎn)品粒度均齊, < 0.08mm的顆?？蛇_20%以上, 運行成本低。新疆天山集團、屯河、四川佛光水泥有限公司均有應用, 用戶反映良好。不過需要注意的是, 在破碎設備和磨機之間必須設置緩沖倉, 否則一旦磨機產(chǎn)量降低, 破碎設備的產(chǎn)量將隨之降低, 對設備的運行效率和使用壽命將造成較大的影響。應該指出的是, 在安裝磨頭預破碎設備后, 必須配合有磨機倉位的調(diào)整, 才能達到最佳使用效果。對于長徑比在1∶3.5以上的較長球磨機均可采用高產(chǎn)高細磨技術。(1)采用篩分隔倉板對磨內(nèi)物料進行選擇性篩分,只有達到一定粒徑的物料才能通過篩分裝置進入細磨倉, 而粗顆粒則返回粗磨倉內(nèi)繼續(xù)粉磨。粗磨倉內(nèi)的細料減少了相對升高了粗顆粒含量, 這樣就提高了粗顆粒的破碎概率, 減少了細料的緩沖效應, 提高了粗磨倉的粉磨效率。(2) 細磨倉采用微型研磨介質提高了細磨倉的粉磨效率。由于篩分裝置的作用, 進入細磨倉中的物料粒徑較小, 其粉磨速度主要取決于研磨體的沖擊次數(shù)及研磨體表面積, 采用Φ8mm～Φ12mm的微型研磨介質后, 細磨倉中研磨體的總個數(shù)和研磨表面積得到了大 幅 度 提 高 , 1t 微 段 的 總 個 數(shù) 約 是 普 通 Φ20mm ～Φ30mm鋼段個數(shù)的20倍, 總表面積約是普通鋼段的2.5倍, 從而提高了沖擊次數(shù), 提高了細磨倉的粉磨效率。另外, 由于大顆粒物料無法進入細磨倉, 細磨倉中物料粒度相對均齊, 給使用粉磨效率高的微介質創(chuàng)造了條件。選粉機的功能是通過將出磨物料中達到一定粒徑的顆粒及時選出而達到提高磨機粉磨效率的目的,但選粉機本身只能選粉而不能造粉, 因此選粉機的改造應與磨機改造結合起來進行。當然, 一般說來, 選粉機的效率高, 系統(tǒng)產(chǎn)量也高。是一種相對落后的分級設備( 屬第一代選粉機) ,分級效率和精度較差。加上結構上的限制, 已無法進行有效的改進, 故這種選粉機應予淘汰。屬第二代選粉機, 所作的改進是將成品的收集功能移至機外的小直徑旋風收塵器中進行, 比第一代離心式選粉機有所進步。但由于仍然采用水平小風葉旋轉來控制分級粒度, 分級核心部件仍與離心式選粉機相同, 因而效率仍然不高。以O- Sepa選粉機為代表的籠式選粉機是一種分級效率高達80%以上的第三代選粉機, 國產(chǎn)主要以DS和HES高效選粉機為代表, 其分級機理與離心式和旋風式相比有突破性的改變, 選粉機的各環(huán)節(jié)均達到了相當高的水平, 因而整體的選粉效率很高, 是一種極具優(yōu)勢的分級設備, 在新建生產(chǎn)線和老線改造上得到了廣泛采用。3.3 開流系統(tǒng)與圈流系統(tǒng)的比較其優(yōu)點是本身流程簡單, 設備數(shù)量少, 廠房面積小, 操作容易, 管理方便, 運轉率高。其缺點是:(1)與圈流粉磨系統(tǒng)相比, 由于磨內(nèi)存在的過粉磨現(xiàn)象嚴重, 合格產(chǎn)品不能及時出磨, 因而粉磨效率低、單位電耗高、球耗大。(2)開流粉磨對水分敏感度大, 由于受氣候條件和工藝條件制約, 一旦入磨物料綜合水分>1.5%, 磨機臺時產(chǎn)量便大幅度下降。(3)靜電效應影響大, 物料在磨內(nèi)磨得越細, 粘結的可能性就越大, 加上溫度高, 造成磨內(nèi)糊球糊段, 粉磨高比表面積的水泥情況尤為嚴重。(4)生產(chǎn)能力低, 單機大型化后差距更大。(6) 尤其不適用于同時粉磨易磨性差別大的混合物料。(1) 磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象少。磨機的產(chǎn)量比同規(guī)格開流粉磨系統(tǒng)高。(2) 單位電耗低。產(chǎn)品細度要求越細, 圈流粉磨系統(tǒng)的單位電耗越低。但是必須指出的是, 對于老式選粉機, 細度細, 并不意味著比表面積高。(3) 成品的細度穩(wěn)定和調(diào)節(jié)容易。當其他條件不變時, 0.08mm篩篩余一般波動范圍在±1%以內(nèi)。當水泥的品種變更或細度指標作大的改動時, 只需調(diào)節(jié)分級設備, 相當方便。(4) 能進行選擇性粉磨。在選粉機的作用下, 易磨及活性低的組分 ( 如易磨混合材料和燒結不足的熟料) 由于比重小, 一旦粒度合格, 即被作為細粉選出;而難磨且活性高的熟料組分, 由于比重大, 不易被作為成品選出而磨得較細, 從而有利于水泥強度的發(fā)揮。由于具有選擇性粉磨作用, 圈流粉磨系統(tǒng)對粉磨易磨性差別大的混合物料更為適用。(5) 成品的粒度較均齊, 過粗和過細的顆粒均較少, 顆粒組成比較理想。磨制水泥時, 成品中3μm～30μm的顆粒的比例較大。(6) 散熱面積大, 磨內(nèi)溫度低。圈流粉磨系統(tǒng)的料球比小, 研磨體彼此沖擊產(chǎn)生的熱量少; 磨內(nèi)物料通過量大, 風速高, 在選粉和輸送過程中已散發(fā)了大量的熱。由于上述原因, 磨內(nèi)溫度比開流粉磨系統(tǒng)約低20～30℃。圈流粉磨系統(tǒng)的缺點是: 流程復雜、設備多, 一次性投資大、廠房面積大、操作復雜、定員多、維護工作量大、系統(tǒng)設備的運轉率低。(1)給物料在磨內(nèi)的流動增加一個推動力;(2)將磨內(nèi)的合格細粉及時帶出磨外, 降低過粉磨現(xiàn)象;(3)將磨內(nèi)研磨體產(chǎn)生的熱量帶到磨外, 降低磨內(nèi)溫度和出磨水泥溫度。(4)風速控制: 開流磨機磨內(nèi)風速0.2～0.5m/s, 圈流磨機磨內(nèi)風速>1m/s。早期的水泥磨機的通風曾經(jīng)采取過自然拔風形式, 隨著單機設備的大型化, 早已不能適應水泥生產(chǎn)的需要。加強磨內(nèi)通風是提高磨機產(chǎn)量的重要因素之一。磨機分倉的主要作用是分隔破碎和研磨功能, 實現(xiàn)分級粉磨。倉位的分配要依據(jù)物料的特性和粒度情況而定。合理地分配磨機的倉室個數(shù)和長度比例, 對磨機的產(chǎn)質量有重要的影響。這一點尤其不能忽視, 甚至可以這么說, 在影響磨機產(chǎn)量提高的因素中, 除了物料的特性( 易碎性、易磨性) 之外, 磨機的倉位起著舉足輕重的作用。有些企業(yè)在增加了磨頭預破碎設備后, 入磨物料粒度有了較大的降低, 而磨機產(chǎn)量未見有大的變動, 其根本原因就是沒有進行倉位的重新調(diào)整。研磨體的級配沒有現(xiàn)成的公式可以計算, 一般只能憑借各個生產(chǎn)企業(yè)自己的使用經(jīng)驗, 作好總結, 以便找出最適合本企業(yè)水泥生產(chǎn)配比的級配方法。以前一般的級配方法是“中間大、兩頭小”,如果現(xiàn)在配有磨頭預破碎系統(tǒng), 入磨物料粒度較小, 但其中還含有一些易碎性差的物料, 也可以根據(jù)情況采取“中間小、兩頭大”的方案, 有時也能取得意想不到的效果。襯板形式無論怎樣變化, 其主要作用保持不變,除了保護磨機筒體外, 在球倉是為了提高磨機對研磨體的提升高度, 加強對物料的破碎作用; 在段倉則是為了使研磨體更有效地增強對細物料的研磨。我們在推廣高產(chǎn)高細磨技術的過程中發(fā)現(xiàn), 圓角方形襯板和角螺旋襯板對降低磨機的運行電流有益, 但對細磨倉的粉磨效率有降低的趨勢。對于隔倉板的型式, 我們建議一般采用“小篦孔,大流通”的設計方案。磨機在生產(chǎn)過程中研磨體會產(chǎn)生的大量的熱能,如果不能及時排除磨外, 將會造成磨內(nèi)研磨體和篦板、襯板的粘糊, 嚴重惡化磨內(nèi)的粉磨工況。磨內(nèi)熱量的散失主要靠以下三種方式: 粉磨物料帶出磨外, 磨機通風帶出磨外, 筒體的輻射散熱。因此除了通過提高產(chǎn)量、加強磨內(nèi)通風外, 磨機筒體淋水也起到一個不可忽略的作用。對于大型水泥磨機, 不但需要筒體淋水, 還需要采用磨內(nèi)噴水措施, 改善磨內(nèi)粉磨工況和降低出磨水泥溫度。(1)保持適當磨音, 不要太響也不能飽磨。很多情形下, 磨機在處于“臨界飽磨”或“亞飽磨”的情況, 反而產(chǎn)質量俱佳。(2)通風不需要太大, 磨內(nèi)風速一般在0.2～0.5m/s,保持磨頭有負壓即可。風速太大, 細度、比表面積將難以控制。(3)在正常停料停磨情況下, 各倉必須有正常的存料量。物料在磨內(nèi)的粉磨, 實際上新喂入的物料補充磨內(nèi)存料, 磨內(nèi)存料逐漸被排除磨外。如果磨內(nèi)沒有存料或存料太少, 則入磨物料的任何變化都影響到出磨產(chǎn)品的產(chǎn)質量, 直接表現(xiàn)為臺時產(chǎn)量不穩(wěn), 細度跳動大。因此, 保持磨內(nèi)的存料量, 實際上就是磨內(nèi)的料球比處于最佳。(4)磨內(nèi)篩余曲線。對于三倉磨機, 在正常停料停磨情況下, 對磨機各倉取樣做磨內(nèi)篩析曲線。根據(jù)倉位長度不同, 一般一倉出口篦板附近細度R80在65%～60%, 二倉出口細度R80在35%～30%, 三倉出口6%～4%, 產(chǎn)品細度R80<3%。節(jié)能降耗是擺在水泥行業(yè)面前的頭等大事, 在保證水泥質量的前提下, 盡可能地提高磨機產(chǎn)量, 降低單位電耗, 對水泥生產(chǎn)企業(yè)來說, 具有重要意義。
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