导读
针对某公司原辊压机双闭路水泥联合粉磨系统运行中存在的问题，经过初期对粉磨系统进行调整改造，在管磨机细磨仓中采用水泥粉磨专用耐磨陶瓷研磨体替代原金属研磨体，后期又有针对性地对存在问题进行持续改进。经现场应用证明，耐磨陶瓷研磨体替换原金属研磨体，提高了粉磨系统产量，水泥粉磨电耗及耐磨陶瓷研磨体磨耗均有下降，水泥成品性能也得到了明显改善。在能耗双控政策下的水泥企业如何降低水泥能耗是当务之急，《水泥单位产品能源消耗限额》(GB—)的推出，倒逼水泥企业全力进行节能降耗改造，以提升企业竞争力。在水泥粉磨过程中应用耐磨陶瓷研磨体代替传统的金属研磨体，是节能降耗的途径之一，可显著降低粉磨能耗，有效促进企业的节能低碳发展，经济效益和社会效益显著。
1辊压机双闭路水泥联合粉磨系统1.1设备配置陕西声威建材集团有限公司t/d水泥生产线采用双闭路联合粉磨系统，工艺流程如图1所示，设备配置如表1所列。配置HFCG-辊压机+HFVV型选粉机+HBS动态选粉机+φ4.2m×13.0m两仓管磨机+O-SepaN-S高效涡流选粉机。其中管磨机(1号水泥磨)两仓原采用金属研磨体，主电动机运行电流A左右，P·O42.5级水泥产量t/h，系统粉磨电耗34.5kW·h/t，出磨水泥温度～℃。该管磨机是公司4台管磨机中规格与产能最大的，占水泥年产总量的75%，对水泥能耗与产品质量等影响较大。
图1辊压机双闭路联合粉磨工艺流程
1.进料提升机2.V型选粉机3.动态选粉机4.循环风机5,7.袋收尘器6.选粉机系统风机8.高效涡流选粉机9,12.风送斜槽10.出磨提升机11.管磨机13.旋风收尘器14.称重仓15.辊压机16.循环提升机
表1辊压机双闭路联合粉磨系统设备配置
1.2存在的主要问题1.2.1粉磨工序电耗偏高
目前，行业领先的水泥粉磨电耗已小于30kW·h/t，声威水泥公司1号水泥磨电耗34.5kW·h/t，高于行业领先值4kW·h/t以上，也高于集团内其他同型号管磨机。
1.2.2设备运转率偏低
为保持水泥粉磨系统产量，管磨机一仓(粗磨仓)与二仓(细磨仓)的钢球装载量达到t，管磨机运行负荷较大。除了入磨物料带入一部分热量之外，磨内研磨体与物料、研磨体与研磨体、研磨体与衬板、隔仓板和磨尾篦板之间摩擦，产生大量的热。由于金属材料导热系数高、传热快，导致管磨机后滑履温度偏高，超设定报警值后管磨机频繁跳停，尤其在6—9月高温季节，12：00—20：00生产处于断断续续状态，其余时段也有因滑履温度超报警值停机的情况，每次开停机都增加了粉磨电耗。
1.2.3出磨水泥温度高
正常出磨水泥温度要求控制在℃以内，年出磨水泥温度一般在～℃。调节水泥凝结时间用二水石膏，在65℃时就开始释出结构水，但脱水速度比较慢；在℃左右，脱水速度迅速加快，随着温度继续升高，脱水将更快；如果水泥温度达到～℃，就会出现二水石膏向半水石膏的晶型转变，环境温度越高，转换的比例越多；如果出磨水泥温度达到℃以上，入库后有部分石膏继续脱水形成半水石膏，而二水石膏与半水石膏晶型不一样，晶体高温失水或返潮转换过程中形成石膏的网状结构，黏结成为具有一定硬度的水泥团，导致库内结团、结块不能顺利出库，往往需要人工进库清理，企业投入资金较多，安全风险系数极高。此外，库内水泥预水化速率随着环境温度的变化而变化，环境温度越高，水化反应越快，二水石膏脱水成半水石膏和硬石膏后，脱除的结晶水会迅速与水泥熟料部分微颗粒结合，使库内水泥强度下降明显。为了弥补强度，只能降低混合材掺加量，影响企业经济效益；而且水泥成品温度越高，水泥适应性变差，混凝土凝结时间越短，严重影响混凝土质量，易引起下游商混企业用户投诉。
2技术改造措施针对以上管磨机使用金属研磨体存在的技术与水泥成品质量问题，通过实地调研考察，年初，利用φ4.2m×13.0m管磨机检修机会，对管磨机二仓(细磨仓)研磨体进行更换，使用SDTH公司研制生产的高硬度球柱结合体型耐磨陶瓷研磨体(密度3.8g/cm3)，取代原来使用的金属研磨体(密度7.6g/cm3)。耐磨陶瓷研磨体如图2所示。
图2细磨仓中的耐磨陶瓷研磨体
声威水泥公司通过和SDTH公司技术人员论证，在对粉磨工艺、设备配置和水泥控制指标进行综合分析后，对联合粉磨系统中的管磨机进行了如下改进。
(1)重新调整磨机研磨体级配，一仓(粗磨仓)增加了8t钢球，进一步提高一仓对入磨物料的粗粉磨能力，为二仓(细磨仓)应用耐磨陶瓷研磨体细磨创造条件。耐磨陶瓷研磨体填充率由钢球的30%提高到39.5%(由t耐磨陶瓷研磨体代替原来的t高铬钢球)，增加球料比，弥补耐磨陶瓷研磨体因材质密度小、质量轻带来的粉磨效率降低的不足。
(2)对二仓(细磨仓)内部的活化环进行优化改造，原设计安装的活化环高度相对较低，活化功能较弱。由于耐磨陶瓷研磨体需要较高的填充率，研磨体“滞留带”随之增加，易形成较大的研磨死区，降低研磨效率。耐磨陶瓷为无机非金属材料，静电吸附效应减弱，磨内物料流速会加快，易造成部分物料研磨不充分。为了彻底解决此问题，将活化环高度由原mm增加到0mm，改善对物料的搅拌效应，增强了活化效果，延缓了磨内物料流速，保证物料在磨内的研磨时间，有效提高出磨水泥成品率。
(3)安装隔仓板中心通风圆隔网。研磨体填充率提高后，研磨体的高度高于隔仓板中心圆板，在二仓(细磨仓)中心圆板后面安装10mm×10mm方孔筛网，有效避免研磨体导入隔仓板引起筛网破损。筛网距离中心圆板mm，确保磨机通风不受影响。
(4)磨头进料端由之前的下料溜管直接进料改为增加双层翻板阀，避免入磨物料因惯性直接前冲，造成磨前～mm范围内空料或者少料，可减少研磨体自损耗现象，提高一仓的粗粉磨效率，缩小进入二仓物料粒径。
经过以上技术改造，该双闭路联合粉磨系统运行稳定，初期管磨机产量略有下降，主要原因是磨内耐磨件与耐磨陶瓷研磨体表面光洁度较差。P·O42.5R水泥成品指标为(±15)m2/kg，R45μm筛余稳定在7%～9%，管磨机主电动机运行电流由之前的A降低到A，平均电耗降低4.0kW·h/t。耐磨陶瓷研磨体属于无机非金属材料，摩擦产生热量小，导热系数比金属材料低，出磨水泥温度降低25℃以上。
3进一步优化改进为了达到最佳节电效果，后续又根据粉磨系统实际运行状况，针对部分技术细节实施持续改进，具体措施如下。
(1)针对磨头惯性冲料问题，在管磨机进料口增加螺旋叶片，实现一仓均匀喂料，有效避免因冲料造成一仓出现研磨盲区。
(2)根据入磨物料细度，调整一仓研磨体级配，平均球径由31.0mm降至28.0mm，提高一仓粗粉磨能力。
(3)对隔仓板中心卸料口采取间隔封焊的办法，以减少过料面积，延缓排料速度，提高一仓研磨体粗粉碎能力，有效降低一仓进入二仓物料粒径。入磨物料R45μm筛余在56%左右，在一仓粉磨后出隔仓板位置取样，R45μm筛余降至45%。说明采取技术改进措施后，一仓粗粉磨能力较好。
(4)为防止磨内中部物料流速过快，在活化环上部mm高度处增加孔径5.0mm筛网(见图3)，促使物料在二仓匀速流动，实现物料分段磨细。出磨物料R45μm筛余由改进前的41%降至30%，显著提高了出磨物料的成品含量，为磨尾高效涡流选粉机的有效分级创造了良好的条件。
图3优化改造后的细磨仓活化环
实施上述改进措施后，出磨物料比表面积由改进前的m2/kg增至m2/kg，大幅度提高了出磨物料的成品比例，为进一步提产降耗奠定了坚实的基础。
截至年3月份，1号水泥磨应用耐磨陶瓷研磨体，已稳定生产水泥万t，实测耐磨陶瓷研磨体破损率≤5‰，球耗仅6.5g/t，实现了降耗、增效、稳质的目的。
年8月，又对双闭路水泥联合粉磨系统中熟料的进料方式进行了调整，将原来的熟料先进入称重仓，改为先进入循环提升机，经过V选预先分选后再返回称重仓，有效减少了入磨物料的细粉含量，大幅度提高了辊压机粉磨效率。应用耐磨陶瓷研磨体前后的技术指标对比如表2所列。
表2应用耐磨陶瓷研磨体前后技术指标对比
4应用效果(1)更换耐磨陶瓷研磨体后，对辊压机、系统用风等进行了适应性调整，水泥颗粒分布得到优化，水泥适应性较使用钢球得到进一步提高。
(2)磨内因耐磨陶瓷研磨体相互作用力产生的热量降低，系统拉风量降低，水泥温度大幅下降，解决了出磨和出厂水泥强度下降的质量问题。同时，因出磨水泥温度的下降，消除了石膏脱水板结现象，水泥入库、出库顺畅，避免了水泥板结清库的高危作业风险。
(3)耐磨陶瓷研磨体质量较钢球轻，装载量少，可减少研磨体对衬板的冲击力，磨机电流大幅下降，轴瓦温度也随之降低，可对电动机系统起到保护作用，维修率和故障率大大降低。同时，管磨机温度下降，可减少管磨机筒体钢板的脆性化，延长了主机设备寿命。
(4)应用耐磨陶瓷研磨体后，管磨机二仓(细磨仓)研磨体消耗由之前全部使用金属研磨体时的25g/t降低到6.5g/t，不但进一步降低了生产成本，而且减少了研磨体级配的调整次数。
(5)应用耐磨陶瓷研磨体降低了水泥产品中正六价Cr离子的含量，降低了重金属污染，对环境保护意义重大。
(6)应用耐磨陶瓷研磨体后经过多次测试，磨房内环境噪声由过去的90dB降至70dB左右，显著降低了对员工的职业危害。
5结语本次耐磨陶瓷研磨体的应用是陕西声威建材集团有限公司第一台管磨机工业试验，产能得到进一步提高，增产幅度达20%；彻底解决了磨机滑履温度高以及出磨水泥温度高导致的水泥库板结现象；同时，水泥粉磨电耗与研磨体磨耗明显下降，相比原使用金属研磨体总计节电6.4kW·h/t，节电幅度达18.55%。以该双闭路联合粉磨系统实际年产水泥万t计算，年可节电万kW·h，按照平均电价0.60元/(kW·h)计算，年节电效益达万元，2个月即可收回耐磨陶瓷研磨体全部投资。
引文格式：
[1]王永,贾超,周庆伟,等.水泥粉磨专用耐磨陶瓷研磨体节电效果分析[J].矿山机械,,50(4):35-38.矿山机械杂志抖音号、视频号
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