所謂串聯(lián)工藝是指兩臺球磨機(jī)串聯(lián)運(yùn)行。有的廠家采用二級閉路粉磨工藝,有的廠家采用前一級閉路后一級開路工藝。近幾年由于燒成技術(shù)的不斷進(jìn)展,
熟料產(chǎn)質(zhì)量提高后,水泥粉磨能力相對偏小。許多廠家在技改時大多選擇了增加1臺磨機(jī),兩磨共用1套配料設(shè)施的方案,而在選擇具體工藝流程上,由于增加磨頭分流倉工藝上較復(fù)雜,或受現(xiàn)有土建結(jié)構(gòu)和空間位置的限制,許多廠家選擇了串聯(lián)工藝,因此近幾年串聯(lián)工藝在技術(shù)改造中采用的較多。本文結(jié)合我廠串聯(lián)工藝近兩年來的運(yùn)行情況,對水泥粉磨串聯(lián)工藝談幾點(diǎn)認(rèn)識,與同行交流。
1 串聯(lián)工藝的運(yùn)行情況
1.1 工藝流程
我廠串聯(lián)工藝流程和主機(jī)設(shè)備的規(guī)格見圖1。
圖1 串聯(lián)工藝流程
1.2 運(yùn)行情況
該系統(tǒng)1998年3月至1999年5月的月平均臺時產(chǎn)量、水泥綜合電耗及與非串聯(lián)工藝同等規(guī)格磨機(jī)噸水泥電耗的對比見表1。所得水泥的物理化學(xué)性能對比如表2。
表1 1998年3月~1999年5月串聯(lián)粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量及電耗統(tǒng)計(jì)
月份
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 10
| 11
| 12
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 平均
|
產(chǎn)量/(t/h)
| 25.0
| 24.6
| 25.6
| 24.6
| 23.5
| 23.3
| 24.0
| 24.9
| 25.7
| 26.4
| 26.8
| 27.1
| 27.4
| 27.6
| 26.9
| 25.60
|
電耗/(kWh/t)
| 串聯(lián)工藝
| 31.1
| 27.8
| 30.5
| 31.4
| 28.3
| 32.6
| 29.1
| 32.3
| 32.3
| 26.9
| 28.1
| 27.7
| 27.8
| 29.1
| 29.6
| 29.67
|
Φ1.83m×6.4m
| 33.2
| 32.9
| 31.8
| 33.6
| 31.9
| 35.7
| 31.9
| 33.3
| 33.7
| 31.7
| 32.5
| 33.1
| 33.2
| 31.6
| 34.1
| 32.78
|
Φ2.2m×7m
| 31.7
| 30.9
| 32.1
| 31.5
| 30.8
| 32.1
| 31.8
| 32.5
| 31.9
| 30.8
| 31.1
| 31.9
| 32.1
| 31.6
| 31.9
| 31.60 |
表2 串聯(lián)磨與閉路磨粉磨水泥性能對比
粉磨形式
| 細(xì)度/%
| 標(biāo)準(zhǔn)稠度/%
| 凝結(jié)時間/h∶min
| 抗壓強(qiáng)度/MPa
| 抗折強(qiáng)度/MPa
|
初凝
| 終凝
| 3d
| 28d
| 3d
| 28d
|
閉路磨
| 3.0
| 28.3
| 3∶59
| 5∶28
| 28.1
| 51.7
| 4.6
| 8.9
|
串聯(lián)磨
| 3.1
| 29.4
| 3∶01
| 4∶57
| 29.6
| 50.6
| 4.7
| 8.6 |
該系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率年均達(dá)到89%以上。
2 對串聯(lián)工藝的幾點(diǎn)認(rèn)識
2.1 簡化流程
串聯(lián)工藝能夠簡化生產(chǎn)工藝流程,減少技改工程量,縮短技改時間,降低技改費(fèi)用。
2臺磨共用1套配料設(shè)施,若使2臺磨機(jī)獨(dú)立運(yùn)行,采用非串聯(lián)工藝,可行性較好的方案就是實(shí)施磨頭分流工藝,我廠在本次技改方案設(shè)置時,也曾考慮過該種方案,但需新增設(shè)備,系統(tǒng)較為復(fù)雜,工程量較大,工藝布置較為困難。采用串聯(lián)工藝,工藝流程簡化,降低了技改費(fèi)用,而且贏得了技改時間。
2.2 提高粉磨效率
1)以我廠實(shí)際情況看,在無熟料預(yù)破碎設(shè)施,入磨粒度相同的情況下,Φ2.2m磨機(jī)一倉的破碎效率要高于Φ1.83m磨機(jī)。串聯(lián)工藝物料的破碎都在Φ2.2m磨內(nèi)完成,Φ1.83m磨機(jī)只起研磨作用,有利于發(fā)揮2臺磨機(jī)各自的特性。
2)我廠旋風(fēng)式選粉機(jī)系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率一般在80%~110%之間,Φ2.2m磨機(jī)臺時產(chǎn)量按15t/h計(jì)算,其回粉量在12~16.5t/h,可見,非串聯(lián)工藝的回粉量占磨頭入磨物料的量比較大。串聯(lián)工藝通過控制循環(huán)負(fù)荷率和采取工藝措施增大第二級磨機(jī)處理物料的能力,可以大大減少甚至杜絕回到大磨破碎倉的粗粉量,這樣一方面有效減輕粗粉在破碎過程中的緩沖作用,提高破碎效率;另一方面因破碎倉的研磨能力較弱,破碎倉很大程度上只是粗粉進(jìn)入研磨倉的一個通道,大量的粗粉占用了破碎倉的有效空間,降低了破碎倉的利用率。
3)串聯(lián)工藝第一級磨機(jī)的粗粉直接進(jìn)入研磨能力較好的小型磨機(jī)研磨,物料在粉磨設(shè)備內(nèi)的停留過程基本都處于有效粉磨狀態(tài)。
2.3 采用串聯(lián)工藝應(yīng)注意的問題
1)第一級磨機(jī)破碎倉與研磨倉的長度比例。
串聯(lián)工藝物料的破碎都在第一級磨機(jī)的破碎倉進(jìn)行,因此第一級磨機(jī)破碎倉的長度同非串聯(lián)工藝相比,應(yīng)該適當(dāng)放大。以我廠為例,串聯(lián)工藝第一級Φ2.2m×7m磨機(jī)前后兩倉的長度經(jīng)調(diào)整最終確定為3.75m與2.75m,采用其它規(guī)格磨機(jī)的廠家,可根據(jù)本單位的具體情況確定破碎倉與研磨倉的比例,否則,破碎倉破碎能力不足,會制約磨機(jī)臺時產(chǎn)量的提高。有條件的企業(yè)可增加預(yù)破碎(細(xì)碎)設(shè)施。
2)第一級閉路粉磨工藝選粉系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率的選擇。
從我廠串聯(lián)工藝運(yùn)行的情況看,第一級閉路粉磨工藝選粉系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷率是一個非常重要的參數(shù)。經(jīng)過長時間的探索,認(rèn)為保持在100%±10%之間較為適宜。過高,在第二級磨機(jī)的處理能力基本保持不變的情況下,回到第一級磨機(jī)的物料量將會增大,影響系統(tǒng)的產(chǎn)量;過小,一方面限制了第一級磨機(jī)能力的發(fā)揮,另一方面表現(xiàn)為第二級粉磨系統(tǒng)的負(fù)荷不足,也影響系統(tǒng)的產(chǎn)量。因此該參數(shù)的選擇應(yīng)引起采用串聯(lián)工藝的廠家的重視。
3)應(yīng)注意調(diào)控第二級磨機(jī)的成品細(xì)度,前后兩級磨機(jī)所得成品應(yīng)混合入庫,加強(qiáng)入庫水泥的均化。
采用串聯(lián)工藝后,由于第一級磨機(jī)破碎倉與研磨倉長度的調(diào)整,往往使得研磨倉長度縮短,研磨能力不足,雖然從細(xì)度指標(biāo)(0.08mm方孔篩篩余)上看,與其它磨機(jī)所得成品并沒有區(qū)別,但從比表面積上對比,則表現(xiàn)出一定的差別,反應(yīng)在顆粒級配上表現(xiàn)出一定的不合理性,細(xì)粉量偏少,反應(yīng)在強(qiáng)度上則表現(xiàn)出早期強(qiáng)度偏低,見表3、4所示。
表3 兩臺磨機(jī)細(xì)度指標(biāo)對比
磨機(jī)級數(shù)與規(guī)格
| 出磨細(xì)度/%
| 回粉細(xì)度/%
| 循環(huán)負(fù)荷/%
| 產(chǎn)量/(t/h)
| 產(chǎn)品細(xì)度/%
| 比表面積/(m2/kg)
| 選粉效率/%
|
第一級磨機(jī) Φ2.2m×7m
| 30
| 56.6
| 102
| 15
| 2.9
| 280
| 68.7
|
第二級磨機(jī) Φ1.83m×6.4m
| 11.4
| 26.7
| 63.3
| 12.7
| 1.4
| 397
| 67.3 |
表4 兩種工藝生產(chǎn)水泥的性能對比
工藝類別
| 細(xì)度/%
| 比表面積 /(m2/kg)
| 凝結(jié)時間/h∶min
| 抗折強(qiáng)度/MPa
| 抗壓強(qiáng)度/MPa
|
初凝
| 終凝
| 3d
| 28d
| 3d
| 28d
|
非串聯(lián)工藝單級閉路
| 2.9
| 305
| 3∶49
| 5∶07
| 4.7
| 8.9
| 28.3
| 50.2
|
串聯(lián)工藝第一級系統(tǒng)成品
| 2.9
| 278
| 4∶56
| 6∶01
| 4.1
| 7.8
| 26.4
| 49.8
|
串聯(lián)工藝前后兩級混合均化料
| 2.8
| 313
| 3∶20
| 4∶42
| 4.9
| 8.7
| 29.9
| 50.6 |
但是串聯(lián)工藝不能僅從第一級成品的質(zhì)量情況分析串聯(lián)工藝所得成品的質(zhì)量,如果合理調(diào)整第二級粉磨系統(tǒng)的成品細(xì)度指標(biāo),并采取各種相應(yīng)的工藝措施,不但能夠克服串聯(lián)工藝第一級粉磨系統(tǒng)由于研磨能力不足造成細(xì)粉量偏少的缺陷,而且還能夠調(diào)配優(yōu)化成品顆粒級配,提高水泥質(zhì)量。為此,我們采取的工藝措施包括以下幾個方面:
①將第二級粉磨系統(tǒng)的篩余細(xì)度指標(biāo)控制為0.08mm方孔篩小于1.5%,比表面積控制在370~410m2/kg。
最初我們采取的方法是Φ1.83m×6.4m磨機(jī)不設(shè)隔倉板,把其作為一個大的研磨倉,采用小鋼段作研磨體,在出料端設(shè)置擋料環(huán),以適當(dāng)提高磨內(nèi)存料量,提高研磨效率。實(shí)踐證明,該種方案物料在磨內(nèi)流速難以控制,出磨物料細(xì)度難以控制,出磨物料的量也經(jīng)常出現(xiàn)波動,研磨效率其實(shí)并不高,喂入的物料中夾雜的一些3~6mm的顆粒在磨內(nèi)也不能有效破碎,磨機(jī)處理物料的能力僅能維持在7~9t/h。為此我們又重新設(shè)置了隔倉板,把該磨分為兩個倉,其中一倉長2m,二倉長3.8m,仍保存擋料環(huán),在二倉仍沿用原來規(guī)格的鋼段,一倉采用Φ60~Φ40mm的鋼球作研磨體,這樣改造后,磨機(jī)的出磨細(xì)度基本上趨于穩(wěn)定,其對物料的處理能力達(dá)到9~11t/h,系統(tǒng)產(chǎn)量平均比過去提高了1.1t/h,但還不能很好地實(shí)現(xiàn)對該級粉磨系統(tǒng)細(xì)度的控制指標(biāo)。通過查找資料,參照超細(xì)磨的一些思路,我們又一次對該磨機(jī)進(jìn)行技改,分為三倉,前兩倉用鋼球作研磨體,后一倉用鋼段作研磨體,實(shí)踐證明,分為三倉后,該級粉磨系統(tǒng)產(chǎn)品細(xì)度的合格率基本上達(dá)到100%,該級粉磨系統(tǒng)對物料的處理能力達(dá)到11~13t/h,效果較為理想。
②兩級磨機(jī)的成品混合入庫。
從我廠串聯(lián)工藝的流程圖中可以看到,兩級磨機(jī)各自的成品在出選粉機(jī)后就混合在一起了,這樣在經(jīng)過水平輸送設(shè)備、豎直提升設(shè)備輸送過程中,兩級磨機(jī)所得成品的混合料就有一個混合均化的過程,入庫出庫過程中,混合物料又得到了均化。
③通過機(jī)械倒庫、多庫搭配,加大水泥均化的力度。
采用串聯(lián)工藝加大水泥均化力度尤為重要,具有雙層的含意,一是傳統(tǒng)意義上的均化目的,二是兩級磨機(jī)所得不同性質(zhì)的成品的充分混合均化。
4)應(yīng)注意磨機(jī)轉(zhuǎn)速的合理選擇。
第一級粉磨系統(tǒng)承擔(dān)著串聯(lián)系統(tǒng)全部的破碎功能,因此要求其研磨體的沖擊能力要強(qiáng),單位時間內(nèi)的沖擊次數(shù)要多一些,研磨體的運(yùn)動軌跡呈拋落狀態(tài),這除了在襯板型式上作些選擇,研磨體級配上作些調(diào)整外,磨機(jī)的轉(zhuǎn)速還宜向提高的趨勢調(diào)整。相反,串聯(lián)工藝的第二級粉磨系統(tǒng),則主要是利用其研磨功能。研磨體在瀉落狀態(tài)下運(yùn)動,有助于提高磨機(jī)的研磨能力,而研磨體在瀉落狀態(tài)運(yùn)動,則要求磨機(jī)的轉(zhuǎn)速制度向降低的趨勢調(diào)整。我廠串聯(lián)工藝所用的Φ2.2m×7m磨機(jī),在訂貨時就選擇了高轉(zhuǎn)速23.4r/min,比同規(guī)格磨機(jī)的轉(zhuǎn)速(21.4r/min)高出2r/min,實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中效果較好。
5)應(yīng)注意第一級磨機(jī)隔倉板型式的選擇。
我廠Φ2.2m×7m磨機(jī)的隔倉板選用了雙層提升式,這樣做的目的有兩個:
①研磨倉所占的長度比例相對小一些,致使第一級粉磨系統(tǒng)研磨能力稍顯不足,選用雙層提升式隔倉板,合乎要求的物料被強(qiáng)制通過隔倉板進(jìn)入研磨倉,兩倉料面的差異不會影響物料的流速,這樣,研磨倉填充系數(shù)就可以適當(dāng)加大一些,以增強(qiáng)研磨能力;
②選用提升式雙層隔倉板,可以加快物料在磨內(nèi)的流速,利于提高磨機(jī)的產(chǎn)量。
2.4 前后兩級磨機(jī)的能力匹配
對于旋風(fēng)式選粉機(jī)組成的一級圈流磨,循環(huán)負(fù)荷率、選粉效率、比生產(chǎn)率之間的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5所示。
表5 一級圈流磨系統(tǒng)選粉機(jī)的工藝參數(shù)
循環(huán)負(fù)荷率/%
| 50
| 100
| 200
| 300
| 400
|
選粉效率/%
| 84.5
| 72.5
| 55
| 44
| 37
|
比生產(chǎn)率
| 0.770
| 0.858
| 0.895
| 0.902
| 0.912 |
從表5看出,循環(huán)負(fù)荷率從100%提高到300%,選粉效率則從72.5%降低到44%,而比生產(chǎn)率則僅有0.044的增長,因此對于一級圈流磨系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷率合適的范圍為100%~200%。而對于串聯(lián)粉磨工藝,因?yàn)榇址壑挥泻苌僖徊糠只蛲耆换氐揭患壞C(jī)內(nèi),那么從選粉效率和選粉機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮,在不影響選粉機(jī)正常處理能力的情況下,我們經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐,認(rèn)為一級磨選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷率在90%~150%之間較為適宜,在這個區(qū)間,選粉效率在60%~75%之間。對于我廠的串聯(lián)粉磨工藝,如果一級磨的循環(huán)負(fù)荷率在90%~150%之間,Φ2.2m×7m磨機(jī)的產(chǎn)量為15t/h,那么出一級磨選粉機(jī)的粗粉量變化區(qū)間在13.5~22.5t/h,這個區(qū)間就是二級磨若實(shí)現(xiàn)與一級磨能力相匹配所必須具有的能力,那么該串聯(lián)磨系統(tǒng)二級磨可供選擇的規(guī)格一般就有Φ1.83m×6.4m,Φ1.83m×7m,Φ2.2m×6.5m,Φ2.2m×7m。我們認(rèn)為在上述四種規(guī)格的磨機(jī)中,無論選擇哪一種規(guī)格組成的串聯(lián)工藝,都可視為能力匹配的,只是二級磨機(jī)的規(guī)格不同,所選擇的一級磨機(jī)的循環(huán)負(fù)荷不同而已。我廠是在原有Φ1.83m×6.4m水泥磨的基礎(chǔ)上新增一臺Φ2.2m×7m磨機(jī)技改而成的串聯(lián)工藝,一級磨選粉機(jī)的循環(huán)負(fù)荷率選擇在100%±10%,此時,從穩(wěn)流分流小倉溢流回到Φ2.2m×7m磨機(jī)的粗粉量只有1~3t/h,這從穩(wěn)定Φ1.83m×6.4m磨機(jī)的入料量,充分發(fā)揮二級磨的能力的角度來看,也是需要的。
總之,采用串聯(lián)工藝,不能僅停留在流程上的串聯(lián),還必須根據(jù)串聯(lián)工藝的特點(diǎn)采取一些相應(yīng)的工藝技術(shù)措施,挖掘發(fā)揮出串聯(lián)工藝的潛能,起到事半功倍的效果。