水泥半终粉磨创新工艺技术及设备的应用和体会
水泥 淮南舜岳水泥有限责任公司 2018-05-15
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质量是企业的生命，创新是企业的灵魂，发展是企业的希望的战略。为向更高的目标迈进，2014年下半年经过认真调研论证，与合肥院、江苏吉能达建材设备有限公司合作将已完成土建施工的2#水泥磨改建为辊压机联合粉磨半终粉磨系统。经过几个月的运行，取得了较好的效果。
第一、考察：
一、动因：
经设计院等有关专家介绍：江苏吉能达建材设备有限公司等单位在“联合粉磨系统”上采用“四分离高效选粉机”进行半终粉磨改造提产的技术措施。该方案本质为在原联合粉磨系统中，辊压机预粉磨环节新增加一台选粉机，全面提升系统效能，按需求灵活截取部分细粉作为水泥成品，其分选成品量为系统提产的基础；其思路选用的选粉机改为四分离选粉机，下进风结构，安装更紧凑，且规格能力进一步加强。
二、情况：
1、工艺设备配置情况
天山公司下属粉磨站：苏州天山水泥有限公司，于2012年底投产，配置一套：1800*1200辊压机＋V选＋4.2*13m球磨机＋O-SEPA4500选粉机＋大布袋收尘的传统联合粉磨工艺系统，与我公司相近。于2013年3月份在原有工艺流程基础上进行了半终粉磨技术改造，。2014年3月又将O-SEPA4500选粉机更换为TS5000高分散选粉机，之后4月投产。
2、产质量和电耗介绍：
实地考察的产质量情况：
运行记录摘录
3、台效分析：
该系统PO42.5台时月度平均达290 t/h，确实达到较高程度，其中加装该选粉机的半终粉磨改造影响提产约50 t/h余吨，辊压机提效影响提产15t/h，O-SEPA4500选粉机更改为TS5000选粉效率提高15%，影响提产15t/h。未改造前其平均月台时约210 t/h左右，比表面积360-370m2/kg，改造后可比台时提高80t/h……
经实地观察了解，其台效运行较佳与如下特点相关
（1）、辊压机运行稳定，无漏料和偏斜现象。
实际运行辊压9MPa左右，现场观察实际辊隙35mm范围且波动规律，边缘封闭严密，顶部侧部无丝毫漏料返料现象，运行电流在额定电流70%以上。
（2）、熟料粒度均匀、温度适中
现场从皮带秤取料观察，入磨物料粒度均匀，无对辊压机明显不利的结块料和飞砂料，另外因属于独立粉磨站，入磨物料温度手测约50℃附近，出磨物料温度在90-95℃范围，非常利于磨机粉磨提产。
（3）、球磨机通风顺畅，无返料正压现象
现场观察磨机进风口顺畅，无正压返灰等波动现象，中控室出磨负压在1200Pa范围较稳定，现场人员介绍运行数月来篦板基本无堵塞现象。
（4）、运转稳定，无断料止料现象
现场岗位介绍，除了峰谷运行停机，数月来基本没有其它断料、临停因素干扰，系统设备运行稳定性极高，包括斜槽、收尘等设备也重点进行防雨处理，消除堵料因素；现场整体卫生极佳，明显非突击清扫形成，如此设备稳定连续运行也支撑了工艺台效的稳定，提高了平均运行台时。
（5）、物料因素
除了熟料配比较低、掺加粉煤灰等有利物料因素外，其脱硫石膏使用也很有特点，经了解为了原材料成本最低化全部使用脱硫石膏，两台秤各3%比例平衡搭配使用，在保障运行稳定的前提下降低了物料成本。
其它如熟料易磨性、磨内级配等方面情况未能提供，但整体观察该公司物料、设备、工艺、环境等方面管理均较完善，所以其台效水平应较客观。
三、该半终粉磨方案分析
1、工艺简介：喂入中间仓的物料经辊压机挤压后由循环斗提机提升入V型选粉机。经V选分级的粗颗粒回到辊压机中间仓继续挤压，分级的较细颗粒随气流进入“下进风式的”高效选粉机。经高效选粉机分选后，相对较粗颗粒中200μm以上由回粉溜管回到辊压机中间仓继续挤压，32-200μm进球磨机粉磨；0-32μm相对较细颗粒随气流进入两个旋风筒进行固气分离，分离后的物料进入成品斜槽成为水泥成品。
2、方案优势：该方案相对更适合在传统联合粉磨系统上面进行改造。费用方面经初步了解，苏州天山公司改造费用200万左右，其中配置选粉机约130万元，其它增加管道及施工共70万元左右。
选粉机下部直接安装在V选出风口，选粉机上部出风口横向进入旋风筒。
方案不足：苏州天山水泥有限公司增加选粉机后，从半成品中分选出的细粉量在50-70t/h范围波动，其比表较佳约在450m2/kg以上，但随着转速降低，从半成品中分选出的细粉量增加，颗粒逐步变粗，至80t/h时入库成品质量将发生较大变化，受净浆流动性等性能的制约，综合考虑后其分选量在50t/h左右，我公司应用该技术，分选量相近。该技术较适用于预粉磨能力较强的磨机。
苏州天山水泥有限公司辊压机做功对物料有选择性。P·O42.5水泥提产幅度较大，P·C32.5水泥提产幅度相对较小。
第二、决策
预粉磨系统专用分级机改造辊压机、V型静态选粉机、双仓管磨机、O-SAPE选粉机组成的联合粉磨系统，符合“多级分选，分段粉磨”理论。特别是运用系统工程方法对水泥制成实施了相应的半终粉磨技改措施，并对粉磨系统中各段存在的问题进行了诊断分析，进而充分挖掘了粉磨系统中每一段生产潜力。
我们还了解到江苏吉能达建材设备有限公司开发的双转笼双传动预粉磨专用分级机，分级精度高，选粉效率达80%以上。 2014年初，京兰水泥集团和江苏吉能达建材设备有限公司，及南京水泥设计院负责人进行多次的技术对接，签订了合作协议。订购了江苏吉能达公司辊压机预粉磨选粉机、V型选粉机和OSEPA选粉机三台套。2014年10月投产，Ф4.2×13m磨机系统系统，生产P.O42.5水泥（物料配比：熟料81.4%、矸渣10%、石膏5.6%，石灰石3%，），成品比表≥360m2/kg、产量已经达到300t/h以上。32.5水泥产量350t/h，成品比表≥380m2/kg。
----选择微粒球状化半终粉磨节能新工艺。我公司水泥熟料中碱含量偏高，水泥标准稠度需水量较大。如何减少水泥标准稠度需水量是本次技改的重点。水泥标准稠度需水量是衡量水泥建筑性能的重要指标，因它影响混凝土的水灰比，一般说来，水泥标准稠度需水量少，则混凝土的单位需水量少，即水灰比小，混凝土较致密，强度高，耐久性比较好。因此，混凝土生产者都希望选择标准稠度需水量少的水泥。作为水泥生产者在生产水泥时，也必须尽量减少水泥标准稠度需水量。
---选择双驱双转笼预粉磨分级机、高分散水泥磨选粉机。
针对苏州天山水泥有限公司辊压机做功对物料有选择性问题，江苏吉能达建材设备有限公司，通过进一步研究，围绕辊压机做功对物料的适应性，把选粉机粗料、中料、细料的分选精度作为基础，真正使粒径分布比较集中的中料进入球磨机，进一步提高磨机的研磨效率；更细的细料直接作为成品与球磨机的成品料混合后进入成品库；颗粒较粗的料再次回辊压机。把辊压机多做功作为根本，让辊压机把料挤压得更细一点。追求通过多级分级处理的预粉磨系统，一方面进一步提高了辊压机的使用效率，另一方面也避免了球磨机过粉磨现象。开发了双转笼双传动预粉磨专用分级机，分级精度高，选粉效率达80%以上。
---选择与江苏吉能达建材设备有限公司合作。
吉能达公司凭借自己多年实践经验，以及强大的技术团队，推出了一系列半终粉磨系统新工艺、新技术、新设备解决方案，产品功能强大，产品的稳定性和拓展性都非常的好。是最实际的方案选择，最理想的合作伙伴。
第三、设计、调试
必须把握
1、关键 分段粉磨工艺电耗比一段粉磨工艺电耗更低。辊压机水泥半终粉磨系统，由几个子系统（分段）组成，第一段（辊压机）物料预粉磨非常重要，是整个粉磨系统增产、节电的技术关键，必须充分发挥辊压机高效料床粉磨的技术优势，摸索出该系统中辊压机适宜的工作压力、工作辊缝、两台主电机运行电流、V型选粉机及双转笼双传动高效选粉机用风等最佳技术参数；辊压机系统投入的功耗越多，挤压做功效果越显著，该半终粉磨（或联合粉磨系统）工艺系统节电幅度越大。
为了兼顾实现优化颗粒组成与经济效益最大化，必须准确把握 “多破少磨”的平衡点，即同时保证粉磨系统各个环节的能力平衡与粉磨系统状态的稳定。建议采用过程质量控制与目标管理相结合的方法：
（1）辊压机及V型选粉机物料控制要求：
经辊压机一次挤压≤80um30%以上。
V型选粉机出口物料≤30um20%以上；≤80um最好70%以上；≤150um一般达95%以上。
（2）辊压机系统选粉机成品质量控制要求：45um筛余≤4%；
严格执行上述过程质量控制指标要求，是半终粉磨系统成品质量、产量、综合效益大幅度提高的关键。
2、根本 “磨内磨细为根本”，应合理调整管磨机研磨体级配，尤其是细磨仓的研磨能力，充分挖掘第二段（管磨机）的增产潜力，提高研磨体研磨总表面积及其“集群研磨效应”、每米多创造合格品的能力与适宜的磨机通风参数，提高出磨物料比表面积，增加出磨成品颗粒含量，为高效选粉机有效分选创造先决条件。辊压磨＋球磨机粉磨工艺。水泥熟料先进入辊压机，强大的辊压力将其从数十毫米压碎至零点几毫米甚至更细后入球磨机。由于熟料颗粒经辊压粉碎的同时，内部也产生许多微裂纹，因而在球磨机内较容易进一步被粉碎而很快进入粉磨阶段。在这种粉磨系统中，球磨机的主要任务只是粉磨，所以，粗磨仓可选用较小尺寸的研磨体，研磨体表面积的增大显然有利于粉磨效率的提高，进而大幅度提高粉磨系统的生产能力。
3、核心 应用高效分级设备。只有应用高效分级设备才能使辊压机水泥半终粉磨系统实现了良好的“分段粉磨”； 经双转笼双传动高效选粉机分离成品后的入磨粗粉已具备“粒度效应”（入磨粒径细）及“裂纹效应”（晶格裂纹多），易磨性显着改善，邦德粉磨功指数降低15%-25%，送入后续管磨机研磨的物料中45um以下细粉明显减少，可有效消除过粉磨及研磨体、衬板工作表面粘附现象，大幅度提高管磨机的磨细做功能力。
系统中的每一段之间的接口都很重要，诊断其中存在的技术问题可运用分段粉磨理论与系统工程方法分析解决；经过一段时间的生产磨合，系统运行会更顺畅，设备运行效率将显着提高。
4、 观念 由传统的80um筛余、追求比表面积，向追求颗粒级配组成与颗粒形貌的科学性，实现效益最大化方向转变。水泥粉磨细度不仅关系到水泥粉磨的能耗，更为重要的是对水泥性能有着很大的影响。为了促进水泥水化，要提高水泥细度，可增大与水的接触面积，但粉磨过细会导致能耗大幅度增加，且需水量增加。尽管粉磨过细的水泥水化速度较快，有利于强度的发展，但水灰比大往往使强度下降。如粉磨过细，小于1μm的水硬性颗粉在不到1天时间内完全水化，对龄期强度的增长没有作用。根据国内外应用结果分析，仅从混凝土的角度来说，水泥细度应控制在比表面积为300～360m2/kg较适宜。水泥颗粒组成与水泥性能有直接的关系：在水泥产品中，0～3um的颗粒（微粉）决定1d强度；3～25um（细粉）影响28d强度，但3d后可与0～3um颗粒达到相同强度；25～50um（粗粉）对28d强度影响不大，而90d后可同0～3um颗粒的强度达到相同值；三者合计称为总体细度。在水泥产品中，一般公认：3～32?m颗粒对强度增进率起主导作用，其总量不能低于65%；10～24um颗粒对水泥性能尤其重要，小于3um颗粒不能超过10%；大于64um的粗颗粒活性很小，最好没有。水泥颗粒的形状近于球形时，其单位重量的比表面积最小，这不仅使形成一定厚度的水膜所需要的水量最少，而且能减少颗粒相互间的磨擦，产生能提高流动性的滚珠效果。经日本有关专家研究证明：当水泥颗粒圆形度（球形为100%）从原来67%提高到85%以后，流动性的提高减少了用水量，所以混凝土的强度和耐久性都提高了。高的比表面积与颗粒圆形度、合理的颗粒结构与组成有利于大幅度提高混合材的掺加量，实现高利废、高效益。
第四、结果
2015年初投产以来，Ф4.2×13m磨机系统设备运转正常，质量稳定，电耗下降明显。生产P.O42.5水泥（物料配比：熟料79%、粉煤灰12%、石膏6%，石灰石3%，），成品比表≥360m2/kg、产量已经达到280t/h以上。32.5水泥产量320t/h，成品比表≥380m2/kg，初步统计电耗较1#水泥磨下降7kw/h，一举调试达标。
为了适应水泥工业新形势下持续发展的需要，现有水泥磨工艺和设备水平亟待提高。采用辊压机半终粉磨和实现主机设备大型化，加快 推行多破少磨新工艺，是实现水泥技术进步和企业综合技术经济效 益提高的重要措施。
中国水泥网将于2018年6月13-14日在杭州举办“2018第十届国际粉磨峰会”，本届峰会以“超低电耗 高性能水泥 无人值守”为主题，将邀请行业专家深度探析降低粉磨能耗及高性能水泥生产的途径，并举行互动论坛，现场解答疑问、交流经验。
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