水泥粉磨系統異常案例分析及解決措施(六)

鄒偉斌

中國建材工業經濟研究會水泥專業委員會，北京 100024

水泥粉磨系統異常案例分析及解決措施(六)

鄒偉斌

中國建材工業經濟研究會水泥專業委員會，北京 100024

入磨物料綜合水分應控制≤1.5%，若綜合水分達到2.5%，系統產量會降低10%～25%甚至更多。物料易磨性關系到系統的產量和電耗。入磨物料尤其是熟料的溫度越高、韌性越好，易碎性與易磨性越差，系統產量越低，粉磨電耗越高，成品細度越不易控制。任何設備的應用都是有先決條件的，打散分級機雖屬于動態分級設備，對入機物料打散能力比靜態分級設備要好，但下錐體機械篩分部分采用小篩縫分級篩板對于入機物料水分非常敏感，技改過程中，應根據實際工藝條件及物料特性決定改造方案。

物料性質 綜合水分 易磨性 溫度 篩縫

0 引言

水泥粉磨系統能力的發揮與被磨物料理化性質密切相關，當被磨物料水分大、顯微硬度大、物料易磨性差等因素存在，不但影響系統產量、質量，增加粉磨電耗，而且會引起設備運行故障，降低運轉率、增加生產成本。本文就材料物理性能對粉磨系統影響的異常案例與讀者分享。

1 熟料受潮

1.1 H公司粉磨系統配置

采用170-100輥壓機（物料通過量620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV -66 A（額定電流，下同）×2）+V選+Φ4.0 m×13 m三倉管磨機（主電機功率2 800 kW-10 kV-208 A（額定電流，下同），研磨體裝載量200 t，主減速器JS140-A1，速比i=44.416 7，筒體工作轉速16.66 r/min，一倉長度3.25 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.50 m+三圈高度850 mm活化環）開路聯合粉磨系統。經V選分級后的入磨物料80μm篩余32%，45μm篩余51%，比表面積180 m2/kg。

1.2 出現的異常狀況及結果

生產P·O42.5級水泥（成品比表面積≥360 m2/kg），正常時產量165 t/h，系統粉磨電耗31 kWh/t。春節后開機生產，P·O42.5級水泥產量降至140 t/h，降幅15.15%；粉磨電耗升高至35.6 kWh/t，上升幅度14.84%。

1.3 技術診斷分析

春節前，熟料在堆棚儲存過程中有淋雨、受潮現象，易磨性變得極差。磨內襯板及研磨體表面有較嚴重粘附現象，出現物料墊層削弱了研磨體磨細過程中的作用力，粉磨效率降低。熟料小磨試驗時間也由28 min延長至34 min，甚至36 min，說明受潮熟料難磨。表1列出易磨性差的各種水泥熟料。

1.4 采取的技術措施與效果

采用新鮮熟料與受潮熟料按2∶1搭配使用后，熟料小磨時間降至28 min以下，系統產量恢復，粉磨電耗降至原水平。

表1 易磨性差的水泥熟料種類

2 熟料冷卻效果差

2.1 H-S公司粉磨系統配置

采用Φ3 m×13 m三倉管磨機（主電機功率1 400 kW-10 kV-99A，裝載量研磨體108 t，一倉長度3.50 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.25 m+三圈高度500 mm活化環）+磨尾收塵風機組成的開路粉磨系統。

2.2 出現的異常狀況及結果

原采用某臺泥企業熟料（窯系統配置丹麥史密斯第四代篦冷機，出機熟料溫度＜100 ℃，急冷效果良好，易碎性及易磨性好，小磨試驗時間只有24 min），生產P·O42.5級水泥（成品細度 R80≤1.5 %），成品細度非常易于控制，一般均＜1.5%，臺時產量達38 t/h，系統粉磨電耗35.6 kWh/t，粉磨系統運行穩定。

在混合材品種、摻入量不變的前提下，改用該公司基地自產熟料生產P·O42.5級水泥（成品細度指標 R80≤1.5 %），出磨細度難以控制，一般在1.8%～2.5%甚至在3.0%以上，系統產量降低至32 t/h，粉磨電耗近38 kWh/t，水泥成品質量波動較大。

2.3 技術診斷分析

對熟料進行小磨試驗，時間達33 min左右，高者達35 min。追查原因發現，該熟料出冷卻機時溫度＞180 ℃，C2S礦物實際含量偏高，熟料韌性增加，導致易碎性與易磨性都很差。問題出在篦冷機性能不佳，熟料急冷效果差。

2.4 采取的技術措施與效果

對篦冷機進行改造，出機熟料溫度降至100 ℃左右，良好的急冷效果使熟料易磨性大幅度提高，系統產量與粉磨電耗恢復至正常狀態。

3 入磨物料綜合水分大

3.1 G公司粉磨系統配置

采用170-100輥壓機（物料通過量620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV-64A×2）+V選+Φ4.2 m ×13 m雙倉管磨機（主電機功率3550 kW-10 kV -260A，裝載量235 t，主減速器JS150B，速比i=47.295:1，磨機筒體工作轉速15.6 r/min，一倉長度3.50 m，二倉長度9.0 m+五圈高度950 mm活化環）+O-Sepa N-3500選粉機（主軸電機功率160 kW，系統風機風量240 000 m3/h，風壓5 600 Pa，電機功率560 kW）+磨尾收塵風機組成的雙閉路聯合粉磨系統。

3.2 出現的異常狀況及結果

磨制P·C32.5級水泥使用濕礦渣配料（堆積未烘干，水分10%左右），摻入量25%，產量只有140 t/h，系統粉磨電耗44 kWh/t。

3.3 技術診斷分析

從旋風筒處取入磨物料綜合水分達2.63%，水分大的物料韌性大，易磨性變差，濕礦渣摻入量較大，易磨性更差。打開磨門檢查發現：細磨倉研磨體及襯板工作表面有嚴重粘附，物料形成的緩沖墊層導致粉磨過程中研磨體磨細能力顯著下降，成品細度跑粗，被迫保質降產。欲挖掘系統潛力、提產降耗，必須從降低入磨水分入手。

3.4 采取的技術措施與效果

采用電廠熱干爐渣等量取代15%礦渣，旋風筒處取入磨物料綜合水分降至1.2%左右；采用助磨劑對磨內進行清洗，保持研磨體與襯板表面光潔。改進后，生產P·C32.5級水泥產量達到195 t/h，系統粉磨電耗35.6 kWh/t。

表2所列混合材在水分含量高、直接入磨狀況下，易磨性更差。

4 物料水分與分級篩板篩縫的匹配

4.1 物料水分較大分級篩板篩縫偏小

4.1.1 X公司粉磨系統配置

采用150-100輥壓機（物料通過量500 t/h，主電機功率710 kW-10 kV-53 A×2）+600/140打散分級機（處理能力300～600 t/h，打散+分級電機總功率=55 kW+45 kW）+Φ4.2 m×13 m雙倉管磨機（主電機功率3550 kW-10 kV -260 A，主減速器MFY355，速比i=46.97，筒體工作轉速15.75 r/min，研磨體實際裝載量230 t，一倉長度3.50 m，二倉長度9.0 m+四圈高度1 000 mm活化環）+ O-Sepa N-3500選粉機（喂料能力630 t/h，選粉能力210 t/h，主軸電機功率160 kW，系統風機風量230 000 m3/h，風壓5 600 Pa，電機功率500 kW）+磨尾收塵風機組成的雙閉路聯合粉磨系統。

表2 部分常用易磨性差的混合材

4.1.2 出現的異常狀況及結果

生產P·C32.5級水泥（成品比表面積375 m2/kg ±10 m2/kg ），最初系統產量176 t/h，粉磨電耗32.1 kWh/t。該公司為了進一步節電，降低入磨物料粗顆粒含量，對打散分級機下錐體進行改造，將原用5 mm寬度篩縫的分級篩板更換為1.2 mm寬度雙層篩分分級篩板，入磨物料1.0 mm篩余由23%降至8.6%，即進入管磨機的粗顆粒物料明顯減少?？呻S著時間的推移，磨機產量卻降至162 t/h，系統粉磨電耗上升至35.6 kWh/t。

4.1.3 技術診斷分析

取樣測試打散分級后的入磨物料綜合水分達到2.98%，這與下錐體1.2 mm寬度篩縫的雙層篩分分級篩板不相匹配。由于所用混合材礦渣、爐渣、濕粉煤灰水分較大，經輥壓機擠壓后的料餅較硬、結實，一部分料餅不易被打散、分級而參與物料循環，造成打散分級機的循環負荷增大，無功消耗增加；入機物料水分大、粘附力強，導致下錐體1.2 mm寬度篩縫雙層篩分分級篩板極易堵塞，同時，粗粉管道也出現粘壁現象，物料處于非正常大循環狀態，回料量明顯增多，輥壓機、循環提升機、分級機負荷逐漸增大，造成循環提升機超電流跳停，嚴重影響管磨機正常粉磨。

4.1.4 采取的技術措施與效果

恢復5 mm寬度篩縫的分級篩板，并清理粗粉管道及稱重倉粘壁物料。分級后的入磨物料中不含水分的熟料顆粒增多，粉磨狀況明顯改善。但熟料顆粒增多，入磨物料易磨性發生變化，通過適當調整磨機一倉平均球徑（由40.1 mm提高至42.3 mm），補加直徑Φ70 mm、Φ60 mm、Φ50 mm鋼球各1 t，增大一倉破碎能力；二倉增補直徑Φ17 mm、Φ15 mm小鋼球各3 t。調整后，P·C32.5級水泥產量逐步提高至182 t/h，系統粉磨電耗降至31 kWh/t。

4.2 物料水分不大，分級篩板篩縫偏大

4.2.1 Y公司粉磨系統配置

采用170-100輥壓機（物料通過量≥620 t/h，主電機功率900 kW-10 kV-66 A×2）+650/160打散分級機（處理能力≥800 t/h，打散+分級電機總功率=90 kW+75 kW，下錐體分級篩板篩縫寬度5 mm） +Φ4.2 m×13 m三倉管磨機（主電機功率3 550 kW-10 kV -243A，研磨體裝載量238 t，主減速器JS150B，速比i=47.295:1，磨機筒體工作轉速15.6 r/min，一倉長度3.50 m，二倉長度2.50 m，三倉長度6.25 m+四圈高度980 mm活化環）+磨尾收塵風機組成的開路聯合粉磨系統。

4.2.2 出現的異常狀況及結果

生產P·O42.5級水泥（成品比表面積≥375 m2/kg ±10 m2/kg）產量160 t/h，粉磨電耗34 kWh/t。這說明系統有節電提產的潛力。

4.2.3 技術診斷分析

該系統熟料配比80%，煅燒煤矸石7%，石灰石4%，干粉煤灰6%，脫硫石膏3%；入輥壓機物料綜合水分＜1.4%，分級后的入磨物料綜合水分＜1.2%。分析認為：首先，該聯合粉磨系統中所用混合材料水分較?。ňC合水分在1.5%以下），即使打散分級機改用小篩縫分級篩板，產生堵塞的可能性也較??；其次，輥壓機輥面已堆焊修復，側擋板完好，消除了邊緣漏料現象，工作壓力穩定在9.0～9.2 MPa，輥縫在32 mm～36 mm之間波動，主電機運行電流達到額定電流的70%以上，說明輥壓機擠壓做功能力良好；再次，預粉磨子系統料餅循環采用NSE1000高速板鏈提升機，輸送能力可達900 t/h以上，相對于處理能力620 t/h的輥壓機而言，提升量富裕很大。但經分級后的入磨物料900μm篩余高達24%～28%，顯然有較多的粗顆粒進入管磨機。這是由于篩分分級篩板篩縫較大導致入磨900μm以上的粗顆粒較多，必須針對打散分級機下錐體篩分分級部分進行技術改造，大幅度降低入磨物料中900μm以上的粗顆粒含量，為管磨機磨內磨細創造條件，充分發揮系統增產、節電潛力。

4.2.4 采取的技術措施與效果

打散分級機下錐體篩分分級部分拆除原用5.0 mm寬度篩縫的單層分級篩板，采用篩縫寬度0.9 mm雙層篩板。打散分級機分級篩板改造后進行生產調試，主軸轉速保持560 r/min運行時，取入磨料樣測試900μm篩余，已降至5%～7%，粗顆粒明顯減少。磨制P·O42.5級水泥（成品比表面積≥380 m2/kg）系統產量由160 t/h提高至199 t/h，增幅24.38%；水泥粉磨系統電耗由35 kWh/t降至28.6 kWh/t，降幅18.29%。

4.3 對比分析

為何兩個公司都是對打散分級機下錐體篩分分級篩板進行改造，Y公司取得了顯著的增產、增效技術經濟效果，X公司改造后不但未能達到預期目的，反而導致系統運轉不正常、產量下降、粉磨電耗增加？

從X公司與Y公司輥壓機預粉磨及物料分級子系統配置來看，均使用打散分級機，只是兩個公司所用的輥壓機規格與打散分級機型號及處理能力不同而已（在聯合粉磨系統中，打散分級機正常應用的循環負荷一般在100%～150%，接近或超過200%甚至更大時，回料量會迅速增大，導致輸送系統設備——料餅循環提升機負荷逐漸增大，電流超過設定值而跳停）。對比兩個公司，前者是物料水分較大而分級篩板篩縫偏小，后者是物料水分不大而分級篩板篩縫偏大。這兩個案例說明，對聯合粉磨系統中配置的打散分級機下錐體篩分分級篩板的改造，應持慎重態度，前提是必須高度重視入機物料水分因素對整個粉磨系統中設備的影響，尤其是對于生產熟料摻入量少、混合材水分大的低強度等級水泥，一定要注意。

5 “選擇性粉磨”現象

5.1 J公司粉磨系統配置

采用160-140輥壓機（1 120 kW-10 kV-78 A×2）+V選+Φ3.2 m×13 m雙倉磨（主電機功率1 600 kW-10 kV-115 A，一倉長度3.25 m，二倉長度9.25 m）+Speax2000選粉機與Φ3 m×11 m雙倉磨（主電機功率1 250 kW-10 kV-86 A）+Speax2000選粉機），組成的“一拖二” 雙閉路聯合粉磨系統。

5.2 出現的異常狀況及結果

磨制P·O42.5級水泥（成品比表面積430 m2/kg ±10 m2/kg，45μm篩余8.5%），系統產量180 t/h，粉磨電耗31 kWh/t?；旌喜模菏沂?、燒矸石、粉煤灰；緩凝劑：采用當地產天然二水石膏。激光粒度儀測試成品水泥顆粒級配的數據：≤3μm占7.11%，3μm～32μm占69.74%，32μm～65μm占23.08%，特征粒徑x′=24.12μm，均勻性系數n=1.31。32μm以下顆粒粒徑含量為76.85%，測試數據反映正常。但水泥3 d抗壓強度為26 MPa，28 d抗壓強度為44 MPa，3 d→28 d抗壓強度增長值僅為18 MPa左右，增長值偏低。

5.3 技術診斷分析

從磨內研磨體級配來看，兩臺磨機一倉最大鋼球直徑僅為Φ30 mm，最小鋼球直徑Φ15 mm，磨機二倉均采用直徑Φ20 mm～Φ12 mm鋼段。磨機一倉所用研磨體直徑偏小，單個沖擊能量較低，不足以將易磨性較差的熟料進行粗粉碎（磨），細磨倉磨細負荷增大；同時，物料因粉磨特性及理化性質不同，在磨內產生“選擇性粉磨”現象，水泥成品中32μm以下顆粒絕大多數為易磨性好的混合材及石膏，而真正產生強度的熟料因易磨性較差未能被充分磨細（磨細程度較差），成品水泥篩余物呈黑色（絕大多數為熟料）。經化學全分析檢驗測試得知：P·O42.5級水泥篩余物中CaO含量達48%～52%，充分說明混合材相對易磨，在成品中所占細粉比例多；熟料易磨性差，水泥磨細程度也差，粒徑粗大，水化反應速率較慢，導致水泥3 d→28 d抗壓強度增長值偏低。

5.4 采取的技術措施與效果

一倉研磨體調整采取等量更換方式，拿出Φ20 mm、Φ17 mm、Φ15 mm混合小球8 t，加入Φ60、Φ50、Φ40鋼球共計8 t，提高一倉粗處理能力；二倉補入Φ14 mm、Φ12 mm鋼段各3 t，增大對物料的細磨能力。改進后，P·O42.5級成品水泥顆粒級配測試數據為：≤3μm占9.34%，3μm～32μm占74.77%，32μm～65μm占15.57%，特征粒徑x′=20.39 mm，均勻性系數n=1.29；32μm以下顆粒粒徑含量達到84.11%，比改進前提高了7.61%；特征粒徑x′降低了3.73μm。水泥3 d抗壓強度達29.6 MPa，28 d抗壓強度達50.8 MPa，3d→28d抗壓強度增長值由18 MPa提高至21.2 MPa（45μm篩余4.1%，比表面積426 m2/kg，篩余物CaO含量僅為35%左右），說明熟料的磨細程度比調整前明顯提高，水泥整體粒徑下降，強度增長良好。

6 結束語

（1）必須重視物料水分對系統產量與粉磨電耗的影響：入磨物料綜合水分應控制≤1.5%，若綜合水分達到2.5%，系統產量會降低10%～25%甚至更多。物料水分大易造成磨內研磨體與襯板表面嚴重粘附，甚至堵塞隔倉板與出磨篦板縫隙，大幅度降低系統產量。當物料水分大與磨內溫度高兩種因素產生疊加時，導致管磨機系統粉磨狀況嚴重惡化，甚至造成無法粉磨而被迫停機處理。

（2）物料易磨性與系統增產、降耗的關系：急冷條件下的熟料易磨性好，有利于系統增產、降耗；慢冷熟料中的C2S含量高，易磨性差，不易磨細，系統粉磨電耗高；顯微硬度大的混合材，易磨性差，同樣較難磨細，以致影響系統產量的發揮。水分大的混合材，韌性大，易磨性差，同樣會造成系統產量下降，粉磨電耗增加。

（3）入磨物料尤其是熟料的溫度越高，易碎性與易磨性越差，系統產量越低，粉磨電耗越高，成品細度越不易控制。

（4）任何設備的應用都是有先決條件的，打散分級機雖屬于動態分級設備，對入機物料打散能力比靜態分級設備要好，但下錐體機械篩分部分采用小篩縫分級篩板對于入機物料水分非常敏感，技改過程中，應根據實際工藝條件及物料特性決定改造方案。

TQ172.632

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1008-0473(2016)06-0028-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.007

2016-10-10）