王飛，康宇，鐘根，鐘永超

1 概述

水泥工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，其能源成本包括燃料成本和電力成本，在總成本中的占比較高。在電力成本中，粉磨電耗成本占比約為60%～70%，因此，提高粉磨技術(shù)水平、降低粉磨電耗成本對(duì)水泥工業(yè)的發(fā)展具有重要意義[1]。

就目前水泥粉磨技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，單獨(dú)的球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)因粉磨效率低、電耗高，已經(jīng)基本被淘汰，而料床粉磨裝置因粉磨效率較高，得到了普遍應(yīng)用。料床粉磨的代表性裝備為輥磨和輥壓機(jī)，其中輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)得到了普遍應(yīng)用，輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)也有部分應(yīng)用。

半終粉磨系統(tǒng)是指在粉磨系統(tǒng)的預(yù)粉磨階段，提前選出一部分細(xì)度符合水泥粒度要求的成品，與球磨機(jī)的成品混合成最終成品。預(yù)粉磨階段提前選出的成品沒有經(jīng)過(guò)球磨機(jī)，對(duì)預(yù)粉磨設(shè)備而言是部分終粉磨制備，因此稱為半終粉磨系統(tǒng)。半終粉磨系統(tǒng)讓細(xì)度合格的產(chǎn)品提前離開粉磨系統(tǒng)，不再粉磨，從而提高了后續(xù)粉磨設(shè)備的研磨物料量，同時(shí)又減少了物料的過(guò)粉磨，使系統(tǒng)產(chǎn)量提高，粉磨電耗降低。

目前水泥粉磨應(yīng)用較多的是輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)，但輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)制備的水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量總體上是增加的，這與輥壓機(jī)擠壓產(chǎn)生的顆粒多為針狀或片狀有關(guān)，半終粉磨的產(chǎn)品比例越大，最終混合水泥的需水量越大。為滿足水泥性能的要求，大部分已建成的水泥生產(chǎn)線只能通過(guò)降低半終粉磨成品的比例來(lái)改善水泥的需水性，有的直接將半終粉磨生產(chǎn)模式改為聯(lián)合粉磨生產(chǎn)模式（尤其是磨制P·O42.5水泥以及其他高熟料比例水泥時(shí)），系統(tǒng)產(chǎn)量被迫降低、粉磨電耗相應(yīng)提高。

本文介紹了一種新型的水泥半終粉磨系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用KVM外循環(huán)輥磨作為核心裝備，有效解決了水泥產(chǎn)品性能問(wèn)題，能最大限度地將輥磨成品提前選出，使輥磨成品與球磨機(jī)成品混合均勻，有效提高了系統(tǒng)產(chǎn)量，降低了粉磨電耗。

2 KVM外循環(huán)水泥輥磨半終粉磨系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)工藝流程

我公司有一條KVM外循環(huán)輥磨水泥生產(chǎn)線，采用由“KVM26.3-P外循環(huán)輥磨＋φ 3.8m×14.5m球磨機(jī)+V型選粉機(jī)+三分離精細(xì)選粉機(jī)”組成的共用一套精細(xì)選粉機(jī)的雙圈流半終粉磨系統(tǒng)，系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

來(lái)自配料站的物料首先進(jìn)入KVM外循環(huán)輥磨機(jī)，經(jīng)輥磨研磨過(guò)的物料經(jīng)V型選粉機(jī)分選后，細(xì)粉被帶入三分離選粉機(jī)進(jìn)一步分選，粗粉返回輥磨再粉磨；經(jīng)三分離選粉機(jī)分選后的細(xì)粉為成品，中粗粉進(jìn)入中粗粉小倉(cāng)（小倉(cāng)內(nèi)物料可分別進(jìn)入輥磨和球磨，根據(jù)外循環(huán)輥磨與球磨機(jī)的運(yùn)行工況調(diào)節(jié)分料量），粗粉直接返回輥磨進(jìn)行循環(huán)粉磨；球磨機(jī)采用閉路磨形式，經(jīng)球磨機(jī)研磨過(guò)的物料進(jìn)入三分離選粉機(jī)的上撒料裝置，與外循環(huán)輥磨磨制的、進(jìn)入三分離選粉機(jī)的細(xì)粉一起進(jìn)入精細(xì)選粉機(jī)進(jìn)行分選，分選出的混合水泥成品經(jīng)袋收塵器收集后入水泥庫(kù)。

該系統(tǒng)除采用KVM外循環(huán)輥磨作為預(yù)粉磨裝置外，預(yù)粉磨外循環(huán)輥磨還與球磨機(jī)共用一套精細(xì)選粉系統(tǒng)，一定程度上減少了設(shè)備和土建投資。同時(shí)，外循環(huán)輥磨和球磨制備的細(xì)粉同時(shí)進(jìn)入三分離精細(xì)選粉機(jī)進(jìn)行分選，使兩股粉料充分混合，避免了傳統(tǒng)半終粉磨系統(tǒng)前后兩部分產(chǎn)品因性能差異大、后段工序混料不均導(dǎo)致水泥質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)等情況的出現(xiàn)。

另外，出球磨機(jī)物料通過(guò)提升機(jī)、斜槽進(jìn)入共用選粉機(jī)。斜槽分兩路，一路正常通往共用精細(xì)選粉機(jī)，預(yù)留一路直接通往水泥成品收塵器下方的斜槽，預(yù)留球磨機(jī)開路運(yùn)行的方式。

2.2 系統(tǒng)主要設(shè)備

圖1 KVM外循環(huán)輥磨半終粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

表1 KVM外循環(huán)水泥輥磨半終粉磨系統(tǒng)主要生產(chǎn)指標(biāo)（比表面積≥350m2/kg）

表2 KVM外循環(huán)輥磨系統(tǒng)磨制的水泥成品性能指標(biāo)（連續(xù)3d生產(chǎn)的水泥綜合樣品）

該系統(tǒng)主要由KVM外循環(huán)輥磨、V型選粉機(jī)、三分離共用精細(xì)選粉機(jī)、球磨機(jī)、袋收塵器及排風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成，其核心裝備為KVM26.3-P外循環(huán)輥磨、球磨機(jī)、共用精細(xì)選粉機(jī)。KVM外循環(huán)輥磨采用獨(dú)立加壓、高比壓的設(shè)計(jì)方案，磨盤轉(zhuǎn)速也較普通內(nèi)循環(huán)輥磨高；采用優(yōu)化的溝槽形襯板及輪胎型磨輥，通過(guò)擠壓力與剪切力對(duì)物料實(shí)施高效研磨。采用中心喂料的方式，在離心力作用下將磨輥研磨后的物料從磨盤邊緣甩出，由刮料板將物料從輥磨磨盤邊緣下方的排料口排出，再通過(guò)輸送設(shè)備喂入選粉系統(tǒng)。

該系統(tǒng)采用切削、擠壓的粉磨機(jī)理，與傳統(tǒng)輥壓機(jī)研磨機(jī)理相比，出輥磨物料分散性好，有利于物料后續(xù)的選粉分級(jí)，選粉系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高料氣比操作，有效降低了系統(tǒng)用風(fēng)量，不同程度降低了選粉設(shè)備的規(guī)格，有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體的降本增效。

3 系統(tǒng)運(yùn)行情況

來(lái)自配料站的物料喂入外循環(huán)輥磨，以半終粉磨的方式運(yùn)行，系統(tǒng)通過(guò)控制選粉風(fēng)量、補(bǔ)風(fēng)閥開度和共用精細(xì)選粉機(jī)選出的中粗粉回輥磨的物料量，通過(guò)調(diào)節(jié)輥磨本身參數(shù)，實(shí)現(xiàn)輥磨的穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)投產(chǎn)后，磨機(jī)振動(dòng)值大致穩(wěn)定在0.5～1.2mm/s，磨制的水泥成品細(xì)度、比表面積、需水量等較為穩(wěn)定。與輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)相比，KVM外循環(huán)輥磨系統(tǒng)磨制的水泥成品需水量大幅降低，輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量一般在27%～31%，KVM外循環(huán)輥磨系統(tǒng)磨制的水泥成品標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量約為26%，與球磨機(jī)磨制的水泥相當(dāng)。

表1為該水泥輥磨半終粉磨系統(tǒng)的主要生產(chǎn)指標(biāo)，表2為水泥成品的性能指標(biāo)。

從表1、表2中的數(shù)據(jù)可以看出，KVM外循環(huán)輥磨系統(tǒng)磨制P·O42.5水泥，比表面積控制在≥350m2/kg時(shí)，水泥產(chǎn)量為175～190t/h，水泥粉磨系統(tǒng)電耗為26～27kW·h/t；水泥強(qiáng)度、需水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性等均能滿足使用要求。與輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相比，該輥磨系統(tǒng)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量表現(xiàn)更優(yōu)（老線輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量～27%）。

KVM外循環(huán)輥磨磨制的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量更優(yōu)的原因可能是，外循環(huán)輥磨對(duì)物料施加的切削、擠壓研磨作用，使出輥磨物料顆粒球形度相對(duì)較高。而輥壓機(jī)純擠壓研磨的物料顆粒多呈針片狀或柱狀，若在球磨機(jī)里通過(guò)較快、整形程度不夠，可能會(huì)導(dǎo)致水泥需水量偏大。外循環(huán)輥磨系統(tǒng)研究結(jié)果顯示，從外循環(huán)輥磨直接選出的成品，其顆粒形貌、需水量可以與球磨機(jī)產(chǎn)品媲美[2]，系統(tǒng)投產(chǎn)后，此研究結(jié)果得到了有效驗(yàn)證[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種共用精細(xì)選粉機(jī)的KVM外循環(huán)水泥輥磨半終粉磨系統(tǒng)及其應(yīng)用情況，外循環(huán)輥磨系統(tǒng)產(chǎn)量、電耗均可與輥壓機(jī)半終粉磨系統(tǒng)相媲美，優(yōu)于一般的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，且水泥成品的需水量較低，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)的成功投運(yùn)，不僅解決了目前半終粉磨系統(tǒng)水泥產(chǎn)品的性能問(wèn)題，也有利于系統(tǒng)的提產(chǎn)降耗，為新建的水泥磨系統(tǒng)及現(xiàn)有水泥磨系統(tǒng)的改造提供了一種新的技術(shù)方案。