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发表于 2010-8-2 09:19:33
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1、挤压联合粉磨工艺中的辊压机、V型选粉机及打散分级机。
( K. ]+ |- g' }1.1 辊压机
* }. I& z0 P ~3 z& P辊压机自20世纪80年代中期在德国问世以来,其技术更新和推广应用一直受到水泥及冶金、矿山等行业的密切关注。辊压机的工作原理属料床挤压粉碎,物料通过两只高压对辊挤压后形成料饼,料饼中含有大量的细粉,其中80μm以下的成品颗粒约占30%左右,粗颗粒物料的内部微观结构已被彻底破坏,并产生许多裂纹,易磨性大大改善,挤压后的料饼中2mm以下颗粒占60-70%,为后续设置的管磨机高产、低耗创造了先决条 # ?/ y2 ]7 ~- V2 |
原辊压机存在的辊面磨损快的问题,我国多采取堆焊硬质合金层的办法解决。国外公司则注重于整体铸造,选用机械性能优良的耐磨材料以及优化设计辊面形状,使辊面工作寿命显著提高。据资料介绍[2]:德国洪堡公司推出的柱钉式辊面结构,辊面保证寿命达14000-20000h。该结构形式的辊面采用硬质合金小圆柱镶嵌,挤压过程中产生的细料充填于柱钉间的小坑,开成自然的料衬保护层,减轻了大颗粒物料对辊面的磨损程度。福建龙岩三德水泥公司引进使用了这种由德国洪堡公司生产的RP140-160柱钉式辊面的辊压机。广东华润水泥公司进口的德国克虏伯一伯力鸠斯POLYCOM15/8辊压机,系整体铸造结构辊,辊面耐磨层厚度和硬度比堆焊硬质合金要高许多,工作寿命保证在18000h。 . K" o8 _1 j* C3 U- Q& ~
国内部分水泥企业针对辊压机辊面的磨损问题,采用备辊的方式确保在较短的时间内能够及时更换下磨损严重的辊进行堆焊维修,这样比停机堆焊更节省时间,大大减轻对生产过程的影响。
) Q6 _% D% \, W, ~/ ]( \采用挤压联合粉磨工艺,管磨机前对物料的处理,仍属预粉磨范畴。由于物料挤压循环次数多,允许辊压机消耗更多的能量,可使整个粉磨系统节能实现最大化,该工艺能使后续管磨机的增效系数达2以上。经挤压、打散分级后的入磨物料粒度均<1mm,系统产量大幅度提高,粉磨电耗显著降低,已成为目前管磨机终粉磨系统的首选工艺。 0 t1 {+ n7 L9 ]2 G; [/ @% G- \
挤压联合粉磨工艺整个设备系统运行过程中,对辊压机而言,细粉太多、辊缝越小、功率降低;导料板插入深度越深、辊缝越小、功率越低,最终导致系统产量下降。一般规律是:辊压机两主辊电流越高,说明辊压机作功越多,系统产量越高,但辊压机运行电流必须控制在额定值范围内。, R0 F% m1 i( K* Q: q
) G5 @, [3 N- O! i5 ^- ?* S: b
1.2 V型选粉机
2 v7 T1 ?4 `( L0 \& Z挤压联合粉磨系统中采用的V型选粉机,其作用仍属于对半成品粗、细粉分离。V型选粉机集打散、分级于一体,结构简单、耐磨性好,是一种新型的打散分级设备。V型选粉机主要是靠改变风量来调节半成品细度。 " L8 a& G1 N3 T1 p0 G! B
关于V型选粉机风量对半成品细度的影响,天津院柴星腾高工提供了下述技术参数[3]:V型选粉风量一般按4kg/m3的喂料量控制配风,最大风量不宜超过4.5kg/m3,以确保分级效果。V型选粉机导流板间的设计风速6.7m/s左右;半成品细度达150㎡/kg;实际风速5.8m/s时,半成品细度可达185㎡/kg,即风速降低,半成品变细,适宜于磨制高强度等级的水泥。 4 i# _6 s) N. i3 V
徐州久久水泥公司φ3.2×13m圈流水泥磨前的挤压联合粉磨工艺中,物料经挤压后粗、细料分选采用Vx5815选粉机,经过V型选粉机分选后入磨物料比表面积为175-185㎡/kg,该系统磨制比表面积360㎡/kg的32.5R水泥,台时产量达120t/h以上,吨水泥粉磨电耗24kwh/t,在国内属领先水平。 - n# { |9 s \* B1 Y* o
表3 32.5R水泥力学性能 [4] * ~* @: Z' D8 V: z$ b3 l
抗折强度(Mpa) 抗压强度(Mpa)
* S8 T) K2 x8 V( u( Y1 `1d 3d 28d 1d 3d 28d
! n1 {% c- U% c( \# T9 S( B2 i, a2.4 3.8 8.1 7.8 20.4 41.4 ! K" p8 f9 a# h
! W" Z- U! {- G0 _' j
1.3 打散分级机 . o# ? d- q! V q8 v( g2 M
打散分级机由打散和分级两部分构成。该机与V型选粉机本质上都属于与辊压机配套的物料粗、细粉分离设备,与V型选粉机的区别在于打散分级机利用主轴转速来调节半成品细度。现以国内某水泥研究设计院研制、研发的打散分级机为例,有以下规格、型号: % r! P" ^- p' b: m. D
表4 打散分级机技术参数 # {/ f3 [/ d+ A) Y6 T
型号规格 外筒直径(mm) 打散盘直径(mm) 处理量
7 b0 `7 t: |; a/ ^(t/h) 打散电机功率(kw) 分级电机功率(kw) : `: |0 T+ d+ `# @9 i
SF400/100 4000 1000 40-70 30 22
8 \! S y( P% ySF500/100 5000 1000 60-120 45 30 ! |) S: ]. o2 Y, y+ J7 i
SF550/120 5500 1200 100-150 45 30 3 a, @6 E. C3 ^
SF600/140 6000 1400 200-280 55 45 / a* \: p6 F; B+ G
* P: H4 V* s4 l3 Q2 G0 [1 M
2、挤压联合粉磨工艺中管磨机仓长的选择 1 v# Y8 o* k( \" s2 m
目前,国内采用挤压联合粉磨工艺的水泥制备系统,多配用三仓管磨,磨机直径都在φ3m以上,长度11-14m。管磨机仓位长度的合理分配与选择,是影响到整个粉磨系统增产、节电、稳定产品质量的重要技术参数。关于开流三仓管磨机各仓有效长度的合理选取,天津院宋天民高工和原武汉建材学院冯修吉教授给出了以下公式: $ h0 q2 O7 i* R; ^& {7 w
2.1 天津院宋天民高工公式[5] / ^0 _; u3 |2 K3 X) V+ I
L1=26%Lo : n3 D9 ]( s' u8 g9 j
L2=24%Lo (1)
% O8 R' w! r. l9 {L3=50% Lo 7 |% e) m8 Q% C! o
2.2 原武汉建材学院冯修吉教授公式[6]
7 a7 p/ g8 W2 g0 X4 ]! xL1=1/4 Lo 0 ^- u( f/ h, _3 a" p9 w1 i4 A
L2= 3/4L1 (2) ( }' ^' A# P) J2 `4 U- z4 C
L3=9/16 Lo 7 Y8 g9 l1 K* F3 A. P( E
上述式中:L1、L2、L3分别为磨机一仓、二仓、三仓有效长度(m);Lo为磨机总有效长度(m)。 . k/ d/ x5 M; L: x5 T
以上公式虽是在当时磨前预处理工艺不够完善的条件下推导出来的,但在挤压联合粉磨技术成热并广泛应用的今天,仍具有指导意义。众所周知:管磨机的电能利用率很低,同时管磨机对物料的粗磨能力不足,利用磨机一仓破碎被磨物料效率低、电耗高,是极不合理的。管磨机的独特之处在于其对物料的磨细功能突出,磨制的水泥颗粒级配连续、合理;颗粒圆形度好;但在实际生产中必须严格控制入磨物料粒度与水份的稳定。
9 o7 E5 Y2 Y: f2 `当采用挤压联合粉磨工艺,管磨机粗磨仓(第一仓)的功能已全部被挤压、打散设备所取代,经挤压、打散分级选粉后的入磨物料中已含有30%以上的成品,经过多次循环挤压、分选后的入磨物料均为1mm以下的颗粒,物料细度一般可维持在180-210㎡/kg,R80在30-40%左右。管磨机名符其实地成为了能够充分发挥其磨细能力的粉磨设备。实际生产中,既可以采用开流,又可以采取圈流粉磨流程。 1 Y. h& q$ r4 E7 U
笔者认为:多仓管磨机仓长的选取,既要考虑采用的磨前物料预处理方式及入磨物料粒度尺寸、颗粒形状、易磨性、水份,又要结合各仓所用衬板的工作表面形状、篦缝尺寸、研磨体材质及级配,还包括当圈流粉磨流程时,所用选粉机的分级精度等综合因素。总的原则是:入磨粒度越小,开流管磨机的的粗磨仓(第一仓)和过渡仓(第二仓)要适当缩短,以延长细磨仓(第三仓)的长度,同时缩小研磨体的平均尺寸,增大与物料间的接触面积和研磨效率,充分挖掘管磨机的细磨能力,从而达到稳定提高粉磨系统产、质量、降低电耗及生产成本的目的。圈流管磨机粗磨仓(第一仓)长度宜适当延长,过渡仓(第二仓)可不变(当然也有取消过渡仓成为两仓磨的),细磨仓(第三仓)长度略有缩短。 1 x* M Z O9 L z" B) z% [
修订后的《通用硅酸盐水泥》国家标准即将实施,目前国内大部分企业生产的42.5级、52.5级水泥的比表面积控制在380±10㎡/kg、32.5级水泥比表面积控制在360±10㎡/kg。采用挤压联合粉磨工艺,在调整好仓长比例的前提下,对磨内研磨体级配及装载量等参数进行优化设计,完全可以满足上述质量指标要求。 8 w8 w/ Y. M8 N+ [
综合国内部分企业技术资料,结合实际生产工艺状况。笔者建议对采用挤压联合粉磨工艺的三仓管磨机各仓长比例分配,可参考以下公式进行选择与调整:
1 x# A- i3 ~' T4 p& Q2.3 挤压联合粉磨三仓开流管磨机
% u5 b9 q2 G! CL1 =25-28% Lo
$ Y. ^5 z* L- @5 O4 \' x' ?1 tL2 =18-20% Lo (3) & B Q" P/ N) a+ C5 U
L3=52-55% Lo ) A5 o) R0 t* e% u; {: M
2.4 挤压联合粉磨三仓圈流管磨机
! [: e4 } ?" D* K. e, C. b: HL1 =30-35% Lo / m) v D1 ?3 ^1 G
L2 =18-20% Lo (4)
7 n. T) y0 U- @* hL3=45-50% Lo # j, [9 I+ O3 j' X( J' p" U
上述式中:L1、L2、L3分别为磨机一仓、二仓、三仓有效长度(m);Lo为磨机的总有效长度(m)。
5 z9 k. L, H# a- b& S" A7 J采用挤压联合粉磨工艺,管磨机为开流粉磨流程时,在确保成品比表面积及磨机台时产量的前提下,需适当延长细磨仓(第三仓)长度,并缩小各仓研磨体平均尺寸,以提高粉磨效率。
* V+ k( b# B2 p- q% J/ E2 k采用挤压联合粉磨工艺,管磨机为圈流粉磨流程时,由于配用高效选粉机作为分级设备,能确保成品细度满足设计要求。此时,为加快物料流速,提高系统产量、降低粉磨电耗,宜适当延长磨机粗磨仓(第一仓)及缩短细磨仓(第三仓)长度。同时,尚需提高各仓研磨体平均尺寸,一般比开流磨研磨体平均尺寸略大3-5mm。
* {7 }: L8 `3 T1 P G我们以某粉磨站φ3.2×13m开流管磨机与辊压机、打散分级机组成的挤压联合粉磨工艺为例,进行相关的改进与分析计算: ) r6 M2 h5 P. t9 I. x
表5 φ3.2×13m管磨机工艺技术参数
# U7 A. F5 I4 c' P! {- p项目 技术参数
7 I: j. \' B' V( r, F V d: |有效内径(mm) Di=3.10
5 u. l/ t$ U; z* f+ X; n8 z有效长度(m) L=12.25
/ i w4 L9 `9 d6 G! I% W, `长径比(L/D) 4.0625 ' h- O, E n! h7 X2 h
仓 位 3仓带两道高效筛分隔仓板、篦缝6mm 4 Z& V, Z: D/ o. {- c6 H
工作转速(γ/min) n=18.6 8 J/ @( ~9 x" I. i# r/ o& C& [
设计装载量(t) G=125 # k. B5 I) f" X) W2 f7 |
设计生产能力(t/h) Q=60 % N$ R9 D4 E5 K# W$ W8 E
主电机型号、功率 YR1600-8/1430 1600KW . L# @2 G; q( B( {
主电机额定运行电流(A) ≤115
0 B1 ^1 L3 P; z; N+ ]9 l2 \/ \传动方式 边缘传动 2 J9 o9 h0 n5 Y* m- j( R6 h3 s) Q
主减速机型号、速比 JDX-100 i=7
& s* Z0 H- M- T' _9 Q. U& s( G配用辊压机型号、规格 HFCG120/45
9 r+ E9 |# Y4 ]: Z! E辊压机的电机型号、功率 Y225M-8 220kw×2 - ^) S9 [% G0 k; j
辊压机处理能力(t/h) 120-170 7 ?- g; T8 b$ p" d- O
辊压机喂料粒度(mm) 40 2 B9 b% |# l, i
打散分级机型号 SF550/120 / _. \" [4 R' U3 \7 y, V
打散分级机处理能力(t/h) 100-150
6 L: S+ A* I. y8 {9 T: Y9 h打散电机型号、功率 Y280-8 45XW
& d6 P, ?% `- Z3 c分级电机型号、功率 Y225-8 30KW
6 w$ g# F. y- O8 W5 m0 Z/ E入磨物料粒度(R80 %) 30-40 0 w+ {) s5 y2 I1 p7 _
磨机一仓衬板形状、材质 曲面阶梯衬板、高铬铸铁
5 V. k" i: i" N8 K+ }磨机二仓衬板形状、材质 小波纹衬板、高铬铸铁 . e R P% g/ A H0 O
磨机三仓衬板形状、材质 小波纹衬板、四道活化环,高铬铸铁
) F' i" f8 y, \4 l5 a/ _表6 调整前仓长比例及其参数 5 ~: P1 l4 C7 e" L& U$ S; G+ Y7 f: I
仓位 有效长度(m) 仓长比例(%) 有效容积(m3) 装载量(t) 研磨体形状 研磨体材质 . M- z; N. E/ K N
一仓 3.75 30.61 28.29 37 球 高铬铸铁 5 s- z) {5 F7 k! d+ }6 n/ ~/ O& C
二仓 2.50 20.41 18.86 26 球 高铬铸铁
2 N; M2 H5 @% n. Q, X+ ^, W三仓 6.0 48.98 45.26 62 微锻 高铬铸铁
- i6 ^+ m F3 }1 V, v$ ?合计 12.25 100 92.41 125 7 f# S* l, g; ?# x, y8 Y& d
6 ?# i2 s: ]0 K0 ~9 h5 ~8 X' F! [9 q表7 调整前磨内各仓研磨体级配
, r+ k" H0 a& H; C6 S6 n6 S0 ?% h" {6 R一仓 φ60 φ50 φ40 φ30 G DcP φ * T8 x1 n. K8 q) y
装载量(t) 7.4 9.25 12.95 7.4 37 44.5mm 29.07%
! A3 O- `( w) F0 t二仓 φ40 φ30 φ20 G DcP φ
+ e/ \5 |# o; g$ v+ f. w" h装载量(t) 5.2 13 7.8 26 29mm 30.60% 2 ?7 Y0 h0 z% n! p" r4 Y
三仓 φ16×16 φ14×14 φ12×12 φ10×10 G DcP φ 3 C- d( Y! t9 ~6 F; Q
装载量(t) 6.2 12.4 18.6 24.8 62 12mm 32.89%
" r5 Q0 z$ R4 W
$ r+ D( }3 H% a0 d, U& Q& ^/ E按表6、表7方案设置后,管磨机磨制P.O32.5级水泥(配比:熟料80%、矿渣12%、石膏5%、石灰石3%),控制80μm筛余<2.0%,比表面积350-360㎡/kg,台时产量80-85t/h,系统电耗32kwh/t,磨机主电机运行电流100A。
) k8 s4 O7 N) ^分析国内与其相同配置的生产线,被磨物料基本相同,先进的产量指标已大于90t/h。该磨机产量略低的主要原因是由于仓长比例分配及研磨体级配、装载量不合理所致、研磨体平均尺寸普遍偏大,对物料的细磨能力不足,宜再重新调整磨机仓长比例、缩小研磨体平均尺寸、适当增加装载量,增大研磨体对物料的细磨功能,方可进一步提高系统产量。 1 O% l5 F. \! c# Y+ _5 R
表8 调整后仓长比例及其参数
/ w: L9 B! S) S: d2 ]5 j仓位 有效长度 0 M) T' R! l" P5 q4 q
(m) 仓长比例(%) 有效容积(m3) 装载量 % {* d0 K7 U$ v& L8 N8 W$ a& q1 T
(t) 研磨体形状 研磨体材质
0 }. h9 v1 Q" o G, K7 I* A( a5 t一仓 3.50 28.57 26.40 37 球 高铬铸铁 6 f$ d" b. c4 y
二仓 2.25 18.37 16.97 23 球 高铬铸铁 1 d; C, y4 ~$ @! D" k, \% S$ p# a# i
三仓 6.50 53.06 49.04 75 微锻 高铬铸铁
( r+ {1 K; t' w0 o合计 12.25 100 92.41 135
' w p! A7 V R$ o/ g8 S
$ E/ @+ y3 W# t' L1 E表9 调整后各仓研磨体级配
$ }) m, j3 i5 }* `一仓 φ60 φ50 φ40 φ30 G DcP φ 4 [ N, }! }% H
装载量(t) 3.7 7.4 11.1 14.8 37 30mm 31.14% $ `' ~* X* n1 t; @4 c0 C" k% X
二仓 φ20×25 φ18×23 G DcP φ 3 K+ V( T. Q' B* o0 ]
装载量(t) 6.9 16.1 23 18.6mm 30.12% 0 G9 T( i! A+ Y2 ^2 T! c2 C* S
三仓 φ14×14 φ12×12 φ10×10 φ8×8 G DcP φ
. i9 K. R# J q- Z3 F) y2 u装载量(t) 11.25 22.5 22.5 18.75 75 10.7mm 33.98%
4 v6 `( [6 c9 Z6 f9 p/ | " L* D8 o9 A3 g4 g, i) }
' G8 U) Q" \" j! S 水泥工业新型挤压粉磨技术 水泥粉磨工艺与设备 水泥生产工艺 |
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