1　工艺流程及主要参数 　　涞水冀东水泥有限公司3个水泥粉磨系统均采用JLMS-24.3立磨与Φ4.8m×9.5m球磨机组成联合粉磨系统。JLMS-24.3立磨装机功率2240kW，磨盘中径2400mm，3个磨辊，磨盘转速33.58r/min，产量210t/h，入料粒度≤30mm；配套选粉机JXF4100GY，成品量180~220t/h，比表面积≥200m2/kg，最大喂料量600t/h，通过气体温度≤150℃，通风量(70~90℃)180000m3/h；球磨机Φ4.8m×9.5m，装机功率3550kW，产量180t/h,生产P·O42.5水泥时,比表面积360~380  m2/kg；配套O-Sepa选粉机，通风量240000m3/h，最大通过量720t/h。水泥粉磨系统工艺流程见图1，系统设计指标：生产P·O42.5水泥，台时产量180t/h，分步电耗35.5kWh/t，比表面积360m2/kg，生产P·C32.5水泥，台时产量240t/h，分步电耗26.6kWh/t，比表面积370m2/kg。物料配比及相应的水分情况见表1。 2　出现的问题 　　该公司3个水泥粉磨系统于2012年2月起陆续进入试生产，调试初期存在的主要问题：1）立磨振动大，经常跳停，开停机频繁，个别部件因振动大而损坏；2）熟料易磨性差。由此导致立磨系统故障较多，台时产量低。 3　问题分析和改造措施 3.1　改造立磨下料溜子，调整偏料，稳定料层 　　由于生产一线技术人员缺乏操作经验，立磨初期运行时振动过大，水平振动值在3.7mm/s,垂直振动值在4mm/s，并且随着料层的变化等因素影响，有时振动值还会更高，达到8mm/s。通过分析，立磨振动时，其主电动机电流波动较大，最低值在100A左右，而最高值在145A 左右，立磨循环斗式提升机的电流波动也较大，极差在25A左右，初步判断为立磨系统下料不均造成的。在进磨观察磨盘上的物料分布情况时发现，磨内中心溜子的出料有明显的偏差，磨内的东侧和南侧（即斗式提升机下料点和选粉机回粉）的物料较多，并且对应上部溜子的磨损也较为严重，而其他两个方向的物料较少，基本符合磨内下料点偏移和下料不均的判断。随即安排在入磨的中心溜子内增加了宽度100mm厚度10mm的圆环缓冲板，见图2。 　　一方面它降低了入磨物料高落差对溜子的冲刷，另一方面圆环的收口作用使得物料的下料点发生了变化，将原先的单点偏心下料改成接近中心下料，改善了物料在磨盘上的偏离现象。同时，适当调整h值的大小（原设计600mm，最终改为400mm），使得下料波动时，可以起到一定的缓冲作用，稳定料床。 3.2　选粉机粗粉下料管上加装简易稳料锁风阀 　　立磨上部的缓冲料仓有效容量25t，其设置目的是喂料出现异常情况时可以有所缓冲，实际正常运行时仓内基本不存料。物料经由斗式提升机直接喂入缓冲料仓再入磨，立磨粉磨过的物料经由斗式提升机喂入立磨选粉机，粗粉经缓冲料仓再次入磨，细粉喂入管磨机进行进一步粉磨。由于立磨选粉机下部的粗粉锁风阀是重锤式双翻板锁风阀，其开闭由阀板上物料质量的大小决定，所以是间断的或随机的，由此导致喂入磨盘的粗粉波动。 　　后经现场观察，反复研究，在选粉机粗粉锁风阀下面的下料管处，现场加装了一个简易稳料锁风阀，其结构见图3，原来的双翻板锁风阀保留不动。橡胶皮带板由橡胶输送皮带制成，其一侧用法兰固定，深入溜槽内部的长度可以根据实际情况进行调节，溜槽内部部分橡胶板的两侧用螺栓固定有两块耐磨钢板制成的护板，护板与下料溜子的一侧留有一定空隙，保持橡胶皮带板能够自由地摆动。选粉机原粗粉锁风阀是双翻板锁风阀，有一定量的泄漏风，而新装的简易稳料锁风阀，当物料堆积到一定量时，可将橡胶皮带板推开，出现开口，物料流出，当物料少到一定量时，由于上行泄漏气流的作用，橡胶皮带板回复原位，由于有挡板的作用，基本可以锁住泄漏风。实际生产时，上述过程会平衡在一个相对固定的位置，物料持续向下流出，橡胶皮带板限制泄漏风在一个最小的范围内，从而使得选粉机喂入立磨的粗粉流量基本稳定，排除了波动性。 　　通过以上两项改动后立磨的振动值大幅下降，基本稳定在1.2mm/s的水平。 3.3　调整挡料圈高度和液压缸蓄能器充气压力 　　通过观察中控室立磨主电动机电流曲线和循环斗式提升机电流曲线，立磨的电流在95～100A左右，而立磨的额定电流在157A ，也就是说立磨的有效功率只发挥了60%的水平。立磨上腔的加载压力在8.8MPa左右，而波动值超过了3MPa，现场各个磨辊的上下摆动较大。从上述的一些参数及现场现象分析判断立磨的磨内料层较薄。为此，在利用经济运行和库满停机时间，将3台磨的挡料圈加高了30mm（原设计50mm），加高后立磨的电流从原来的100A 左右上升到了130A左右，说明立磨做功明显提高，但是立磨加载压力波动大的问题还是没有解决。通过现场立磨液压缸活动量较大和现场液压站加压泵频繁启动的现象来看，初步怀疑是立磨上腔氮气囊压力低，立磨的保压效果不好，不能对立磨的加载压力进行有效缓解和补充，致使加压泵频繁启动和压力波动较大。经检测，立磨氮气囊的压力仅有2.5MPa，将其提高到4.5MPa，提高了加压系统的柔性，立磨加载压力波动大的问题也随之解决。 3.4　统一校准磨辊间隙 　　以前在单个液压缸的底座销轴和上部磨辊摇臂销轴断裂时，只是简单地把断裂的销轴恢复并按照安装时的磨辊间隙进行调整，而忽略了由于磨盘、磨辊的磨损，其他两个磨辊间隙已经发生了变化，没有统一地把三个磨辊的间隙一起调整，导致在运行时三个磨辊受力不平衡，单个液压缸受力偏载是造成销轴断裂的主要原因。临时停机，把磨机的三个液压缸通过调整中间螺纹连接来统一标定磨辊间隙，同时由于磨机振动幅度大幅下降，液压缸的销轴断裂问题也得到了解决。 3.5　提高熟料质量，改善易磨性，为粉磨系统提高效率创造条件 　　鉴于出篦冷机熟料温度高（最高达165℃）、易磨性差的问题，安排窑系统以及质检部进行沟通，及时调整配料方案，在窑系统能维持正常运行的前提下，适当提高熟料饱和比，增加熟料矿物中C3S含量，降低C2S含量。一方面提高了熟料的强度，另一方面由于C2S的减少，熟料的易磨性也有了很大改善。更重要的一点，在2013年度的大修中把篦冷机高温端的篦板做了改造，改造完成后出篦冷机的熟料温度大幅度降低，目前稳定在90℃左右，由于熟料的急冷效果明显提高，熟料的易磨性有了明显改善。 4　改后效果 　　通过以上几个方面的整改，水泥粉磨系统的台时产量有了明显提升，表2是改造前后的运行数据，表3是水泥粉磨系统改造前后操作参数对照。 注：1)“分步电耗月报指标”系指统计月内系统累计消耗电量除以累计产量；2)“性能指标”系指系统连续稳定运行时间段内所达到的指标。 5　体会 　　由立磨预粉磨和球磨机组成的水泥联合粉磨系统目前是诸多高效粉磨系统之一，尤其是对于已有单独球磨机粉磨系统的提产降耗改造，不失为一项比较经济的选择。但立磨和球磨机组成的联合粉磨系统，对系统的操作技能要求要比单独球磨机粉磨系统复杂得多，其中关键之处在于充分发挥立磨预粉磨系统的效能，总结关键点如下： 　　1）熟练操作，正确把握各相关参数，如：系统压力、蓄能器充气压力、风机风量及选粉机转速等。 　　2）系统设计时应当充分考虑喂料的连续性和稳定性，优化挡料圈高度，保持料床厚度适宜、稳定，减小磨机振动。 　　3）进入立磨的混合料应当保持适宜的水分，水分过高会因系统缺乏烘干能力导致产品水分超标，过低可能引起磨机振动。 　　4）立磨产生的半成品比表面积目前为210m2/kg，主电动机电流130A。适当调节操作可以将比表面积提高到250m2/kg以上，产量有望进一步提高，分步电耗进一步下降。 　　5）该联合粉磨系统经调试正常运行后，系统设备运行平稳，可靠性较高。系统运行经济技术指标与辊压机和球磨机组成的联合粉磨系统对应指标相近，但立磨的设备维修维护费用及复杂度都比辊压机简单得多，不失为现有球磨机单独粉磨系统节能改造的又一选择。   作者：刘新玉，王利涛，朱凤春 作者单位：唐山冀东水泥股份有限公司 文章摘自《水泥》杂志2015年第10期

前言 水泥工业作为我国国民经济的基础产业，近年来在生产规模、生产技术水平、装备水平等方面取得了可喜进展，2014年我国水泥产量达22亿吨，占全世界水泥产量的一半以上，为我国经济建设作出了巨大贡献。但由于水泥生产需消耗大量资源，排放大量的烟尘、温室气体、气体污染物，因此水泥工业节能减排是整个行业必须面对的问题。 在水泥生产过程中，粉磨电耗（原料粉磨+水泥立磨）占水泥生产总电耗的65%左右，因此如何降低粉磨电耗成为水泥工业节能的关键。而原料立磨作为原料粉磨设备，目前其技术及装备水平已经非常完善且被广泛应用于水泥厂，已经取得显著的节能效果，为此如何降低水泥粉磨系统的电耗、提升水泥成品质量更成为降低水泥生产总电耗的关键环节。水泥粉磨采用预粉磨技术是目前水泥粉磨系统节能降耗的主要措施之一，我公司的VPM立磨便是顺应节能降耗的要求，在吸收日本CKP技术基础上开发出的新型水泥专用预粉磨设备。本文就此立磨及涉及的相关问题做一分析探讨。 水泥预粉磨及相关问题探讨 目前水泥粉磨系统主要有3种：球磨机系统、预粉碎设备+球磨机的联合粉磨系统、立磨终粉磨系统。 球磨机系统具有运转率高、水泥颗粒形貌优、产品质量好的特点，但由于其粉磨效率低、系统电耗大、系统产量低，已经不符合节能降耗的要求。 立磨作为水泥终粉磨设备，虽然其具有粉磨效率高、单位电耗低等优点，但由于其生产的水泥成品的颗粒级配及颗粒形貌的原因，致其需水量大、水泥早期强度发展不利，其产品不受终端用户欢迎。 预粉碎设备+球磨机的联合粉磨工艺综合了前两种粉磨方式的优点，不仅粉磨效率高，而且水泥颗粒特征也得到了明显的改善，水泥相关物理性能均较优，水泥粉磨电耗较球磨机系统节约20%以上，目前已经作为主要的水泥粉磨工艺在水泥行业推广应用。 预粉磨设备主要为料床挤压类设备：辊压机和立磨。 辊压机目前作为预粉磨设备已经在国内大量使用，但由于其超高压力（国内辊投影压力：5000～6000kN/m2，国外洪堡：8500～10000kN/m2）对物料进行一次碾压，使其对机械部件（轴承、液压件、辊面耐磨材料等）的要求苛刻，导致辊面寿命短、设备故障率高、运转率低等缺点，且由于其对物料水份要求高、喂料颗粒太敏感、旁路失效、循环率大、动静打散效率差等特点，增加了二次耗能。 而我公司在吸收日本CKP技术基础上开发的VPM立磨，由于其采用1500～2000kN/m2的辊面投影压力对物料进行3～4次的挤压与碾磨，与辊压机比其具有以下优点： 与辊压机的比较 VPM立磨各种粉磨工艺及其粉磨效率 为了表明VPM磨机的节能降耗效果，我们引用粉磨效率η这个概念，其公式为：   W0=Wm+η*WP   →  η=（W0 -Wm）/ WP   式中：W0--未用预粉碎设备时球磨机的单位电耗，kWh/T   Wm--应用预粉碎设备时球磨机的单位电耗，kWh/T   WP--预粉碎设备的单位电耗，kWh/t   η--预粉碎设备的粉碎效率，即预粉碎设备每做1 kWh，相当于球磨机做η kWh的功，η越大，粉磨效率越高   η是一个变数，它决定于预粉磨设备的型式，相关工艺参数，粉磨流程，在系统中吸收的功率等，据测定，随着预粉磨设备吸收的功耗增加，η值会略有降低。 1．预粉磨系统   -图1- 如图1，熟料与混和材经VPM立磨上部溜子进入立磨，经立磨粉磨后的物料通过立磨下料溜子全部进入循环斗提，通过分料挡板，一部分进球磨机，另一部分重新进立磨。 此工艺主要应用于立磨与球磨机功率比小于0.4的场合，主要优点是系统简单，设备少，运转率高，系统投资少；采用此工艺，相对于单球磨机系统，系统产量最大可以增产50%以上，单位电耗下降15%～20%左右。 以下表中为2家工厂采用此工艺线的运转实绩：经计算，两条生产线立磨的粉磨效率分别为1.95和2.05，粉磨效率很高。 2．联合粉磨系统 -图2- 如图2，熟料、混合材、石膏与经VPM立磨粉磨后的物料一起，通过循环斗提进入V型选粉机进行分选，小于0.5mm的物料进球磨机粉磨，而粗颗粒返回立磨重新粉磨。 此工艺运用于VPM立磨功率与球磨机功率比值大于0.5的场合，该系统主要优点是系统产量高（增产100%以上），单位电耗低。   下表为VPM170在广东JISN的运转实绩：（联合粉磨系统） 我们对广东JYSN水泥厂（上图2联合粉磨系统）的VPM出料以及经V选选粉后旋风筒收集的与收尘器收集的进球磨机的2种物料进行取样，做颗粒级配分析，结果如下： VPM立磨出口物料：(VPM磨机通过量：200t/h左右)   V选选粉后进球磨机的半成品：（100t/h） 对以上数据进行分析，进球磨机的半成品中，小于34.674μm的颗粒占44.63%，约 44T/H，此粒径的颗粒作为水泥成品中的主要颗粒，完全可以用选粉机选出，作为水泥成品直接送到水泥库，这样可以减少球磨机负担，减少过粉磨现象，提高球磨机效率。通过对VPM立磨出口物料分析，VPM出口物料小于0.5mm占66.3%，共有130T/H左右，这部分料如果将小于34.674μm选出33t/h左右（按选粉效率80%计算），小于0.5mm的仍然有100t/h左右，完全有能力提供给球磨机。 另外，立磨产品的颗粒形貌虽然不及球磨机产品，但比辊压机好，且立磨可以作为水泥终粉磨被使用，为此在球磨机的水泥产品中加入一部分VPM立磨的成品，不会对水泥质量造成影响，只要严格控制选粉机，确保这部分成品的粒径和比表面积合格。 根据以上分析，我们认为联合半终粉磨系统可以较大幅度增加产量、降低电耗。 3．联合半终粉磨 -图3- 在我公司承担工艺设计并提供主机设备(VPM立磨+球磨机)的江苏沭阳沂淮水泥有限公司年产100万吨水泥粉磨生产线中，采用如上图所示的联合半终粉磨系统，该系统于2015年3月投入生产，系统运转稳定、产量高、电耗低，尤其是VPM2400立磨，加压压力为12MPa，运转功率为1950～2000kW（额定功率的95%），振动在0.9～1.5mm/s，立磨运行平稳、高效。 下表为该系统的运转实绩： 关于水泥质量，我们与该厂老生产线（φ3.2 X13m开流磨系统）所生产的水泥进行对比，结果如下： 水泥质量相对于球磨机开流系统没有降低，相反，在熟料少使用2%的情况下，3天强度反而提高了2.5MPa，这主要是因为水泥比表面积比老线高了300cm2/g。 同时，在辊压机联合半终粉磨系统中出现的水泥标准稠度需水量大幅度提高的现象（基本上＞29%），在此系统中没有出现，反而比老线降低了0.6%（27.8%→27.2%），这主要是出立磨的细粉以块状和棱柱状居多，而出辊压机细粉颗粒以片状和条状居多，立磨细粉的颗粒形貌更好，出立磨的细粉比出辊压机的成品更适合做水泥成品【1】。 另，我们对立磨半终粉磨中出立磨的水泥成品与辊压机半终粉磨中出辊压机的水泥成品进行取样，做细度与比表对比，结果如下表： 出辊压机的水泥成品45μm筛余比出立磨的水泥成品45μm筛余小很多，但其比表却比出立磨的水泥成品小，这表明出辊压机的水泥成品颗粒级配不合理，小于10μm尤其是3μm的颗粒含量少，而大颗粒含量多；而出立磨的水泥成品其比表与45μm筛余的关系与球磨机水泥成品相当，表明出立磨的水泥成品颗粒级配更接近球磨机产品。另外，为了提高出辊压机的水泥成品的比表面积，势必要提高选粉机转速，选出的成品量就要减少，系统增产量就会下降。 结论： 1.VPM立磨具有很高的粉磨效率，而且根据工艺的不同，该立磨的效率也明显不同(1.95～2.51)，只有采取合适的工艺，才能最大程度地发挥立磨效率，提高磨机产量. 2.VPM立磨半终粉磨系统中，立磨效率为2.51，为几种工艺系统中的最高值,该工艺系统产量最高,单位电耗最低，且相对于联合粉磨系统只增加了一台涡流选粉机及很少的装机功率，系统投资也增加不多，为此在今后的新线建设与老线改造中应大力推广。 3.相对于辊压机半终粉磨系统,VPM立磨半终粉磨系统无论从产品颗粒形貌还是产品颗粒级配均占优，VPM立磨更适合半终粉磨系统，通过系统调整，其生产的水泥强度、需水量、流动度等与球磨机相比无明显变化。 作者：周烈 张建华 单位：江苏鹏飞集团股份有限公司