0 前言

西北某大型水泥工厂(简称G厂)水泥磨系统由Ф1.6m×1.4m辊压机，Ф4.2m×13.5m二仓球磨机HFV4000静态选粉机，组合式DSM4500型动态选粉机和LPPM128-12×15脉冲收尘器组成。该系统自生产以来，P·O42.5水泥比表面积控制指标360±10 m2/kg，很长一段时间内磨机台产保持在180～190t/h，比系统设计产能低15t/h，辊压机机体频繁冒灰。为了提升系统台产，解决冒灰问题，曾采取了调整V选散料布局和球磨机钢球级配的措施，希望可以改善V选筛分能力，加强入磨物料量和二次回辊压机的细粉料量的控制，同时提升球磨机二仓研磨效率。经调整后，磨机产量可达200t/h，但入磨物料量波动大，球磨机负荷控制和质量稳定性变差，水泥比表面积较之前降低20m2/kg，稳流称重仓冒灰未见明显变化，未达改善预期。

01 现象描述

G厂水泥磨采用带辊压机的联合粉磨闭路系统，工艺流程见图1。该系统球磨机自调试以来一直存在料球比低的现象，为此在球磨机运行中急停检查，发现一仓有钢球露出料平面；辊压机止喂，约6min后磨内物料基本磨空，也反映出磨机在正常运转时处于偏空状态。分析原因可能为辊压机+V选系统效率低导致入磨量少，而经一次挤压的大量细颗粒料再次循环至辊压机二次研磨，引起冒灰发生；联合粉磨系统工作效率不高，现场检查发现散料板表面磨损痕迹重，主要位于分布中间区域。为此，加装了导风板，增加V选进风口下料集中的散料板风量，以期利于散料和选粉效果，增加入料量和改善冒灰。V选改造后，保持同样风量操作，入物料量增多，但波动大，球机负荷变化大且工艺控制稳定性变差，磨机平均台产提升至200t/h，入磨物料比表面积由190 m²/kg降至175 m²/kg，成品水泥比表面积由360 m²/kg±10 m²/kg降至330m²/kg，且辊压机机体冒灰频次未见降低。为了改善水泥比表面积，随后调整钢球级配，降低磨机二仓钢球平均球径(见表1)，但比表面积仅提高至340 m²/kg，效果仍不甚理想。

图1 粉磨工艺流程

表1 调整前后球磨机钢球级配

02 原因调查

V选系统的导风可以改善散料和选料能力，但并不能提升辊压机本身的破碎、挤压效率，风向的调整使入磨物料量增多，而辊压机研磨效率不变，入磨粗颗粒比例也增大，且V选出风口的料风比平衡破坏，使V选出风量和入磨物料量发生波动。G厂中控操作时一直要求稳流称重仓空仓操作，而空仓操作时，料层对辊轮的重力挤压变小，也不利于挤压料床的形成。辊压机主机电流55～65A，额定电流110A，工作电流与额定电流的比值属于偏低水平。有文献报道，辊压机电流与系统的效率关联度较高。辊压机对物料的做功可分两个阶段，见图2，角为最大颗粒嵌入角，大颗粒先在M点受挤压破碎，小颗粒及经破碎的细颗粒在尸点受高压料床粉碎。当物料落入辊轮，N点上覆盖的料层将对辊轮面形成重力挤压，大的颗粒料在M点先经过破碎，细粉料或经破碎细颗粒料在P点挤压区内充填满形成料床，此时辊轮对物料的破碎和挤压能力是相对充分的。

图2 辊压机的粉碎原理

稳流仓空仓位操作不利于辊压机主机电流的提高即挤压效率的改善，因为空仓意味着覆盖辊轮和辊轮间隙物料量少。一方面M点挤压能力未充分利用，甚至进而影响到P点区域料床无法成型，另一方面辊轮间来料和出料连续性差，引起稳流称重仓料位和V选循环料量不稳定。在辊压机挤压区的料床及覆盖其上的料层，保持了一定物料量的动态平衡，阻断了辊轮上下的空间，而一旦辊压机挤压区料床建立不起来时，V选出口和辊压机出料口间会形成直流通道，物料混合着气流直进直出，而辊压机出口的气体流通通道的变窄，使得含粉气体寻求缝隙向外溢出，稳流称重仓与辊压机机体的软连接部位、辊压机机体密封不严位置均成为粉尘流出口，发生冒灰。而稳流仓之所以空仓控制是因为在试车期间，当仓位高时，发生过'塌仓’现象，导致辊压机出料提升机严重超载停机，部分提斗变形严重。因此，G厂在中控操作中，将稳流称重仓零仓位操作，当现场反馈称重仓冒灰或者辊压机出料斗提电流低时，表征着可以加产；当辊压机仓位称重值＞0时，表征着需要减产。

形成辊压机塌仓现象原因一般为：1)辊缝大；2)辊轮磨损严重；3)熟料粉状料多；4)V选选粉效率低；5)熟料温度高且高仓位操作；6)液压系统故障。调查C厂熟料结粒情况，用分级筛做熟料主要的颗粒分布分析，结果为：＞5mm粒径含量64%，＞20mm粒径含量17%，可见熟料结粒不好。且其最小轮间隙达到了28mm，根据压机粉碎和质量平衡原理”，辊缝是辊径与进出辊压机物料容重的函数：

其中S为最小辊缝，2为入辊物料容重，1.48；ρ1为出辊物料容重，2.53；β为辊子对料饼的挤压角，取8°；D为辊径。计算S=19.7mm。而G厂实际最小辊缝间隙为28mm，可见辊轮间隙是偏大的，使得熟料在辊压机挤压区内破碎效果不好，影响进入挤压区组成料床的物料量，料床挤压粉碎效果被削弱，辊压机电流与额定电流比值偏低。当填充量不足以建立起料床时，辊缝间隙易产生漏料区域，如果此时稳流仓存在一定高度的料层，料层越高，漏料越快，塌仓现象越严重。

03 操作调整与效果

稳流仓空仓时，辊轮缝隙难以形成稳定、连续的料床，挤压区粉碎效率将有所降低，也对辊轮上下空间形成不了阻隔；稳流仓仓位高于20%时，辊子所承受的物料冲击力将会被厚料层吸收，而循环物料的冲击力将大于厚料层的重力，故辊子对料层物料的反作用力亦会减小，总的挤压和粉碎效果也会弱化。为此我们将G厂辊缝间隙调整为19mm，稳流称重仓仓位控制目标范围在5%～20%。经调整后，稳流仓软连接和辊压机机体密封位置冒灰现象基本消除，辊压机主机电流上升约15%，维持调整前选粉机冷风阀开度，入磨物料量大幅增加，需将选粉机冷风阀开度由55%调减为20%来平衡入磨料量，磨机产量和比表面积均有明显提升。调整前后粉磨系统运行参数对比，见表2。

表2 改造前后粉磨系统运行参数对比

04 结语

联合粉磨系统中，辊压机作为重要粉磨设备，其实际性能的发挥，将直接影响着系统产量与质量水平。而辊压机的效率与电流关联度高，匹配辊轮缝隙和物料特性，控制稳流称重仓仓位，将可以有效的提升辊压机的主机电流，从而改善辊压机研磨效率。控制稳流称重仓一定料厚，不仅能够在辊轮做功区域建立稳定的料床，发挥辊轮对大颗粒的破碎和小颗粒的挤压作用，也可以成为V选和辊压机之间的隔断，保持相对独立的负压系统，避免辊压机冒灰的频繁发生。

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作者：李渊博，江元华

单位：湖北鑫统领万象科技有限公司

来源：水泥工程2017年第2期