節(jié)能粉磨系統(tǒng)的進展

1、節(jié)能粉磨系統(tǒng)的進展摘要這篇文章敘述了節(jié)能粉磨系統(tǒng)及其生產(chǎn)數(shù)據(jù)。內(nèi)容包括水泥熟料和礦渣的終粉磨系統(tǒng)、半終粉磨和混合粉磨系統(tǒng)。半終粉磨系統(tǒng)的特點在于輥壓機或立磨與球磨機組成系統(tǒng)。該系統(tǒng)的能耗是球磨機系統(tǒng)的約5570（節(jié)能3045）。也表明了原有的球磨機加輥壓系統(tǒng)在節(jié)能的情況下產(chǎn)量可以增加到250（增產(chǎn)150）。這種能力使輥壓機成為提高磨機系統(tǒng)的最佳過程。終粉磨系統(tǒng)包括立磨或輥壓機系統(tǒng)。這種系統(tǒng)所需的能耗僅是球磨機的4560。本文表明此系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出超過市場質(zhì)量要求的水泥。對于粉磨礦渣而言，半終粉磨和終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明了其節(jié)能效果。1簡介粉磨技術(shù)在過去的10年里已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進步。在應(yīng)用這

2、些新技術(shù)方面在世界范圍內(nèi)水泥工業(yè)占主導(dǎo)地位，首先在粉磨水泥和高爐礦渣方面，這些新技術(shù)已經(jīng)得到了發(fā)展。這是因為傳統(tǒng)的粉磨過程需要耗費大量的能量所致。因此，鼓勵節(jié)能是非常重要的。在原料的烘干和粉磨技術(shù)方面，也有很大進展。主要是在烘干方面提高窯尾廢氣的應(yīng)用和系統(tǒng)的可靠性，但節(jié)能效果并不顯著。因而，本文集中討論水泥和礦渣的粉磨。2磨機效率本文不介紹粉碎過程效率的新定義，以前已講過。將對現(xiàn)今工業(yè)上可獲得的磨機的工作原理作簡要敘述，并與眾所周知的球磨機能量效率進行比較。作為比較基礎(chǔ)的，是一臺帶高效選粉機，有效運行的閉路流程球磨機，具有合適的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和通風(fēng)操作。圖1表明了不同的磨機把水泥粉磨到勃氏比表面積值

3、為3000cm2g時的效率。兩倉球磨機的效率定為10，應(yīng)該注意這種效率僅反映磨機的能耗而不包括象提升機、收塵器、選粉機之類的任何輔助設(shè)備。而表該磨由承重層組成，在它里面兩輥作用于物料進行粉磨，這種磨機的工作原理用示意圖示于圖2中。水平輥磨臥式輥磨的輥子向機體的兩個長度方向伸長。目的是兩邊的液壓缸向下施加粉磨壓力。磨輥由傳統(tǒng)的球磨機的驅(qū)動裝置驅(qū)動，且以高于臨界速度的速度運轉(zhuǎn)，因此，被粉磨的物料粘附于磨機體上。作用于物料的力據(jù)報導(dǎo)是相當(dāng)于輥壓機的1314，即在6080MPa范圍內(nèi)的粉磨壓力，第一臺產(chǎn)量為25th的工業(yè)磨機的生產(chǎn)結(jié)果表明磨機效率在14165之間，或與球磨機相比粗略地定為15。需要指出

4、的是，不管怎樣，生產(chǎn)結(jié)果僅以小規(guī)模上獲得。立磨，一般大家都知道用于生料和煤的粉磨，最近又?jǐn)U大應(yīng)用于水泥和礦渣的粉磨，這些磨機上施加的粉磨壓力要比粉磨生料時高一些。但是臥式輥磨所報導(dǎo)的低限僅4070MPa。還有，在氣流速度較常規(guī)低時，對生料的烘干，在機體內(nèi)要出現(xiàn)一部分物料的循環(huán)，它允許物料反復(fù)地承受這些壓力下的粉磨。這類磨機的效率是球磨機的165倍，當(dāng)把水泥粉磨到勃氏比表面積為3000cm2g時，效率值上升到18。據(jù)將說明人們是如何利用最有效的粉磨系統(tǒng)的有利之處的。3半終粉磨系統(tǒng)半終粉磨系統(tǒng)也被認(rèn)為是混合粉磨系統(tǒng)。它的特點在于節(jié)能閉路粉磨系統(tǒng)后接球磨機做為半終或終粉磨的設(shè)備。球磨機可在開路或閉路

5、粉磨系統(tǒng)中運行，它取決于所生產(chǎn)水泥的類型。對于生產(chǎn)細(xì)度在勃氏比表面積在3200cm2g以上的水泥時，閉路球磨機是最有效的節(jié)能粉磨系統(tǒng)。立磨，對其原料進行了可靠的粉磨得到了很好的認(rèn)同及其精確的設(shè)計，以此為基礎(chǔ)，它已經(jīng)適用于粉磨熟料。這種技術(shù)始用于日本，在開流系統(tǒng)中用立磨可使現(xiàn)有球磨機的生產(chǎn)能力增長2040。優(yōu)化系統(tǒng)之后，立磨已用于帶篩的閉路粉磨系統(tǒng)中。因為篩子的維修問題改進了一臺內(nèi)部帶選粉機的立磨，也用于水泥的粉磨。它允許在立磨或立磨與球磨組成的系統(tǒng)中進行半終粉磨。人們認(rèn)為二級聯(lián)合是半終粉磨或混合粉磨，用立磨和球磨聯(lián)合進行半終粉磨系統(tǒng)的典型流程圖示于圖3。流程表明，立磨的中間產(chǎn)品在旋風(fēng)筒中進行收

6、集，磨機的風(fēng)機使空氣再循環(huán)到立磨中用來提升和分離在立磨中得到粉磨的熟料和石膏。對節(jié)能的立磨，噴嘴環(huán)和磨倉中的氣體速度是較低的，當(dāng)通過磨機和選粉機時可引起一低的壓降。噴嘴環(huán)中的低氣流速度還會引起物料的瀉落，而后被機械地提升喂入立磨系統(tǒng)中高效選粉機的撒料盤中進行分選。機械輸送機一般用斗式提升機，閉路系統(tǒng)中立磨生產(chǎn)的中間產(chǎn)品從緩沖倉中收集后經(jīng)過計量到下一級球磨中進行再粉磨。存放中間產(chǎn)品的緩沖倉使生產(chǎn)便利，并把立磨系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的流量波動與球磨隔開，使其不受影響。但是，在實際的生產(chǎn)中，常有把中間產(chǎn)品直接喂入球磨機的。中間產(chǎn)品product成品對半終粉磨或混合粉磨系統(tǒng)進行最節(jié)能系統(tǒng)的選擇，得到的系統(tǒng)是球

7、磨和輥壓機組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由帶打散裝置的輥壓機、選粉機和球磨機組成。因為輥壓機的出料是結(jié)硬的片狀熟料，所以，把片狀料打散并分離出其中的細(xì)粉就很重要，如果輥壓機中生成的細(xì)粉不進行分離，那么，就不可能存在中間產(chǎn)品。這樣會增加系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷，降低能量利用率。與靠沖擊板打散物料的靜態(tài)選粉機相比，機械驅(qū)動的與沖擊式破碎機相似的打散機與動力選粉機聯(lián)用是最有效的流程。4水泥半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果目前已經(jīng)安裝了由輥壓機和球磨機組成的半終粉磨系統(tǒng)，它做為新的粉磨裝置或改進的球磨系統(tǒng)，在世界范圍內(nèi)，有40多套（這樣的系統(tǒng)）用于水泥粉磨。它們的生產(chǎn)結(jié)果一直很一致。在1989年，做為對現(xiàn)有球磨機的改進，在韓國安裝了

8、第一套半終粉磨系統(tǒng)。原有的粉磨系統(tǒng)包括一臺功率為2850KW的40m×135m的球磨機。改進后的系統(tǒng)加裝了輥徑20m，輥寬10m的輥壓機，輥子的驅(qū)動功率為2×1000KW。設(shè)計的磨輥是用于含集成分散器的高效選粉機的閉路系統(tǒng)中，選粉機的旋轉(zhuǎn)殼體直徑28m，由于有內(nèi)部循環(huán)的氣流，所以中間產(chǎn)品能從4個旋風(fēng)筒中收集下來，然后再被送到原有磨機的喂料倉中，這種系統(tǒng)按照圖4所示的流程進行生產(chǎn)，帶選粉機的原有球磨機系統(tǒng)不變動。表1列出了這樣半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果。該表以球磨機為基礎(chǔ)，列出了系統(tǒng)的能力、單位能耗和有關(guān)的動力消耗。有球磨閉路系統(tǒng)、輥壓機和球磨組成的半終粉磨系統(tǒng)及前述的輥壓機閉路

9、系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。表1說明了系統(tǒng)的生產(chǎn)能力從90th增加到190th，原有系統(tǒng)改進成半終粉磨系統(tǒng)時其生產(chǎn)能力是原來的210，這是把輥壓機中的中間產(chǎn)品粉磨到勃氏比表面積值約2100cm2g，然后再在球磨機中粉磨到勃氏比表面積值為3150c2g的情況下獲得的值。表1半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)過程（韓國）技術(shù)參數(shù)球磨機輥壓機球磨機輥壓機生產(chǎn)能力th（勃氏值3150cm2g）9018961245單位能耗kwht325228146比能耗10070245為了避免球磨和選粉機粗粉回磨機量過大，其循環(huán)負(fù)荷從原值加到270300，僅增了一點。這說明它的循環(huán)負(fù)荷系數(shù)在15范圍內(nèi)，正如表1中所示的，其生產(chǎn)能力增加到210，球

10、磨機和輥壓機系統(tǒng)的單位能耗比單獨的球磨機系統(tǒng)的單位能耗約低10KWht。這說明球磨系統(tǒng)的主要設(shè)備的單位能耗降低了30。改進的球磨系統(tǒng)在阿根廷使用也獲得了相似的結(jié)果。球磨機是42m×140m，額定功率為1730KW的中卸磨。它的閉路流程中有兩臺普通型的空氣選粉機，通過加輥徑14m，輥寬10m，裝機功率2×850KW的輥壓機，打散機和高效選粉機對系統(tǒng)進行改進成為半終粉磨系統(tǒng)，它的中間產(chǎn)品從4個旋風(fēng)筒中收集，該系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)列于表2中。該表中前面的2欄表明，系統(tǒng)的生產(chǎn)能力從102th增加到180th，是球磨系統(tǒng)生產(chǎn)能力的176，該值是把水泥在輥壓機回路中粉磨到勃氏比表面積值為21

11、00cm2g，再在球磨中粉磨到約3000cm2g時得到的。表2還表明，改進后的系統(tǒng)單位能耗比球磨機系統(tǒng)的單位能耗低約10KWh，說明主要設(shè)備的能耗降低了28。表2半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果（阿根廷）技術(shù)參數(shù)球磨輥壓機球磨輥壓機生產(chǎn)能力th（勃氏值2950cm2g）10218097單位能耗kwht372268209比能耗100719561下面描述在德國一水泥廠安裝的新的半終粉磨系統(tǒng)。產(chǎn)品的勃氏比表面積值為3200cm2g時，系統(tǒng)的設(shè)計能力為190th。這提供了優(yōu)化的整套系統(tǒng)。該閉路系統(tǒng)包括輥徑18m，輥寬115m，裝機功率2×1100KW的輥壓機，打散機和帶收集中間產(chǎn)品的4個旋風(fēng)筒的高效選

12、粉機回路及40m×125m，裝機功率2700KW的球磨機回路。球磨機回路中的選粉機也是帶4個收集中間產(chǎn)品的旋風(fēng)筒的高效選粉機。該半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果列于表3中。表3中前二欄說明系統(tǒng)的生產(chǎn)能力在試驗期間是1927th，而球磨系統(tǒng)的生產(chǎn)能力僅為723th。這些數(shù)值清楚地說明了與前述的改進型球磨機系統(tǒng)相比，這種半終粉磨系統(tǒng)中的輥壓機回路承擔(dān)了大量的粉磨任務(wù)。而且還說明在這里中間產(chǎn)品的細(xì)度已達勃氏比表面積值約2450cm2g，物料在球磨中的細(xì)度僅增加勃氏值約750cm2g。單位能耗反映了不同系統(tǒng)的粉磨耗能情況，兩流程中混合生產(chǎn)的主要設(shè)備耗能僅222KWht，而球磨系統(tǒng)中球磨機的能耗需357

13、KWht或比半終粉磨系統(tǒng)中多耗能135KWht，這些數(shù)據(jù)都清楚地說明了增加輥壓機回路后，系統(tǒng)可節(jié)能約38。表3半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果（德國）技術(shù)參數(shù)球磨輥壓機球磨輥壓機生產(chǎn)能力th，（勃氏值3200cm2g）72319271224單位能耗kwht357222188比能耗100622527從表1到表3所列的數(shù)據(jù)看，可以得到如下的結(jié)論：把現(xiàn)有的傳統(tǒng)球磨機系統(tǒng)改進成半終粉磨機系統(tǒng)后，系統(tǒng)生產(chǎn)能力可達到250以上。節(jié)能約813KWht，加輥壓機之后因其承擔(dān)了主要的粉磨任務(wù)，所以其節(jié)能效果接近其上限值13Kwht，通過對世界范圍內(nèi)近40套半終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)實踐進一步證明，上述結(jié)論是正確的。5半終粉磨系統(tǒng)

14、粉磨礦渣的生產(chǎn)結(jié)果粉磨礦渣比粉磨水泥的能耗高。所以，用半終粉磨系統(tǒng)來粉磨礦渣需要大量的能量，而且礦渣的水分含量一般都高于選粉機的入機水分要求。我們這里所介紹的系統(tǒng)中包括有快速干燥器，它的熱源是由高溫的空氣加熱器來供應(yīng)。干燥過的礦渣被喂入閉路中的輥壓機中進行粉磨。輥壓機中除喂入礦渣和選粉機回料之外，還喂入再循環(huán)的料餅。礦渣的粉磨系統(tǒng)中有輥徑145m，輥寬10m，裝機功率2×600KW的輥壓機、打散機和高效選粉機，由空氣加熱器供熱，來完成選粉機中輔加的干燥任務(wù)。除快速干燥器和空氣加熱器之外，該系統(tǒng)的流程圖與圖4所示的流程很相似。來自輥壓機回路的中間產(chǎn)品是細(xì)度約勃氏值25003000cm2

15、g的被粉磨礦渣。而后它被直接喂入36m×110m、裝機功率1520KW的球磨機中，進行粉磨并分級。表4列出了其生產(chǎn)數(shù)據(jù)。該表說明了當(dāng)?shù)V渣的細(xì)度約為勃氏值4000cm2g時，輥壓機和球磨機組成的系統(tǒng)的單位能耗約比閉路球磨系統(tǒng)中粉磨礦渣的能耗要低20KWht。約節(jié)能32。因此，可以斷言，用半終粉磨系統(tǒng)來粉磨礦渣也是節(jié)能的。這又提供了類似于改進的球磨系統(tǒng)一樣的新系統(tǒng)。表4用半終粉磨系統(tǒng)粉磨礦渣的生產(chǎn)結(jié)果技術(shù)參數(shù)球磨球磨輥壓機產(chǎn)量th，（勃氏值4000cm2g）241582單位能耗kwht631429比能耗100686終粉磨系統(tǒng)終粉磨系統(tǒng)中粉磨產(chǎn)品的設(shè)備都是一體化了的系統(tǒng)叫做立磨終粉磨系統(tǒng)。

16、它一般由磨機和選粉機組成閉路系統(tǒng)。由前述的節(jié)能磨機組成的粉磨水泥和礦渣的此種系統(tǒng)的流程圖示于圖5中。流程中可知有選粉功能的立磨做為終粉磨設(shè)備。設(shè)計其運轉(zhuǎn)過程：喂料進輥子和輥道之間反復(fù)粉磨，磨內(nèi)料靠氣力分級噴送，磨外料靠斗提輸送，成品在袋收塵器中收集。不過，用旋風(fēng)筒收集成品也是可行的。這已在前述圖3中做了介紹。實際上，在終粉磨系統(tǒng)中，一直用袋收塵器和旋風(fēng)筒來成功地收集樣品。圖5立磨（輥磨）終粉磨系統(tǒng)feed喂料product成品輥壓機做為終粉磨設(shè)備的系統(tǒng)工藝流程圖示于圖6。從圖中可以看到：由輥壓機、打散機和選粉機組成閉路生產(chǎn)，由袋收塵器收集成品，不過，在空氣回路中也可使用旋風(fēng)筒。7輥壓機終粉磨系

17、統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果一些用輥壓機粉磨礦渣和水泥的終粉磨系統(tǒng)已經(jīng)安裝了有12套。人們已經(jīng)測出，當(dāng)把水泥的細(xì)度粉磨到勃氏比表面積值約3000cm2g時，輥壓機終粉磨系統(tǒng)主要設(shè)備的單位能耗是2225KWht；當(dāng)細(xì)度為勃氏比表面積值約3300cm2g時，其單位能耗是2629KWht。該值包括了輥壓機、選粉機和風(fēng)機的驅(qū)動電耗。在同樣生產(chǎn)能力的閉路球磨系統(tǒng)中，磨機和選粉機熟料的單位能耗為3540KWht。相比得知，粉磨水泥時，與球磨相比，輥壓機的效率大約是16165倍。圖6輥壓機終粉磨系統(tǒng)feed喂料product成品對輥壓機終粉磨系統(tǒng)的單位能耗進行更詳細(xì)的分析可知，輥壓機的啟動能耗占總能耗的6570或約165K

18、Wht。磨機系統(tǒng)中的風(fēng)機從磨機和選粉機中抽風(fēng)，它的能耗約為總能耗的20以上，它用于物料從磨機到選風(fēng)機的氣力輸送。也說明了低氣流磨噴嘴環(huán)和倉的優(yōu)點，因其利于外部機械循環(huán)從而使內(nèi)部的氣力輸送量減少，導(dǎo)至使能耗僅為總能耗的12。已經(jīng)有文章報道過用輥壓機粉磨礦渣和火山灰大概節(jié)能35。這些物料一般都有515的水分，必須在磨內(nèi)或磨外進行烘干。在終粉磨系統(tǒng)中，粉磨倉中有內(nèi)循環(huán)氣流的立磨很適合于烘干和粉磨這種物料。表5列出了在韓國用立磨生產(chǎn)礦渣粉的測定記錄。礦渣粉作為水泥的部分代用品面向市場銷售，這樣，礦渣粉的細(xì)度成為一重要的考核指標(biāo)。而當(dāng)時設(shè)計的立磨不能承受把物料粉磨到勃氏值42004500cm2g以上的粉

19、磨，正象表4所示的一樣，只有從1995年之后，TongYang水泥廠才投產(chǎn)了一臺立磨，它帶有雙粉磨輥槽的磨盤以及其它裝置，以保證足夠的礦渣粉磨時間和平穩(wěn)操作。它可使被粉磨的礦渣粉的其它特性保持不變，細(xì)度達到勃氏值48005000cm2g，從生產(chǎn)數(shù)據(jù)看到系統(tǒng)的能耗為440kwht，同樣細(xì)度下球磨系統(tǒng)的能耗達856kwht，相比較可知，立磨系統(tǒng)的能量效率接近20。生產(chǎn)數(shù)據(jù)還進一步說明了立磨的啟動能耗是總能耗的76，系統(tǒng)風(fēng)機的能耗為總能耗的20，這說明選粉機和進行外部循環(huán)的斗提僅耗很小的能量。在韓國這個水泥廠立磨的生產(chǎn)試驗說明，一般假定的立磨粉磨礦渣，其成品細(xì)度只能到4500cm2g的局限已經(jīng)不存在

20、了。8輥壓機終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)果在很長一段時間，輥壓機半終粉磨系統(tǒng)被人們作為終粉磨系統(tǒng)使用。原因是它大大降低了球磨工序的裝機功率，減少了維修量，提高了能量的有效利用。已經(jīng)在前面的表1、表2和表3中列出了粉磨水泥的系統(tǒng)典型的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。表中最后的一格給出了輥壓機回路終粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)清楚地說明了當(dāng)把水泥粉磨到勃氏比表面積為29503200cm2g的細(xì)度時，輥壓機回路的單位能耗范圍為146209kwht。這些數(shù)據(jù)值還說明，輥壓機系統(tǒng)的能耗僅是球磨系統(tǒng)的4555，或按照效率而言，輥壓機系統(tǒng)是球磨系統(tǒng)的1822倍。為了提高能量利用率，需要進一步發(fā)展粉磨技術(shù)。特別是生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足市場的要求之后

21、，更應(yīng)如此。于1995年4月在比利時設(shè)計并安裝了第一套把水泥粉磨到勃氏值為4400cm2g的終粉磨系統(tǒng)。從當(dāng)年的6月以來一直正常生產(chǎn)。目前，輥壓機閉路系統(tǒng)已經(jīng)生產(chǎn)了4個品種的水泥。合格的水泥總量達300000t。已在市場上銷售，成績很好。所以，可以斷言，這將成為未來水泥粉磨的發(fā)展趨勢。表5韓國生產(chǎn)的礦渣粉公司生產(chǎn)時間產(chǎn)量th磨機生產(chǎn)單位礦渣粉勃氏值cm2g45m篩余TongYang19950970Polysius48002Halla19940855Kawasaki45002Korea19881073Mitsubishi42502DukSan19930973Mitsubishi42502Ssan

22、gYong19920585UBE45002對于粉磨礦渣而言，為數(shù)不少的輥壓機終粉磨系統(tǒng)已有6年多的生產(chǎn)時間，系統(tǒng)的節(jié)能效果和運行可靠性通過看其生產(chǎn)結(jié)果，已得到了很好的證實。這種系統(tǒng)生產(chǎn)出的礦渣粉能夠滿足市場的要求。9終粉磨系統(tǒng)中生產(chǎn)水泥的特性系統(tǒng)中生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品經(jīng)過高效選粉機的選粉后，其粒徑分布發(fā)生了變化。物料中90的細(xì)粉能被選出而成為產(chǎn)品，只有很少的細(xì)粉未被選出而返回到磨機中，這樣，磨機中避免了過粉磨現(xiàn)象，所以，當(dāng)用高效選粉機代替普通選粉機時可使磨機的產(chǎn)量大幅度增加。在生產(chǎn)中，高效節(jié)能型磨機即立磨和輥壓機的能耗要比球磨機的小得多。而且，物料在這些磨中的停留時間也比在球磨機中要短得多。從而使物料在這些磨機中的過粉磨現(xiàn)象減少。把不同的粉磨系統(tǒng)中生產(chǎn)的水泥成品的粒徑繪制成曲線，能夠很好地發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象。不過，要想用圖解法來描述它們的粒徑分布，它們之間要有較大的區(qū)別才行。對于較小的區(qū)別，常在雙對數(shù)座標(biāo)中，以顆粒大小為橫坐標(biāo)，篩余為縱坐標(biāo)，繪制粒徑分布圖來進行分析。在此圖中，通過一直線能夠比較容易地得到粒徑分布的近似值。直線的斜率代表近似的粒徑大小。常用斜率n和篩余為368時的粒徑大小（即特征粒徑）來表示不同粉磨系統(tǒng)中生產(chǎn)的水泥的顆粒分布情況。表6列出了不同粉磨系統(tǒng)水泥的特性結(jié)果，由臥式輥磨、立磨和輥壓機三種終粉磨