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我公司一线原水泥磨系统为Ф3.8m×13m磨机 O-Sepa选粉机组成闭路磨系统，磨机产量为60t/h，工序电耗42kWh/t。为了实现提产降耗、节能减排的目标，于2012年6～10月对水泥磨系统进行了节能技术改造，新增一台套TRP180-140辊压机 TVS96/24 V型选粉机 TESu-310动态选粉机，与原Φ3.8m×13m磨机组成联合粉磨开路磨系统。经过一年多来运行，效果良好，目前磨机台时产量稳定在180t/h（P·O42.5水泥，比表面积365m2/kg），平均电耗34.78kWh/t。本文介绍此次水泥磨改造的情况。 1 改造方案 利用现有水泥调配库各原料仓，对仓下设备进行改造。更换石膏仓出口处定量给料机，保留原有入磨皮带机不动，靠此皮带机输送脱硫石膏直接入磨。将熟料仓出口处定量给料机更换为220t/h大量程给料机，将石灰石仓及备用仓出口处定量给料机旋转45°布置，在现有入磨皮带机侧新建一套皮带机输送系统，从而将经过计量后的熟料和混合材送至辊压机系统。该物料经小斗式提升机提升后与从V型选粉机落下的物料一起进入稳流仓，再进入辊压机挤压。挤压后的物料经出辊压机大斗式提升机提升后喂入到V型选粉机。物料经过V型选粉机风选后，较细颗粒随风进入动态选粉机。动态选粉机选出来的细粉经过两个旋风筒收集后通过空气输送斜槽喂入水泥磨，动态选粉机风选后排出的粗粉返回稳流仓，进行辊压机二次挤压。水泥磨粉磨后的物料作为水泥成品经出磨斗式提升机提升到水泥成品斜槽入库。两个旋风筒后接系统循环风机，风机出口的气体一部分作为循环风入V型选粉机，另一部分进入水泥磨系统的气箱式袋除尘器，除尘器收集下的细粉也进入水泥成品斜槽。 本系统特点是磨机系统由闭路磨系统改造为开路磨系统，通过磨机粉磨后的物料直接作为水泥成品通过空气输送斜槽和提升机送至水泥库储存。改造后工艺流程见图1。 图1 改造后粉磨系统工艺流程 因水泥磨系统由闭路磨系统改造为开路磨系统，磨内装置及研磨体均需调整，研磨体总量174t不变，研磨体级配改变，最大球径由Ф90mm改为Ф25mm，原系统中的O-Sepa选粉机拆除，原水泥磨的磨内通风系统保留。 2 主要设备配置 改造后粉磨系统主要设备技术参数见表1。 表1 改造后粉磨系统主要设备配置及技术参数 3 运行中出现的问题及解决措施 3.1 磨机物料流速快，研磨效率低 辊压机系统两个旋风筒位置比球磨机位置高，收集下的物料经溜子输送入磨，尽管球磨机内部有隔仓板，为双仓磨，但物料依旧靠惯性快速通过球磨机，入磨和出磨物料比表面积分别为310m2/kg和340m2/kg，磨机研磨效率低。要想使水泥成品比表面积达到365m2/kg，只能大幅减产，台时产量保持在100～120 t/h，单位电耗大幅上升。 我们分阶段逐步实施了球磨机内部改造： 1）第一次在球磨机Ⅱ仓增加2道挡球环，挡球环高600mm，拆除2圈筒体衬板，将挡球环固定在筒体衬板位置上。改后磨机台时产量提高到140t/h。 2）根据第一次改造取得的经验，第二次在球磨机Ⅱ仓再增加2道挡球环，Ⅰ仓也增加2道挡球环，同时将增加的6道挡球环原设计样式孔洞结构进行了盲板封堵，形成600mm高的盲板式挡球环。 3）第三次移动球磨机Ⅰ、Ⅱ仓隔仓板支架位置，缩小Ⅰ仓长度，由4 450mm改为3950mm，降低入磨物料流速，同时增加Ⅱ仓长度，由8000mm改为 8500mm，提高Ⅱ仓研磨能力。 球磨机改造后研磨效率大幅提高，台时产量稳定在180t/h，最高200t/h，效果明显。 3.2 混合材无法足量添加 运行初期，出磨水泥3d到28d抗压强度增进数值不如原有闭路磨系统，成品水泥细度粗（80μm筛余在1.0%以上），为保证生产的P·O42.5水泥3d抗压强度稳定在30MPa以上，28d抗压强度达到52MPa，只能降低混合材掺量。 为此，我们调整磨机Ⅰ、Ⅱ仓研磨体级配，同时在Ⅱ仓改用16t高铬段（Ф12mm×14mm和Ф12mm×12mm各8t）替换等量钢球，提高对物料研磨效果。 通过调整工艺操作方法和球磨机研磨体级配，出磨水泥3d到28d抗压强度增进数值较以前提高了2MPa以上，熟料配比降低到80%，混合材掺量提高到14.5%，处于较好水平。 3.3 脱硫石膏入磨溜子频繁堵料 改造前系统采用混合物料入磨，现工艺改为脱硫石膏单独入磨，造成入磨溜子频繁堵料，止料摇磨或停磨次数多，电耗升高，并且堵料时辊压机系统过来的入磨细料直接从磨头溢出，严重影响车间环境。 通过调整两个溜子接口位置，依靠细料溜子过来的细料冲力托起入磨溜子内的脱硫石膏，避免其堆积和堵料，同时研究脱硫石膏在入磨溜子内堆积的位置，重新设计入磨溜子形状，加装树脂板，增加2台空气炮对溜子内部定时清理，提高脱硫石膏流动性。 经过3个月的摸索改造，脱硫石膏直接入磨造成的入磨溜子堵料难题得到了彻底解决。 3.4 动态选粉机下轴承温度高 动态选粉机下轴承为干油润滑，设计极限运行温度为100℃，实际运行中温度最高达到120℃，多次被迫停磨。 经试验分析，选粉机下轴承温度高主要原因为： 1）选粉机下轴承位于壳体内部转子上方，辊压机正常运行时，流经选粉机内部的物料造成环境风温达130℃，传导到轴承部位，造成温度高。 2）选粉机下轴承处主轴套筒端盖密封为迷宫式机械密封，选粉机内部负压大、风速较高，选粉机下轴承所加润滑油从套筒端盖处被风抽走，轴承缺油，造成轴承发热，温度高，原有的每周补油一次的润滑制度不适合该选粉机。 采取措施： 1）在选粉机下轴承位置增加1个环形空腔套筒，与车间压缩空气管相连，通过压缩空气对下轴承进行冷却降温，改造后下轴承温度可控制在80℃以下。 2）工人每天定时定量用3台小型手动加油泵分别对选粉机上、中、下3个轴承加油，保证选粉机轴承不缺油，同时调整主轴套筒端盖机械密封间隙，尽量保证密封效果。在选粉机运行一年后，我们将选粉机主轴抽出检查3个轴承状况时，发现一年来通过油泵所加的大约300kg润滑油（2号锂基脂）除轴承滚珠上有少量附着外，其余全不见踪影，从而证明了选粉机运行初期轴承发热与缺油的关系，同时也验证了选粉机下轴承处主轴套筒端盖机械密封设计不合理，效果差，在系统负压较大环境中仅能阻挡灰尘进入到轴承内部，不能阻止润滑油从套筒内抽出。为此，我们在更换轴承时，将选粉机下轴承处主轴套筒端盖内部增加一道唇形骨架油封，从而提高端盖密封效果。同时对工人进行培训，强调选粉机定时定量加油的必要性，确保轴承良好润滑。 以上改造后，选粉机再也没有发生过因轴承温度高而停车的情况。 3.5 出辊压机斗式提升机返料、壳体冲刷严重 出辊压机斗式提升机运行一年来，发生过减速机内部一级和三级4个齿轮打齿和头轮轴轴承损坏情况，同时运行中斗式提升机头轮返料严重，造成立面壳体多处磨出大洞，严重制约着生产安全稳定运行。 该斗式提升机设计能力1200t/h，为两侧双驱动设计，单侧驱动额定运行电流为180A，减速机额定运行功率为102kW。日常磨机系统台时产量达到180t/h时，斗式提升机单侧运行电流为200～220A左右, 实际提升物料在1400～1500t/h。遇到辊压机稳流仓塌料时短时间内斗式提升机单侧电流则达到280A（两侧驱动运行电流基本相同），已处于极限负荷运行。经过运行观察，当斗式提升机运行电流在200A左右时，返料现象轻微，运行电流在220A左右时，返料现象严重，若限定斗式提升机运行电流在额定电流180A左右，系统台时产量只能处于130t/h以下。这显然是斗式提升机设计选型偏小所致。 为保证系统台时产量180t/h，我们计划更换该斗式提升机关键薄弱环节，如减速机选型加大、斗式提升机头轮轴加粗、头轮轴轴承选型加大，从而保证斗式提升机长期安全运行。改造前，我们做好斗式提升机监控运行和定期检查，尤其是减速机齿轮、头轮轴承和提升链条磨损情况检查，储备好减速机各级齿轮和提升链条备件，发现问题时能够快速处置。 斗式提升机壳体冲刷严重，主要原因是料斗料量太大，由高点运行至头轮下料口时提前洒落，洒落料漏下冲刷壳体。为此，我们采取在头轮下料口上部0.8m处开口制作第一道下料点，安装和原下料点相同方式的导料板，使提前洒落的物料经第一下料口排出，减少斗式提升机下料面方向漏料。同时在提升链条两侧也增加导料板，导料板过链轮中心线呈大角度安装，以减少斗式提升机两侧面的漏料。经过数月运行检验，基本解决了物料对壳体冲刷，以后未再发生壳体磨漏现象。 3.6 磨机除尘器排风管道口滴水不断 磨机排风管道滴水，主要是脱硫石膏直接入磨，水分大（平均含水率18%），而开路磨系统无其他途径放风排水所致。采取的主要措施是： 1）对磨机除尘器壳体和管道在原有保温基础上加厚100mm保温层，达到了除尘器内部不结露、排风口不结冰或滴水。 2）对原料调配库供料系统皮带机和溜子改造，达到了脱硫石膏既可入磨又可入辊压机的目的，在脱硫石膏到厂批次水分较高时，采取脱硫石膏部分入辊压机系统的方法降低出磨水泥水分。 3）采取晴天将脱硫石膏在原料堆场摊开晾晒的方法直接降低入磨脱硫石膏水分。 3.7 辊压机上方气动闸板阀动作不灵活，影响操作 辊压机运行不稳定、塌料，造成主电动机功率超负荷时，需快速关闭上方稳流仓气动闸板阀，闸板阀不灵活时对生产影响较大。经分析，气动闸板阀动作不灵活主要是其内部设计不合理，阀板下方容易堆料，积料板结后，阀板推不动造成无法关闭。 改造方案： 1）重新设计制作了新的闸板阀阀体结构，达到了闸板活动范围内垂直方向上不积料。 2）改造气动电磁阀程序，保证闸板开闭行程仅在设定下料区域范围内，不全开全关，避免了无用行程内个别积料对闸板的影响。 3）在闸板阀气缸进气管路之前，增加一个小型压缩空气储气罐，保证了闸板阀驱动时，气压稳定充足、快速有力。 以上改造后，闸板阀开闭灵活度大幅提升，很少出现关闭不到位情况，稳定了系统生产。 3.8 辊压机减速机和电动机选型安全富余系数低 日常辊压机运行时功率基本在1 300kW，系统波动时可达到1400～1480kW，而辊压机系统受物料配比、特性、操作手法等客观和主观因素影响较多，在台时产量180t/h时，确保辊压机运行不超过1400kW额定功率操作难度很大。所以说辊压机减速机和电动机设计选型均为1400kW，安全富余系数偏小，辊压机照此运行下去，将严重缩短减速机和电动机的使用寿命，尤其是减速机损坏几率更大。 考虑到减速机加工周期长，费用高，需尽快会同相关水泥企业共同出资、联合储备减速机备机，或者同减速机厂家商议制造与现有减速机输出、输入轴径相同的功率在1 600kW规格的减速机。当然，在储备备机之前，当务之急是继续加强同行间的操作工艺技术交流和研究，力争台时产量在180t/h时，辊压机运行功率稳定在1200kW，短时间系统波动时不超过1300kW，若工艺操作上暂时找不到有效控制辊压机功率的方法，为保证设备安全，避免突发故障造成长时间的停产损失，必要时减产到160t/h，狠下决心平衡好设备安全和水泥产量的关系。 4 结束语 水泥磨技术改造后，尽管在运行初期，从闭路磨系统到开路磨系统操作存在明显不同，磨机物料流速较快、水泥水分偏高和成品颗粒级配分布不合理等问题困扰我们多日，影响水泥磨效率的发挥，但经过我公司技术人员潜心研究、探索规律，很快所有难题迎刃而解，目前磨机台时产量稳定在180t/h，月平均产量最高达到12.5万t，提高产量200%，吨水泥综合电耗降低17.2%，达到了预期改造效果。 作者：李东升 |
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