TRM 53.4生料輥磨系統的優化控制

曹軍科

TRM 53.4生料輥磨系統的優化控制

Optimizing Control Raw Mill System of TRM53.4

曹軍科

我公司5000t/d熟料生產線生料制備系統采用了中材（天津）粉體技術裝備有限公司設計制造的TRM53.4生料輥磨。自2009年4月投入運行以來，經過對設備性能的探討摸索以及對工藝參數的不斷優化，我們不僅掌握了此系統穩產高產的技術，而且實現了節能降耗。

1 生料制備系統工藝流程

原料調配站設有石灰石、石英砂巖和硫酸渣庫各一座，另設濕粉煤灰堆棚配料。每個庫（濕粉煤灰倉）下各設一臺定量給料機，各種原料按比例配合，混合原料經膠帶輸送機送至原料磨。原料在磨內粉磨、烘干后，經選粉機分選，粗粉返回磨盤重新粉磨，合格成品隨出磨氣流經旋風分離器收集。收集下來的成品經斜槽、斗式提升機入生料庫儲存、均化。出旋風分離器的氣體經循環風機，一部分氣體作為循環風入磨，其余氣體則通過袋收塵器凈化后，經窯尾排風機和煙囪排入大氣。袋收塵器、增濕塔收下的粉塵分別經鏈式輸送機、斗式提升機，會同出磨生料一起經斜槽、斗式提升機入生料均化庫（圖1）。

2 TRM53.4生料輥磨系統主要性能參數

TRM53.4生料輥磨與傳統的粉磨設備相比，具有可粉磨各種不同物料、占地面積小、單位能耗低、調節簡便、控制反應迅速、干法粉磨能力極佳、維修方便（不必拆除磨機便可更換磨損件）、從啟動到停機振動很小、噪音低、適應性強等優點，其主要性能參數見表1。

3 系統運行效果分析

3.1 運行效果對比

該系統從2009年4月份開始試生產。試生產初期，由于對設備性能尚不熟悉，操作員的水平也各有高低，整個系統沒有一套較為合理的工藝參數，導致粉磨生料產量低，電耗高，運行不穩定。后來隨著窯系統產量的提高，生料磨越來越不能滿足生產要求。為此，我們從原料到設備再到工藝，經過不斷摸索和優化，終于使這臺磨機發揮出了較為理想的水平。試生產初期運行效果和經過改進優化后的運行效果對比見表2。

表1 設備主要性能參數

3.2 運行效果分析

從表2可以看出，經過改進優化后，磨機的運行狀況趨于良好。產量明顯提高，主電機電流和循環風機電流有所下降，振動值也比以前小很多。我們從以下幾個方面進行了優化：

圖1 生料制備系統工藝流程圖

表2 試生產初期和經過優化后的運行效果對比

3.2.1 提高入磨風溫

通過開大入磨熱風閥門，提高循環風機轉速增大拉風量，關小冷風閥，入磨風溫從試生產初期的140℃左右提高到了230℃以上。入磨風溫的提高不僅增強了磨機的烘干能力，而且改善了氣流密度，隨著循環風機轉速變大，整個系統的帶料能力也隨之增強，這為磨機提產創造了前提條件。

3.2.2 石灰石原料中摻加石粉和混料

石粉和混料有時候被稱為下腳料，但其易磨性相比于石灰石要好，而且價格低廉。我公司從2009年7月嘗試使用石粉和混料代替部分石灰石。最初以10%的比例摻加，當摻加量較少時，系統并沒有明顯的變化。隨著摻加比例逐漸增大，磨機開始出現料層不穩定、振動變大等現象。經分析認為，石粉和混料的加入使原料的流動性變好，磨盤上不易形成穩定的料層，所以我們把擋料圈高度由120mm調整為130mm，再次開磨系統恢復正常。當摻加量達到40%以上時發現石粉和混料中的有害成分對窯系統產生明顯不利影響，最終把摻加比例確定在30%～40%。這樣一來，不僅有效利用了廢物資源，而且大大降低了生產成本。

3.2.3 調整擋料圈高度

擋料圈高度并不是一成不變的。TRM53.4生料輥磨初始擋料圈高度為120mm。摻加石粉和混料后，為了保證料層厚度及穩定性，適當提高了擋料圈的高度。生產過程中，磨盤和磨輥始終在磨損，擋料圈的實際高度也在慢慢變化。當磨損到一定程度，如果不及時調整，磨機能耗就會急劇上升，振動也會變大，導致系統無法正常生產。2010年1月5日左右，我廠輥磨運行狀況開始明顯惡化，振動大，產量低，主電機功率高，趨勢圖呈現周期性變化。輥磨頻繁振跳，有時一天多達幾十次，對設備安全構成嚴重威脅。停磨測量發現，擋料圈的實際高度已經達到145mm左右，最高的地方甚至達160mm。同時，原材料的粒度也發生了很大變化，由于石粉供應不上，混料比例增加，導致入磨物料粒度較之前變大很多，經過研究，決定降低擋料圈高度，并于2010年1月24日將其調整為115mm。調整前后運行趨勢見圖2、圖3、圖4。

3.2.4 提高原材料質量和均化效果

為了最大程度地避免原材料引起的系統波動，必須嚴把質量關，做到不合格原材料堅決拒絕卸車。同時應千方百計提高均化效果。如調整堆料機懸臂旋轉頻率和長短限位計高度等。均質穩定不僅會給生料制備系統創造有利條件，也有利于燒成系統的穩產高產。

通過以上手段并配合優化系統風量，我廠生料輥磨產量穩定在480t/h，成品細度＜13%，水分＜1%，綜合電耗18kWh/t左右。由于磨機產量較高，在滿足窯系統生產的同時，均化庫位仍然上升很快，所以我們根據不同時段的電價選擇性地開停磨，避峰電就谷電，停機時間安排機修對設備進行維護，以保證其始終處于良好的狀態，這樣不僅提高了設備運轉的安全可靠性，也大大降低了生產成本。

圖2 調整前運行趨勢圖

圖3 降擋料圈前后振動趨勢圖

圖4 降擋料圈后開磨趨勢圖

4 TRM53.4生料輥磨系統的操作控制要點

4.1 控制合理的物料平衡

從物料平衡的角度可有效地指導對輥式磨機分析、判斷、準確處理操作的能力，在輥磨的運行過程中，喂料量、粉磨能力、成品量、排渣量應處于平衡狀態。在喂料量、用風量一定的情況下，如果粉磨能力不足則會造成大量吐渣并且越吐越多，此時應適當增加油站的工作壓力，增強粉磨能力，或適當減少喂料量；反之粉磨能力過強，則料層會逐漸減薄，最終引起磨機振動，此時應減少油站的工作壓力或適當增加喂料量。另一種情況如果粉磨能力適當，喂料量、碾磨壓力一定而氣流輸送能力不足，同樣會造成大量吐渣，但其中細粉含量較多，此時應加大風量增強輸送能力。因此輥磨操作運用物料平衡原理可預先發現運行中存在的問題，以便采取相應措施避免不必要停磨現象的發生。

4.2 控制合理的風量、風溫及噴水量

用風量依據必須能滿足輸送物料的要求，風量小會造成大量合格的產品不能被及時輸送出磨，風量大不僅造成能耗浪費還會造成產品細度跑粗。用風量過大或過小還會影響磨機內存料量的多少，嚴重時會造成磨機的劇烈振動。

風溫高低應根據入磨物料綜合水分和出磨物料水分大小來決定。控制出磨溫度可確保出磨物料水分＜1%，保護選粉機軸承不超溫。

適量噴水可使磨輥和磨盤之間形成穩定的料床，達到控制磨機振動的作用。噴水量過多，料層變厚磨內通風阻力大，會導致磨機工況差影響磨機產量；噴水量小磨機料層不穩定，容易產生振動。磨機運行過程中只要料層穩定盡可能不要噴水。

4.3 控制相對穩定的壓差

壓差指烘干氣體通過磨內時的壓力損失，是輥磨在操作過程中重要的判斷、控制參數之一。壓差大小更能反映磨機負荷量的變化。在系統用風量、研磨壓力相對穩定的前提下，壓差高表明磨內物料量多，粉磨效率低，此時應采取減料或短時加大風量，降低選粉機轉速的方法，盡快恢復到正常控制范圍，否則會使磨機工況惡化，嚴重時引起劇烈振動；反之則相反。TRM53.4生料輥磨壓差控制范圍一般在8000±500Pa。

4.4 控制合適的料層厚度及振動

正常情況下，料層厚度通過控制風量、進出口壓力、喂料量、噴水量得以實現。料層厚度還取決于磨機擋料圈高度、原料粒度大小、粒度級配、易磨性和水分含量等因素。料層過厚，磨機負荷上升，粉磨效率下降，外循環量增大，嚴重時也會造成磨機劇烈振動；料層過薄，料床變得不穩，磨機振動也會增大，磨輥、磨盤襯料磨損加快。因此，穩定的料層對輥磨的安全穩定運行至關重要。

振動是輥磨正常運行與否的最直觀反映，振動過大會引起磨機跳停，還可能會損壞設備。控制輥磨振動通過控制磨輥和磨盤之間料層的穩定來實現。

4.5 控制合適的擋料圈高度和研磨壓力

同一物料特性的原料，擋料圈的高度決定了磨盤料層的厚度。擋料圈越高料層越厚；擋料圈過低從噴嘴環處漏出的物料必然多，外循環量將增加，料層變薄。料層過厚過薄都會引起磨機運行不穩振動變大。在喂料量、用風量和研磨壓力一定時，不同的物料特性、原材料粒度、顆粒均勻程度、水分含量適合于不同的擋料圈高度，擋料圈高度最高為磨盤直徑的3%，一般控制在100～120mm。

研磨壓力的大小直接影響磨機產量和運行的穩定性。研磨壓力的大小通過調節液壓系統來實現。輥式磨機要求液壓系統氮氣囊的壓力一致，否則會影響磨機平衡。氮氣囊壓力一般為研磨壓力的60%～70%。4.6控制合適的加壓落輥時機

加壓落輥前必須確保物料已經進入磨機并在磨盤上形成一定的厚度。一般情況下，從物料入磨到排渣口即將有料排出的時間大約50s左右，各廠情況不同可通過摸索確定。另外，還可根據磨機功率及磨內壓差變化情況控制加壓落輥。不可太早，以免磨內物料少產生振動損壞設備，但也不要太遲，以免磨機外排料太多損壞刮料板，大塊料堵塞噴嘴及下料溜子。

5 結語

輥式磨機應用于生料制備系統已經成為廣大水泥制造企業的共識。各廠選型配套可能不同，但操作控制原理基本一致，應根據不同情況，對輥磨系統進行優化，以最大限度發揮其性能。■

TQ172.632.5

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1001-6171（2013）04-0052-03

鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司，河北鹿泉050226；

2013-02-04；編輯：趙蓮