輥壓機(jī)在水泥生產(chǎn)中應(yīng)用的最新進(jìn)展

王振生，石國(guó)平，王明治，王娜，柴星騰

在水泥生產(chǎn)過程中，粉磨系統(tǒng)電耗占全部生產(chǎn)用電的60%～70%，因此，降低粉磨系統(tǒng)電耗是水泥生產(chǎn)企業(yè)節(jié)能降耗的主要目標(biāo)之一。

在常見的大型粉磨設(shè)備中，輥壓機(jī)的能量利用率為600m2/kJ，輥磨為450m2/kJ，臥輥磨為500m2/kJ，球磨機(jī)為240～320m2/kJ[1]。新建或改造的粉磨系統(tǒng)，大多采用輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)，或輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

1 輥壓機(jī)在生料粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前常見的生料粉磨系統(tǒng)中，生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)的能耗最低。表1為不同生料粉磨系統(tǒng)的綜合對(duì)比。

在生料粉磨中，輥壓機(jī)最初應(yīng)用在預(yù)粉磨系統(tǒng)，如在北京水泥廠、新疆水泥廠的應(yīng)用等。之后應(yīng)用在終粉磨系統(tǒng)，但是生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)應(yīng)用初期，存在設(shè)備磨損大、系統(tǒng)能耗高等缺點(diǎn)。龍巖三德水泥建材有限公司生料粉磨采用輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)，投產(chǎn)后，由于輥面磨損嚴(yán)重、運(yùn)行穩(wěn)定性差、輔機(jī)故障頻次高等原因，該系統(tǒng)的生產(chǎn)能力未達(dá)到設(shè)計(jì)值且運(yùn)轉(zhuǎn)率較低。

1994年，KHD公司發(fā)明了V型靜態(tài)選粉機(jī)，解決了生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)除輥壓機(jī)輥面外，其他設(shè)備磨損過快的問題。

盡管困擾生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率的問題已基本上解決，且在大型生料粉磨系統(tǒng)中，輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)能耗最低，但多數(shù)用戶仍對(duì)輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)不了解。2005年，山西榆次一家水泥企業(yè)與成都利君公司合作，建設(shè)了一套生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)。盡管運(yùn)行過程中存在一些問題，但隨著該系統(tǒng)的投產(chǎn)運(yùn)行，在之后國(guó)內(nèi)新建的水泥熟料生產(chǎn)線中，生料粉磨系統(tǒng)越來越多地采用了輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)。

輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)在生料粉磨中已大量應(yīng)用，其技術(shù)也在不斷進(jìn)步，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院在此方面的成效尤其顯著。天津院首先將臥式動(dòng)態(tài)選粉機(jī)改為立式動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，降低了原生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)所產(chǎn)的生料中粗顆粒的含量；然后去除了V型選粉機(jī)至動(dòng)態(tài)選粉機(jī)間的長(zhǎng)管道，通過進(jìn)一步優(yōu)化V型選粉機(jī)的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)阻力進(jìn)一步降低，循環(huán)風(fēng)機(jī)的單位電耗從3.5～4.0kWh/t生料降低至2～3kWh/t生料。圖1為目前主要應(yīng)用的生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)工藝流程。

2 輥壓機(jī)在水泥粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于水泥粉磨的特殊性，采用輥壓機(jī)終粉磨生產(chǎn)的水泥，其工作性能與采用傳統(tǒng)球磨機(jī)所生產(chǎn)的水泥存在著一定的差異。目前，水泥廠大都采用輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)。但輥壓機(jī)在整個(gè)粉磨系統(tǒng)中所承擔(dān)的粉磨任務(wù)越來越重。這是因?yàn)椋蠹叶枷Ｍ诒ＷC滿足市場(chǎng)可接受的水泥性能情況下，生產(chǎn)水泥的單位能耗更低。

圖1 生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)工藝流程示意圖

表1 生料粉磨系統(tǒng)綜合比較

輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的水泥粉磨系統(tǒng)，有預(yù)粉磨系統(tǒng)、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)和半終（雙圈流）粉磨系統(tǒng)三種形式。工藝流程的選擇主要取決于輥壓機(jī)和球磨機(jī)的相對(duì)大小，具體選擇依據(jù)見表2，不同類型水泥粉磨系統(tǒng)的能耗水平見圖2。

水泥輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)的特點(diǎn)為，物料被輥壓機(jī)預(yù)粉磨后，壓輥中部全部或部分?jǐn)D壓效果好的物料進(jìn)入后續(xù)的球磨機(jī)，系統(tǒng)流程見圖3。該系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備少，維護(hù)工作量少，水泥成品全部經(jīng)過球磨機(jī)粉磨，成品粒度分布較寬，水泥性能穩(wěn)定。但是，因輥壓機(jī)輥壓后的物料未經(jīng)分選，有大量細(xì)粉返回輥壓機(jī)，若返回比例＞60%，輥壓機(jī)將無法穩(wěn)定運(yùn)行，所以輥壓機(jī)的節(jié)電幅度有限，與圈流球磨系統(tǒng)相比，節(jié)電幅度≯15%。

為了進(jìn)一步降低水泥粉磨系統(tǒng)的單位能耗，隨著V型選粉機(jī)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了輥壓機(jī)與球磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。其特點(diǎn)為，經(jīng)輥壓機(jī)輥壓后的物料，通過風(fēng)選設(shè)備，將物料分成粗、細(xì)兩部分，細(xì)的部分進(jìn)入球磨機(jī)繼續(xù)粉磨至成品，粗的部分返回輥壓機(jī)被再次輥壓。由于水泥成品全部經(jīng)過球磨機(jī)粉磨，成品粒度分布較寬，水泥性能穩(wěn)定。但受旋風(fēng)筒收塵效率和輥壓物料特性影響，旋風(fēng)筒和循環(huán)風(fēng)機(jī)的磨損問題無法避免，且入磨半成品中含有大量合格細(xì)粉，影響系統(tǒng)粉磨效率。

半終（雙圈流）系統(tǒng)是在聯(lián)合

粉磨系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它不僅更加節(jié)能，而且解決了旋風(fēng)筒和循環(huán)風(fēng)機(jī)磨損問題。除此之外，因輥壓機(jī)和球磨機(jī)為兩個(gè)完全獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，所以更加容易操作控制；通過輥壓機(jī)部分動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的分選，合格的成品不經(jīng)球磨機(jī)研磨直接入成品庫(kù)，從而提高了球磨機(jī)的粉磨效率。但是，由于部分成品沒有經(jīng)過球磨機(jī)研磨，部分企業(yè)的輥壓機(jī)出現(xiàn)需水量偏高等工作性能不佳的問題。

半終（雙圈流）系統(tǒng)的特點(diǎn)為，經(jīng)輥壓機(jī)輥壓后的物料，通過風(fēng)選設(shè)備，將物料分成粗、中、細(xì)三部分，其中粗料返回輥壓機(jī)被再次輥壓，中料入球磨機(jī)繼續(xù)粉磨至成品，而達(dá)到成品要求的細(xì)料直接作為水泥成品。

表2 輥壓機(jī)和球磨機(jī)組成的水泥粉磨系統(tǒng)選型原則

圖2 不同類型水泥粉磨系統(tǒng)的能耗水平

圖3 水泥預(yù)粉磨工藝流程示意圖

圖4 水泥聯(lián)合粉磨工藝流程示意圖

圖5 水泥半終粉磨工藝流程示意圖

3 輥壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

在目前常用的幾種大型粉磨設(shè)備中，作為料床粉磨設(shè)備的輥壓機(jī)，能量利用率最高，隨著液壓、電控技術(shù)水平的提高，耐磨材料性能的改善，輥壓機(jī)越來越受到用戶的青睞。可以預(yù)見，十年內(nèi)，輥壓機(jī)將是水泥行業(yè)粉磨工序的首選設(shè)備。在不久的將來，輥壓機(jī)將會(huì)取代其他粉磨系統(tǒng)，成為水泥行業(yè)物料粉磨的主要粉磨設(shè)備。