輥壓機在水泥生產中應用的最新進展

王振生，石國平，王明治，王娜，柴星騰

在水泥生產過程中，粉磨系統電耗占全部生產用電的60%～70%，因此，降低粉磨系統電耗是水泥生產企業節能降耗的主要目標之一。

在常見的大型粉磨設備中，輥壓機的能量利用率為600m2/kJ，輥磨為450m2/kJ，臥輥磨為500m2/kJ，球磨機為240～320m2/kJ[1]。新建或改造的粉磨系統，大多采用輥壓機終粉磨系統，或輥壓機與球磨機組成的聯合粉磨系統。

1 輥壓機在生料粉磨系統中的應用

目前常見的生料粉磨系統中，生料輥壓機終粉磨系統的能耗最低。表1為不同生料粉磨系統的綜合對比。

在生料粉磨中，輥壓機最初應用在預粉磨系統，如在北京水泥廠、新疆水泥廠的應用等。之后應用在終粉磨系統，但是生料輥壓機終粉磨系統應用初期，存在設備磨損大、系統能耗高等缺點。龍巖三德水泥建材有限公司生料粉磨采用輥壓機終粉磨系統，投產后，由于輥面磨損嚴重、運行穩定性差、輔機故障頻次高等原因，該系統的生產能力未達到設計值且運轉率較低。

1994年，KHD公司發明了V型靜態選粉機，解決了生料輥壓機終粉磨系統除輥壓機輥面外，其他設備磨損過快的問題。

盡管困擾生料輥壓機終粉磨系統運轉率的問題已基本上解決，且在大型生料粉磨系統中，輥壓機終粉磨系統能耗最低，但多數用戶仍對輥壓機終粉磨系統不了解。2005年，山西榆次一家水泥企業與成都利君公司合作，建設了一套生料輥壓機終粉磨系統。盡管運行過程中存在一些問題，但隨著該系統的投產運行，在之后國內新建的水泥熟料生產線中，生料粉磨系統越來越多地采用了輥壓機終粉磨系統。

輥壓機終粉磨系統在生料粉磨中已大量應用，其技術也在不斷進步，天津水泥工業設計研究院在此方面的成效尤其顯著。天津院首先將臥式動態選粉機改為立式動態選粉機，降低了原生料輥壓機終粉磨系統所產的生料中粗顆粒的含量；然后去除了V型選粉機至動態選粉機間的長管道，通過進一步優化V型選粉機的結構，使系統阻力進一步降低，循環風機的單位電耗從3.5～4.0kWh/t生料降低至2～3kWh/t生料。圖1為目前主要應用的生料輥壓機終粉磨系統工藝流程。

2 輥壓機在水泥粉磨系統中的應用

由于水泥粉磨的特殊性，采用輥壓機終粉磨生產的水泥，其工作性能與采用傳統球磨機所生產的水泥存在著一定的差異。目前，水泥廠大都采用輥壓機與球磨機組成的聯合粉磨系統進行生產。但輥壓機在整個粉磨系統中所承擔的粉磨任務越來越重。這是因為，大家都希望在保證滿足市場可接受的水泥性能情況下，生產水泥的單位能耗更低。

圖1 生料輥壓機終粉磨系統工藝流程示意圖

表1 生料粉磨系統綜合比較

輥壓機與球磨機組成的水泥粉磨系統，有預粉磨系統、聯合粉磨系統和半終（雙圈流）粉磨系統三種形式。工藝流程的選擇主要取決于輥壓機和球磨機的相對大小，具體選擇依據見表2，不同類型水泥粉磨系統的能耗水平見圖2。

水泥輥壓機預粉磨系統的特點為，物料被輥壓機預粉磨后，壓輥中部全部或部分擠壓效果好的物料進入后續的球磨機，系統流程見圖3。該系統工藝簡單，設備少，維護工作量少，水泥成品全部經過球磨機粉磨，成品粒度分布較寬，水泥性能穩定。但是，因輥壓機輥壓后的物料未經分選，有大量細粉返回輥壓機，若返回比例＞60%，輥壓機將無法穩定運行，所以輥壓機的節電幅度有限，與圈流球磨系統相比，節電幅度≯15%。

為了進一步降低水泥粉磨系統的單位能耗，隨著V型選粉機的出現，出現了輥壓機與球磨機組成的聯合粉磨系統。其特點為，經輥壓機輥壓后的物料，通過風選設備，將物料分成粗、細兩部分，細的部分進入球磨機繼續粉磨至成品，粗的部分返回輥壓機被再次輥壓。由于水泥成品全部經過球磨機粉磨，成品粒度分布較寬，水泥性能穩定。但受旋風筒收塵效率和輥壓物料特性影響，旋風筒和循環風機的磨損問題無法避免，且入磨半成品中含有大量合格細粉，影響系統粉磨效率。

半終（雙圈流）系統是在聯合

粉磨系統的基礎上發展起來的，它不僅更加節能，而且解決了旋風筒和循環風機磨損問題。除此之外，因輥壓機和球磨機為兩個完全獨立的循環系統，所以更加容易操作控制；通過輥壓機部分動態選粉機的分選，合格的成品不經球磨機研磨直接入成品庫，從而提高了球磨機的粉磨效率。但是，由于部分成品沒有經過球磨機研磨，部分企業的輥壓機出現需水量偏高等工作性能不佳的問題。

半終（雙圈流）系統的特點為，經輥壓機輥壓后的物料，通過風選設備，將物料分成粗、中、細三部分，其中粗料返回輥壓機被再次輥壓，中料入球磨機繼續粉磨至成品，而達到成品要求的細料直接作為水泥成品。

表2 輥壓機和球磨機組成的水泥粉磨系統選型原則

圖2 不同類型水泥粉磨系統的能耗水平

圖3 水泥預粉磨工藝流程示意圖

圖4 水泥聯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 輥壓機的發展趨勢

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