φ4.2m×13.5m水泥磨系統的節能改造

吳亮，韓博文，劉小龍

1 改造原因

我公司3號水泥粉磨系統（φ4.2m×13.5m）于2011年建成投產，正常運行時平均產量為180t/h，主要存在以下問題：

（1）選粉機為下部傳動結構，型號為O-Sepa型SX-3500，選型偏小，難以滿足水泥磨提產、降耗的需求，且現場空間布置較為狹小，檢修較為困難。

（2）選粉機下部傳動結構中，下錐體無三次風進風口，進入下錐體的物料分散不均勻，大量成品隨粗粉一起進入磨機重復粉磨，選粉效率低，僅為50%左右，磨機過粉磨現象嚴重，系統產量無法提高。

（3）水泥粉磨系統主袋收塵器過濾面積偏小，只有3 517m2；系統阻力偏高，正常運行時阻力高達2 600Pa。

2 改造目標及改造方案選擇

2.1 改造目標

P·O42.5水泥產量：≥210t/h；工序電耗：≤33kW·h/t；將選粉機下部傳動結構改造為上部傳動結構，方便檢修。

2.2 方案選擇

方案一：僅對原有選粉機轉子和傳動方式進行改造，此方案無法滿足系統提產需求，故不予考慮。

方案二：將現有選粉機更換為能力更大的SLK4000型選粉機，與3號水泥磨系統相匹配。該選粉機最大的特點為下進料方式且增加了冷風閥，有利于新型改良轉子葉片分選物料，可有效提高物料分散度和分選效果，提高磨內做功；可解決二倉鋼段經回粉系統進入一倉，導致一倉破碎做功降低的問題。現場實際考察發現，SLK4000型選粉機使用效果良好，水泥磨產量提高及電耗下降效果明顯，設備投資僅85萬元。

方案三：將現有選粉機更換為能力更大的TUS系列雙分級選粉機，但現場了解發現，該選粉機提產降耗作用不明顯，且設備投資較高，為95萬元。

經綜合考慮，項目改造優先選用方案二，技改方案的比較見表1。

表1 技改方案比較

3 首次改進優化

改造后的工藝流程見圖1，改造后產量、電耗與合同指標對比情況見表2。

圖1 改造后的工藝流程

由表2可知，在改造后的試運行期間，產量未達到合同約定目標，同時現場存在選粉機下部軸承溫度高（67℃～75℃）、選粉機下部進風口噴料等問題。針對上述問題，進行了首次改進優化。

表2 改造結果與合同指標對比

（1）將選粉機直段加長1.5m，改進進風管路，在選粉機原有進風口垂直段兩側開兩個進風口，進風管改進前后對比見圖2。

圖2 進風管改進前后對比圖

（2）更換主排風機。將原額定風量25×104m3/h、全壓4 500Pa、電機450kW的風機更換為額定風量25×104m3/h、全壓6 400Pa、電機560kW的風機。

（3）將SLK4000選粉機更換為N4000S選粉機。

2016年11月21日-12月21日，完成了實施整改優化；2017年2月13日-3月7日，進行了調試及試運行。2017年2月25日-3月1日，P·O42.5水泥產量穩定在210～215t/h，達到了合同約定的產量，也解決了軸承溫度高、選粉機下部進風口噴料的問題，實現了首次改進優化的主要目標。

4 二次改進優化

4.1 現場運行及存在問題

在首次改進優化后，進行現場取樣分析，取樣分析數據見表3～表5，現場運行過程中仍存在以下問題：

表3 2019年4月16日P·O42.5樣品分析數據

表5 2019年5月12日P·O42.5樣品分析數據

4.1.1 高效旋風筒問題

物料經輥壓機、V型選粉機后，高效旋風筒收集的細料中，粒徑＜45μm、比表面積190～200m2/kg的細粉顆粒占比達50%左右。高效旋風筒收集的細料全部進入球磨機粉磨，增加了球磨機的負荷，磨機重復做功，存在過粉磨現象，增加了能耗。

4.1.2 O-Sepa選粉機問題

（1）磨尾N4000S選粉機存在選粉效率差、選粉精度不高的問題。回磨粗粉中含有大量合格細粉，經選粉機下部錐體后，合格細粉隨粗粉一起進入磨機重復粉磨，磨機過粉磨現象嚴重，導致系統產量不高。

（2）三次風閥關閉，使進入下部錐體的物料無法進行粗細分離，大量成品進入下部錐體后直接進入磨機內重復粉磨。

（3）喂入選粉機內的物料不均勻，導致選粉效率低。

表4 2019年5月1日P·C32.5樣品分析數據

（4）O-Sepa選粉機進風為蝸殼進風分風，由于分風不均，導致選粉室內風速風量分配不均。風量分配不均，導致選粉效率低。

4.1.3 收塵器過濾問題

成品收塵器過濾面積3 520m2/h，面積偏小。過濾風速較高，影響處理能力。

4.1.4 產量電耗問題

系統產量低，電耗高。

4.2 二次改進優化措施

為二次精確分離V型選粉機選出的細粉，將符合成品細度要求的水泥，經高效旋風筒收集進水泥成品系統，提高系統粉磨效率，經討論確定，在輥壓機系統增設三分離選粉機；同時，增加輥壓機電機容量，提高輥壓機做功能力；增加系統主收塵器過濾面積，以滿足系統提產及降低電耗的要求。

4.2.1 優化改進輥壓機電機及系統主袋收塵器

（1）對輥壓機電機進行增容改造，改造后，輥壓機電機容量由900kW增加至1 000kW。

（2）將AFQD128-2×11主袋收塵器更換為DYMC-5200低壓脈沖袋收塵器，收塵器濾袋規格由φ130mm×3 060mm更換為φ160mm×6 000mm。改造后，處理風量提升到≥250 000m3/h，過濾面積從3 517m2增加到5 168m2。具體實施過程如下：

a保留原氣箱脈沖除塵器的殼體，拆除頂蓋及內部件。

b充分利用拆除后的空間，增加中箱體的高度，保持進出風口位置不變、進出風管道不變，將濾袋加長到φ130mm×5 800mm。

c將收塵器布置成22個袋室、2 112條濾袋，并更換22件花板，更換凈氣室、檢修門等。

d噴吹系統新增10件分氣包、132件脈沖閥、132件噴吹管。

e更換原22套提升閥系統。為保證通風，將提升閥板改為方形提升閥板。

f將原離線清灰方式改為在線行噴吹清灰方式，提升清灰效率，降低系統阻力。

4.2.2 輥壓機系統增設三分離選粉機

（1）三分離選粉機的優點

三分離動態選粉機既吸收了O-Sepa選粉機、軸向分離器的分級優點，又保留了傳統選粉機配置簡單、投資低的特點，可與V型選粉機組合，將物料分為四個不同的檔級，大幅提高磨機產量。

三分離動態選粉機結構示意圖如圖3所示。與傳統的選粉機相比，三分離動態選粉機主要具有如下優點：

圖3 三分離選粉機結構示意圖

a分選效率高。三分離動態選粉機的分選原理是利用在設備內形成的穩定的空氣渦流對物料進行分選，根據明確的力的平衡完成分選，其分級原理先進，分選效率高。在閉路粉磨系統中選用三分離動態選粉機，可極大地提高粉磨系統的產量，選粉效率達85%以上。

b分選精度高。半終粉磨系統專用多級分級機可以將物料“一分為四”，即大顆粒d＞1mm、粗粉（1mm＞d＞200μm）、中粗粉（200μm＜d＜45μm）和細粉（＜45μm）。一、二級分級區域預分離出混合粉中的大顆粒和粗粉，排除了粗顆粒的干擾，分選精度高。

c分級性能穩定。半終粉磨系統專用三分離動態選粉機，與尺寸相近的離心式、旋風式、轉子式選粉機相比，產量高很多，適用于大規模水泥生產。三分離動態選粉機先進合理的結構，允許選粉風量、產量和喂料量在較大范圍內變化而不影響選粉效率，其分級性能十分穩定。

d調節方便。三分離動態選粉機采用無極調速，選粉細度調節方便，靈敏可靠，且調節范圍寬。

e使用壽命長。三分離動態選粉機易磨損部位，如旋風筒、蝸牛角、導風葉片和轉子等，均采用進口耐磨材料制造，磨損率低。選粉室內襯采用耐磨陶瓷，有效延長了三分離動態選粉機使用壽命。

f節能提質。三分離動態選粉機分選效率高，回磨粗粉中所殘留的細粉極少，能避免過粉磨現象，減少單位產品的生產能耗。同時，分選出的產品，其顆粒級配非常合理，對水泥強度貢獻最大的粒徑為3～30μm的顆粒的含量大大增加，可有效提高水泥產品的質量等級，在保證水泥產品質量的同時，降低產品細度值。

（2）三分離選粉機的主要技術指標

本項目選用三分離選粉機型號：SLRX4000；選粉空氣量：240 000m3/h；電機功率132kW，矢量變頻器調速；稀油站型號：XYZ-16G；稀油站冷卻水消耗量：1.0m3/h。

4.2.3 改造循環風機

（1）循環風機現狀

原設計循環風機布置在磨機廠房14.00m平面，型號Y5-48-14NO26.7F，風量270 000m3/h（工況，海拔2 252m），風溫70℃，入口靜壓-3 500Pa；配套電機型號YRKK500-8，轉速745r/min，功率400kW，電壓10kV。電機實際運行（2019年12月3日中控數據）電流23.5A，風機入口壓強-2 350Pa，閥門開度50%。

（2）循環風機改造

根據優化方案，在現有V型選粉機和雙旋風分離器之間，增加SLRX4000型三分離選粉機，該選粉機設備阻力1 600～2 450Pa，同時由于雙旋風分離器布置位置的變化，系統阻力相應增大。

經核算，配用風機處理風量250 000m3/h，入口靜壓-5 500Pa，相應電機功率配置為560kW。

（3）配套改造方案

a磨機內部配套改造：輥壓機系統輸出部分成品后，進入球磨機內的物料顆粒的組成發生了變化，需調整倉長和研磨體級配。

b增加的三分離選粉機成品物料輸送系統改造：新增空氣輸送斜槽及斜槽風機，具體長度根據工藝布置確定。

c增設三分離選粉機稀油站，新增冷卻水用水量2.5m3/h，利用現有循環水系統及配電系統供給。二次改進優化前后的工藝流程圖見圖4、圖5。

圖4 二次改進優化前3號水泥磨工藝流程圖

圖5 二次改進優化后3號水泥磨工藝流程圖

5 改造效果

改造優化后，系統運行數據見表6。3號水泥磨2021年4～5月調試運行期間，因1號水泥磨改造未開啟，2號水泥磨生產特殊品種不能滿足市場供應。為保證P·O42.5低堿水泥供應，3號水泥磨多用于生產低堿水泥，3、4月所生產的低堿水泥分別占總生產量的26%、25%，導致常規水泥品種月度臺時產量偏低，與改進前的可比性不強。6月份，1號水泥磨投運后，低堿水泥品種調整為由1號水泥磨生產，3號水泥磨生產水泥品種與改進前同期一致，產量累計平均228.30t/h，工序電耗30.86kW·h/t；2021年7月產量累計平均230.17t/h，工序電耗29.97kW·h/t，較2020年累計平均產量進一步提高了18.83t/h，工序電耗降低了4.47kW·h/t。

表6 二次改進優化效果