開路粉磨系統(tǒng)水泥成品中出現(xiàn)粗顆粒的原因分析與處理

賈 超，朱得旭，羅 雨，周慶偉，陳殿柱，張?jiān)鰟偅兾髀曂ú募瘓F(tuán)有限公司，陜西 咸陽 713703）

0 引言

2020年5月我公司生產(chǎn)的成品水泥中出現(xiàn)硬質(zhì)粗顆粒，給客戶帶來了較大的施工困難，造成客戶投訴。經(jīng)公司組織技術(shù)人員研究攻關(guān)，分別對磨內(nèi)隔倉板篩板、助磨劑管道、打散分級機(jī)篩板、打散機(jī)內(nèi)筒進(jìn)行優(yōu)化及改造，徹底解決了此問題，重新贏得了客戶認(rèn)可，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。

1 概況

公司粉磨系統(tǒng)既有閉路磨也有開路磨，兩套系統(tǒng)生產(chǎn)的水泥質(zhì)量存在差異，正常情況下為提高出廠水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，規(guī)定開路磨和閉路磨生產(chǎn)的水泥入同一儲庫。開路磨的臺產(chǎn)只有68 t/h（P·O42.5）左右，產(chǎn)能較小，與產(chǎn)能較大（150～160 t/h）的閉路磨生產(chǎn)的入同一個(gè)水泥庫。5月由于閉路磨系統(tǒng)的輥壓機(jī)定輥檢修，停機(jī)半月，開路磨系統(tǒng)單獨(dú)生產(chǎn)水泥入庫，在#2線發(fā)運(yùn)系統(tǒng)發(fā)放。期間有客戶投訴水泥中有粗顆粒，最大的粒徑約5mm，導(dǎo)致客戶在粉墻面的時(shí)候影響施工。經(jīng)在磨尾水泥取樣分析，粗顆粒為熟料顆粒，化學(xué)分析見表1。

表1 顆粒化學(xué)分析 %

2 系統(tǒng)配置

該水泥粉磨系統(tǒng)采用Φ3.2 m×13 m水泥磨+HFCG120-45輥壓機(jī)+SF500/100打散機(jī)組成開路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。磨機(jī)分為3個(gè)倉，一倉長度2.75 m，研磨體為鋼球；二倉長度2.5 m，三倉長度6.9 m，后兩倉研磨體均為鋼鍛，各倉研磨體級配見表2。水泥配料為熟料、石灰石、燃煤爐渣、脫硫石膏和磷石膏。熟料小磨時(shí)間32～33min。

表2 磨內(nèi)級配

3 原因分析及解決措施

3.1 隔倉板內(nèi)扇形篩板破損

磨內(nèi)一、二倉的隔倉板為帶篩分的雙層隔倉板，內(nèi)部篩板縫為2.5 mm。篩板的作用為篩分粗細(xì)物料，運(yùn)動(dòng)中物料經(jīng)粗磨倉粉碎后通過隔倉板內(nèi)篩板進(jìn)行粗細(xì)分離，大于篦縫的物料重新回到粗倉再次粉碎，小于篩縫的物料穿過篩板進(jìn)入二倉進(jìn)行下一步細(xì)磨。打開二倉取樣發(fā)現(xiàn)水泥中最大有7mm的熟料顆粒。因二、三倉裝的鋼鍛，其承擔(dān)對物料的細(xì)磨，這些較大的顆粒進(jìn)入細(xì)磨倉無法對其粉碎造成粗顆粒隨著細(xì)粉一起排出。磨尾回轉(zhuǎn)篩篦縫為5mm，小于篦縫的顆粒進(jìn)入成品水泥，大于篦縫的顆粒經(jīng)排渣口排出。

基于以上分析，判斷可能一二倉的雙層隔倉板內(nèi)部的篩板破損，因外部的篦板遮擋無法看到內(nèi)部篩板的情況，計(jì)劃拆除一部分篦板，內(nèi)部篩板情況便可呈現(xiàn)。拆除幾塊篦板后發(fā)現(xiàn)扇形篩板果然有較大的破洞，一一檢查共發(fā)現(xiàn)3塊篩板有破洞現(xiàn)象，破洞尺寸在50～100mm。隔倉板內(nèi)扇形篩板見圖1。從圖1可看出一倉鋼球竄入隔倉板內(nèi)部，運(yùn)行中鋼球在隔倉板內(nèi)部來回撞擊砸破扇形篩板。

圖1 雙層隔倉板內(nèi)扇形篩板

之后我們組織維修力量，對所有破損處進(jìn)行修補(bǔ)，同時(shí)將隔倉板支架內(nèi)部的螺絲套筒進(jìn)行了修復(fù)，因部分螺絲套筒與支架的間隙過大也造成粗顆粒通過進(jìn)入二倉。最后修復(fù)了進(jìn)入8個(gè)扇形篩板口的鋼筋，此鋼筋的作用是防止鋼球隨著物料運(yùn)行進(jìn)入隔倉板內(nèi)部破壞篩板，此次篩板的破損就是因?yàn)橛脕頁蹁撉虻牟糠咒摻畋辉业魧?dǎo)致鋼球進(jìn)入。隔倉板進(jìn)料口鋼筋見圖2。

圖2 雙層隔倉板進(jìn)料口鋼筋

修復(fù)之后開機(jī)，質(zhì)控處每1h用0.2 mm標(biāo)準(zhǔn)篩對出磨水泥樣品進(jìn)行篩分，經(jīng)24h運(yùn)行，水泥中的粗顆粒逐步減少。運(yùn)行36h后水泥中大于2.5 mm已經(jīng)全部消失，但依然存在0.2～2.5mm的熟料顆粒，平均占比在20顆/kg左右。

3.2 增強(qiáng)助磨劑霧化

雖然大于2.5mm的粗顆粒已經(jīng)解決，但為了徹底消除小顆粒，需繼續(xù)對產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析后調(diào)整優(yōu)化。正常運(yùn)行中急停磨機(jī)取樣進(jìn)行篩余曲線分析，以判斷磨內(nèi)研磨機(jī)級配是否正常，磨內(nèi)篩余曲線見圖3。

圖3 磨內(nèi)篩余曲線

篩余曲線顯示一倉曲線傾斜度較大，破碎能力較好，整個(gè)磨機(jī)做功基本正常。那么降低到達(dá)隔倉板處的物料粒徑有可能解決此問題。基于此思路，在一倉內(nèi)補(bǔ)加了2 t直徑60mm的鋼球，以加強(qiáng)一倉的破碎能力。經(jīng)24h運(yùn)行水泥中的小顆粒依然未有減少的跡象。

中控操作通過降低磨尾用風(fēng)來降低磨內(nèi)流速，延長物料在磨內(nèi)的研磨時(shí)間，但仍無改觀。因我廠夏季出窯熟料的溫度較高（120～150℃），降低磨內(nèi)通風(fēng)造成磨內(nèi)粉磨溫度更高，反而會(huì)降低粉磨效率，不利于顆粒的消化。

為進(jìn)一步提高磨內(nèi)的粉磨效率，我們考慮使用助磨劑，助磨劑有降低磨內(nèi)靜電吸附，提高磨內(nèi)粉磨效率的作用。該系統(tǒng)助磨劑管道安裝在磨頭，用直徑大小不同的鍍鋅鋼管組合成兩個(gè)通道，內(nèi)通道接液體助磨劑，外通道接壓縮空氣霧化助磨劑，以提高助磨劑與物料的接觸面積。助磨劑管道的安裝過程中頭部有3個(gè)焊點(diǎn)來固定內(nèi)管道在中心，但焊接的時(shí)候把其中一個(gè)焊點(diǎn)放到了最底部，在磨內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)下部的助磨劑無法得到霧化直接流到下面的研磨體上，削弱了助磨劑的效果。之后將下部焊點(diǎn)去除焊接到上部，在磨內(nèi)觀察助磨劑霧化分散較好，改完后投入運(yùn)行發(fā)現(xiàn)水泥中的小顆粒減少了1/2，助磨劑管道磨內(nèi)外結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 磨頭助磨劑管道內(nèi)外結(jié)構(gòu)

助磨劑管道的優(yōu)化較好地起到了效果，且成品水泥R45μm篩余細(xì)度較之前平均下降2%，之后將助磨劑的添加量由正常的1‰提高到1.2‰，開機(jī)運(yùn)行3 h后水泥中小顆粒徹底消除。但增加助磨劑量會(huì)造成生產(chǎn)成本上升，此方法不宜長期使用。

3.3 改造打散機(jī)篩板及內(nèi)筒

打散機(jī)篩板可以控制進(jìn)入一倉的物料細(xì)度和最大粒徑，SF500/100打散機(jī)篩板的篦縫尺寸為橫向5 mm，入磨物料中有8～10 mm的顆粒，占比較少約1%。為了降低一倉破碎壓力，決定對打散機(jī)篩板進(jìn)行改造以降低入磨物料的粒徑。

3.3.1 更換2.5mm豎向篩板

結(jié)合我廠之前使用0.9 mm豎向篩板的經(jīng)驗(yàn)，在配料中使用脫硫石膏和磷石膏，因物料綜合水分大，較小的篩板篦縫易被濕物料堵塞，嚴(yán)重影響物料通過量，對產(chǎn)量影響較大，臺產(chǎn)最低降到50 t/h，電耗大幅度上升。經(jīng)權(quán)衡后決定，將篩板由現(xiàn)在的5 mm橫向篩孔改為與雙層隔倉板篩板孔大小相同的2.5 mm豎向篩板，改造前后篩板如圖5所示。物料走向與篩板方向一致，確保入磨料量滿足要求。改造后入磨物料中仍有8～10 mm的顆粒存在，分析這部分顆粒是更換完打散機(jī)篩板后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速提高使大顆粒物料被風(fēng)吹出飛過內(nèi)筒入磨的。

圖5 改造前后的打散機(jī)篩板

3.3.2 打散機(jī)內(nèi)筒增加鋼絲網(wǎng)

為攔下入磨的大顆粒，采用8mm×8mm鋼絲網(wǎng)在打散機(jī)內(nèi)筒上圍一圈，與內(nèi)筒成62°夾角，垂直高度與打散機(jī)風(fēng)輪上沿齊平。這樣既能保證被分選出的細(xì)料順利入磨，又能使大顆粒物料遇到鋼絲網(wǎng)被攔下后滑落進(jìn)入內(nèi)筒，返回至輥壓機(jī)稱重倉。

4 改造后效果

通過對助磨劑管道霧化效果的小改進(jìn)，打散分級機(jī)篩板改造及內(nèi)筒上部鋼絲網(wǎng)的安裝，以上措施實(shí)施之后入磨顆粒料明顯減少，細(xì)粉含量增加，改造前后入磨物料粒徑見表3。開機(jī)運(yùn)行3h后水泥中小顆粒消失，持續(xù)跟蹤至2021年5月水泥中粗顆粒再未出現(xiàn)。同時(shí)也降低了磨內(nèi)的粉磨負(fù)荷，促進(jìn)磨機(jī)臺時(shí)提高約7t/h，粉磨電耗降低約2kWh/t。

表3 改造前后的入磨物料粒徑 %

5 總結(jié)

打散機(jī)組成的開路粉磨系統(tǒng)存在先天性結(jié)構(gòu)缺陷，較流行的V型靜態(tài)選粉機(jī)入磨粒度大，分級精度差，生產(chǎn)運(yùn)行中遇到的問題較多，水泥成品中硬質(zhì)粗顆粒就是其中之一。

粗顆粒的解決不能單單從一個(gè)方面入手，應(yīng)對系統(tǒng)整體分析，兼顧磨內(nèi)破碎及預(yù)粉磨系統(tǒng)的優(yōu)化，而且在日常生產(chǎn)中還應(yīng)加強(qiáng)以下方面的管控：

（1）控制熟料溫度小于100℃。改善物料的易磨性，降低磨內(nèi)溫度提高粉磨效率；

（2）加強(qiáng)對輥壓機(jī)輥面、側(cè)擋板的檢查及維護(hù)，確保輥壓機(jī)高效的做功效率，增加入磨物料的微裂紋，為磨內(nèi)細(xì)磨提高奠定良好的基礎(chǔ)；

（3）加強(qiáng)對打散機(jī)篩板的檢查，及時(shí)修補(bǔ)破損的篩板，控制好物料入磨的粒徑；

（4）加強(qiáng)對雙層隔倉板進(jìn)料孔的檢查，確保擋球鋼筋完好，避免鋼球進(jìn)入隔倉板內(nèi)部損壞篩板，影響其篩分效果；

（5）因磨頭添加助磨劑易粘附水泥細(xì)粉導(dǎo)致助磨劑管道堵塞，應(yīng)每班抽出清理一次；

（6）中控操作中合理控制磨內(nèi)用風(fēng)，即不能用風(fēng)過小導(dǎo)致磨內(nèi)溫度升高，導(dǎo)致過粉磨降低粉磨效率，也不能用風(fēng)過大，造成磨內(nèi)風(fēng)速偏高物料流速加快，將粗顆粒從通風(fēng)圓拉到二倉，也容易導(dǎo)致水泥中粗顆粒的產(chǎn)生。