ϕ4. 2m×13m水泥磨的技术改造

尚义华

洛阳中联水泥有限公司（以下简称“我公司”）水泥粉磨系统为辊压机联合粉磨系统，辊压机型号为CLF170-100；水泥磨为ϕ4.2m×13m双仓磨，第一仓有效长度3.5m，第二仓有效长度8.5m，一、二仓之间筛分双层隔仓，一仓采用沟槽阶梯衬板，二仓采用小波纹衬板，同时二仓设4圈活化环。

在生产过程中发现，由于双层隔仓板的制约，球磨机二仓存在有效研磨空间浪费情况；同时水泥磨先后发生多次窜仓事故，每次窜仓均需进行倒仓筛球，不仅影响工艺系统的稳定，而且严重影响生产的正常进行；建设时期设备选型大，磨机二仓使用钢段，磨机运行电流高达220A，粉磨系统电耗偏高。

根据实际生产情况，为了提高磨机台时产量，降低系统电耗，我公司组织技术人员对各项数据指标进行了分析，同时邀请某高校粉磨专家进行会诊，最终确定了水泥磨综合技术改造升级方案，技改后的磨机工况及产质量均得到较大幅度的改善和提高，P·C32.5R水泥电耗降低3.9kWh/t，P·O42.5水泥电耗降低 4.3kWh/t。

1 水泥磨系统工艺流程及配置

水泥粉磨系统为辊压机联合粉磨系统，详细工艺流程见图1。水泥磨系统配置见表1。

2 水泥磨综合技术改造升级

2.1 解决二仓有效研磨空间浪费的技改方案

2.1.1 球磨机二仓有限研磨空间浪费的原因分析

在球磨机前仓，物料进入双层隔仓板，被扬料板提升到一定高度，形成高度差后，从中心卸入后仓。物料在扬料板和导料锥的作用下，具有一定的冲击力，同时由于中心通风，使物料与风混合，物料在下落过程中被中心风带落到二仓隔仓板后的一段距离，从而减少了球（段）料的有效研磨空间（见图2）。

2.1.2 解决二仓有效研磨空间浪费的技改方案

表1 水泥磨系统主机配置情况

图1 水泥粉磨系统工艺流程图

图2 磨机二仓研磨空间浪费情况

为提高球磨机二仓研磨空间，在双层隔仓板二仓侧增加导料锥，导料锥由一块 ϕ1 400mm、厚300mm圆形钢板，一块ϕ1 030mm、厚200mm圆形钢板及一块厚370mm环形封堵钢板组成。在第二道厚300mm圆形钢板及370mm环形钢板上分别开12个140mm×150mm的孔洞，用于物料通过（见图3）。风从中心通过，物料从钢板孔洞通过，物料和气流不再相互混合，物料可直接到达隔仓板后的钢球侧，确保研磨仓的长度被优化使用，并取得最有效的研磨效果。

2.1.3 技改效果分析

技改前后P·O42.5水泥比表面积及电耗情况见表2。通过表2可以看出，技改前，出、入磨物料比表面积差96m2/g，技改后，出、入磨物料比表面积相差130m2/g，改造后的出、入磨物料比表面积差比改造前提高了34m2/g，磨机台时产量提高了 5t，电耗降低了 0.7kWh/t，吨水泥成本降低了0.42元。

通过对水泥磨双层隔仓板二仓侧安装导料锥，解决了球磨机二仓有效研磨空间浪费的问题，风、料从各自的通道通过，研磨仓的长度被优化使用，取得了最有效的研磨效果。

表2 技改前后P·O42.5水泥比表面积及电耗情况

图3 二仓新增导料锥

2.2 解决球磨机钢球窜仓技改方案

2.2.1 水泥磨窜仓原因分析

我公司水泥磨（ϕ4.2m×13m）一仓装球，规格分别为ϕ20mm、ϕ25mm、ϕ30mm、ϕ40mm；二仓原装钢段为 ϕ16mm×18mm、ϕ14mm×16mm、ϕ12mm×14mm、ϕ10mm×12mm。水泥磨由双层隔仓板之间的筛网板来确保不窜仓，但因双层隔仓板一仓侧篦板与筛网板之间有8mm的间距，钢球能够进入其中，钢球一旦进入，不仅磨损筛网板，而且会卡进两块筛网板交接处，使筛网板翘起，造成钢球或陶瓷球从筛网板磨损处及翘起处窜仓。

2.2.2 解决球磨机钢球窜仓的技改方案

（1）确保钢球不进入一仓篦板与筛网板之间，避免钢球磨损筛网板或造成筛网板翘起。

（2）为保证钢球不进入一仓篦板与筛网板之间，且不影响双层隔仓板的通风、过料能力，在一仓侧篦板与固定中心筛网板最外侧固定环之间，加焊ϕ10mm的圆钢，防止钢球进入，同时因一仓最小钢球ϕ20mm，要使两根圆钢之间的缝隙在17mm左右，以确保钢球不进入篦板与筛网板之间，避免磨损筛网板造成窜仓。

改造后的双层隔仓板工艺布置见图4。

图4 改造后的双层隔仓板工艺布置图

2.2.3 技改效果分析

改造后，避免了钢球磨损筛网板或卡进两块筛网板之间的情况，避免了窜仓事故的发生，同时延长了筛网板的使用寿命，改善了生产环境，避免了频繁倒仓筛球，降低了工作强度，减少了备件损耗，降低了生产成本，确保了生产的顺利进行。

2.3 解决球磨机运行电耗高的技改方案

2.3.1 球磨机电耗高的原因分析

我公司水泥粉磨系统因建设初期设备选型偏大，同时原水泥磨中装载钢球、钢段共计244t，虽然P·C32.5R水泥产量达到255t/h，但粉磨系统电耗为28.5kWh/t，电耗成本较高。

2.3.2 解决球磨机电耗高的技改方案

为降低电耗成本，经详细论证，最终以利润分成方式引入陶瓷球。考虑到陶瓷球质量小、脆性大、韧性强，因水泥磨一仓以破碎为主，最终确定一仓仍然延续使用钢球，二仓以研磨为主，符合陶瓷球特性，决定将二仓钢段更换为陶瓷球。

经我公司技术人员详细论证，结合水泥磨配球原则，确定二仓使用的陶瓷球选用四级配球方案，分别选用ϕ13mm、ϕ15mm、ϕ17mm、ϕ20mm的陶瓷球。因陶瓷球质量轻，为保证水泥台时产量，决定使用高填充率装载方法，分别按32%、35%、37%、40%的填充率添加陶瓷球，直至达到最佳运行状态。此外，二仓在更换为陶瓷球之前，应对隔仓板进行详细检查，避免更换陶瓷球后，一仓钢球窜入二仓陶瓷球内，造成陶瓷球破损。

更换陶瓷球前后的磨机运行情况对比见表3。通过表3可以看出，水泥磨电流降低58A左右，水泥磨系统产量虽然降低了5t/d左右，但系统整体电耗有所降低，P·C32.5R水泥系统电耗降为24.6kWh/t。

更换陶瓷球前后水泥配料对比情况见表4。通过表4可以看出，更换陶瓷球前后配料方案无变化。

更换陶瓷球前后成品水泥性能对比情况见表5。通过表5可以看出，更换陶瓷球后成品水泥标准稠度需水量降低1.8%，水泥性能略有改善。

更换陶瓷球前后磨机做功情况（入、出磨物料分析）对比见表6。通过表6可以看出，更换陶瓷球前，入、出磨比表面积增加138m2/kg，更换陶瓷球后，入、出磨比表面积增加42m2/kg，说明磨机做功变差，主要原因是陶瓷球质量轻，研磨能力不足。

因陶瓷球研磨能力不足，起初我公司粉磨系统台时产量降低25t（P·C32.5R），为提高产量，适应陶瓷球特性，我公司分别从降低入磨物料粒度、确定最佳装载量和延长物料磨内停留时间等方面进行改进，通过努力，更换为陶瓷球后，粉磨系统产量最终只降低了5t/h左右。

表3 更换陶瓷球前后各主机参数对比表（P·C32.5R）

表4 更换陶瓷球前后水泥配料对比表（P·C32.5R），%

表5 更换陶瓷球前后水泥性能对比表（P·C32.5R）

表6 更换陶瓷球前后磨机做功情况对比表（P·C32.5R）

表7 更换陶瓷球前后辊压机做功调整表

（1）调整辊压机做功

为降低入磨物料粒度，我公司对辊压机运行参数进行了调整（见表7），通过提高辊压机做功，产生更细的细粉，以适用于陶瓷球。

（2）调整V型选粉机，提高选粉效率

我公司V型选粉机型号为VX8820V，带有6组调风叶片。使用钢段时，为保证入磨物料量，增加打散距离，6组调风叶片上部三块全部关闭，同时V型选粉机补风风门开度60%。改用陶瓷球后，为适应陶瓷球研磨能力不足的特点，将6组调风叶片全部打开，V型选粉机补风风门开到100%，以便选出更细的细粉，降低入磨物料粒度。

另外，我公司还对入V型选粉机的溜子进行了改造，将溜子分为三部分，使V型选粉机内形成了均匀的料幕，提高了V型选粉机的选粉效率，使V型选粉机能够尽可能地将合格的细粉全部选出。

（3）确定最佳装载量

我公司使用陶瓷球的经验较少，为确定最佳装载量，分别按32%、35%、37%、40%的填充率添加陶瓷球，通过对比4种填充率发现，在填充率为37%时，系统台时电耗处于最佳状态。填充率过低，研磨能力不足，台时产量偏低；填充率超过37%后，台时产量变化不大，但系统电耗有所提升，这主要是由于磨机填充率较正常生产偏高时，研磨体在磨内的滞留效应加大，陶瓷球的研磨能力弱化，系统台时产量变化不大，但电耗却有所回升。

（4）延长物料在磨内的停留时间

水泥磨物料从磨头走向磨尾，若要延长物料磨内停留时间，磨尾通风是一方面，另一方面在于物料在钢球或陶瓷球之间的扩散。磨内通风需带走磨内热量，因此不能一味地降低磨内通风量。为延长物料磨内停留时间，提高二仓研磨效果，我公司在磨内靠近磨尾两道活化环下部空隙处，焊补了一块高15cm的钢板，以降低物料从磨头向磨尾扩散的速度，达到延长物料在磨内停留时间的目的，提高磨机研磨效果。改造后，出、入磨比表面积差比改造前增加了15m2/kg。2.3.3 技改效果分析

（1）由于陶瓷球自身体积密度小于钢球，粉磨能力低于钢球，磨机台时产量有所下降；闭路生产P·C32.5R水泥产量降低约5t/h（1.9%）左右，生产P·O42.5水泥产量下降约7t/h（3.8%）左右。

（2）因陶瓷球质量轻，虽然台时产量有所降低，但系统电耗同时也有所下降；闭路生产P·C32.5R水泥电耗降低约3.9kWh/t左右，生产P·O42.5水泥电耗下降约4.3kWh/t左右。

（3）陶瓷球密度小，在磨内传递的能量也小，粉磨易磨性好的水泥（P·C32.5）效果较好，台时产量降低不是太大，但生产P·O42.5及以上水泥时，由于物料易磨性变差，台时产量降低较多。

（4）使用陶瓷球后要适量提高水泥磨二仓填充率，以提高陶瓷球与物料的接触面积，但填充率也不可一味提高，因为随着研磨体的增加，磨机运行中，研磨体形成的滞留区会越来越大，做功少和不做功的研磨体也会越来越多，反而会导致磨机效率降低。根据我公司实际生产情况观察，填充率保持在37%左右最佳。

3 结语

通过水泥磨综合技术升级改造，我公司成功解决了球磨机二仓有效研磨空间浪费、球磨机钢球窜仓、因设备选型大造成电耗高等问题，磨机工况及产质量均得到较大幅度改善和提高。■