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大型中卸磨精细化生产工艺与机械管理措施

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论文摘要

  引言

  近几年来,我国水泥行业新型干法水泥生产线的建设突飞猛进,大型球磨机投入到水泥生产企业。尤其是日产3000吨以下的新型干法生产线多采用球磨机。例如日产1000吨生产线多选用φ3.8m×7.5m风扫烘干磨、日产2500吨生产线多选用φ4.6m×(10+3.5)m烘干中卸磨、日产3000吨生产线多选用φ5.0m×10.5m风扫烘干磨。相对立磨投资大、运转率低、维修难度大、对原料适应性差等特点,球磨机的优点是投资省、运转率高、维修简单,原料适应性强。因此大型中卸烘干磨仍是众多水泥企业的优选,但其缺点是产量低,电耗高。我公司2500t/d新型干法熟料生产线,生料制备采用由天津水泥工业设计院自主开发的Φ4.6m×(10+3.5)m烘干兼粉磨的中卸式原料磨,自2004年投产以来,经过不断调整,工况已运行正常,磨机台时稳定在210t/h左右,吨生料成品电耗控制在22.5kWh左右。
  本文结合生产操作与管理实践,从工艺、机械管理方面,谈谈影响Φ4.6m×(10+3.5)m中卸烘干原料磨工况和产量稳定的因素,实施精细化管理,实现磨机低耗、高产。

  1、生料制备系统主机设备配置

  2、工艺管理

  2.1 “均衡稳定”的操作思想,对稳定磨机工况和产量是必要的

  烘干粉磨是将原料烘干和粉磨两个工序在磨机系统同时完成,并利用窑尾预热器废气作为烘干介质。实现磨机系统生产的最优控制必然要求原料配料、烘干及粉磨三个环节均衡稳定地协调进行,任何环节的波动,必然引起磨机生产的变化,如不及时调整,甚至会造成生产过程的紊乱。例如,当某种原料水分变化特别是有较大变化时,原料配比必然要发生变化,随之要求对烘干用热风的温度或风量进行相应调整;原料水分及配比的变化,又引起易磨性的变化,对磨机的负荷控制也要作出相应的调整。哪一个环节不能随客观变化作出相应的及时的调整,都会影响正常生产。同样,由于种种原因引起的粉磨过程变化,必然会引起原料粉磨及烘干过程的变化;物料烘干过程的变化,也必然引起磨机负荷控制的变化及各种原料喂入量的相应调整。因此,“均衡稳定”对于磨机系统生产的最优控制是必要的,树立“均衡稳定”的操作思想,对稳定磨机工况和产量是必要的。

  2.2 影响磨机工况与台时稳定的工艺因素

  2.2.1 出磨生料成品细度控制

  磨机台时大小与细度控制要求相关。在不影响回转窑的煅烧情况下,生料细度控制指标可适当地放宽,相应地能提高磨机台时。因为过细的生料粉有以下几个不利方面:过细的生料粉在预热器管道中停留时间短,更容易从某级预热器飞逸至上一级预热器,从而将接受到的热量带至上一级,增加热耗;过细的生料粉更容易进入废气处理系统,增加需要处理的粉尘量,既浪费热能又浪费电能;细粉容易结团,不利于出库及均化,造成更不均齐的颗粒,更不利于在预热器及窑内的传热和煅烧。根据生产实践,我公司出磨生料细度控制指标由原来的≤15%调整为≤17%(R80的筛子筛余量)。

  2.2.2 物料性能

  2.2.2.1 入磨物料的粒度

  我公司生料采用四组分配料:石灰石,砂岩,粉煤灰和铁粉。入磨物料粒度发生变化,主要体现在出磨生料细度方面。在磨机喂料不变的情况下,细度将随入磨物料粒度的增大而变粗。对于难磨的石灰石和砂岩,是控制的重点。我公司无固定的石灰石、砂岩矿山,进厂矿点比较杂,对此,从源头抓起,制定了进厂石灰石、砂岩块径、品位等工艺控制指标,杜绝块径超标、杂质含量超标的入厂。为下一道破碎预均化工序创造良好的基础。在保证细度合格的前提下,若提高生料磨机台时,需严格控制入磨物料粒度。我公司的砂岩物料粒度控制小于15mm,石灰石粒度控制小于25mm。特别是对于石灰石的破碎制定了定点抽检制度,要求石灰石粒度合格率在90%以上。

  2.2.2.2 入磨物料的易磨性

  易磨性表示物料被粉磨的难易程度。入磨物料的易磨性发生变化会导致物料粉磨时间产生变化。难磨的物料,需要粉磨时间长,磨机喂料量需相应减少,反之,可以增加喂料量,提高磨机台时产量。我公司生料配料组分中采用的粉煤灰来源于两部分:一是大型火电厂的排灰;二是小火电厂的排灰。前者烧失量为5%左右且化学成分氧化铝含量稳定,后者烧失量偏高(12%~20%)且化学成分不稳定。两者成分差别大(主要体现于氧化铝、氧化硅、烧失量),影响到了粉煤灰掺加量的变化。当粉煤灰烧失量偏高时,粉煤灰铝含量下降,其下料量升高,入磨物料的易磨性提高,物料需要粉磨的时间就会减少,磨机产量能够提高产量。对磨机工况与产量的稳定影响很大。为此,加强两种灰搭配力度,大型电厂排出的灰(即低烧失量的粉煤灰)入库通过计量设备入磨,小型火电厂排出的灰(即高烧失量的粉煤灰)与石灰石混合搭配布入石灰石预均化堆场,均化混合后,入石灰石调配库通过计量入磨。

  2.2.2.3 入磨物料的水分

  入磨物料的水分过高,会造成糊磨、粘隔仓板,使粉磨过程难以顺利进行,严重时造成糊球闷磨,导致磨机台时产量下降。但少量水分可以降低磨温,有利于减少静电效应,加之水的极性劈裂作用将会提高粉磨效率。根据生产实践总结,入磨物料平均水分不宜大于5%。我公司入磨物料和出磨生料的水分控制标准见表2。
   物料水分(%)控制标准表
  2.2.3选粉机设备及其循环负荷、选粉效率的变化

  选粉设备结构的变更、正常喂料情况下的循环负荷变化均会导致出磨生料细度的波动,从而影响到磨机产量的变化。此外,选粉机内壳破裂、风叶脱落、内壳下料管堵塞等,也会造成产品细度的波动,影响选粉机的选粉效率。细度的波动导致入磨喂料量的作出相应的调整,影响到磨机工况和产量的稳定。

  2.3 运转中的操作调整因素

  2.3.1 主要控制参数的准确运用

  磨机负荷控制主要是根据以下6个参数来实现的:(1)磨机工作电流;(2)出磨斗式提升机电流;(3)粗磨仓音响电耳;(4)两仓差压;(5)出磨气体温度;(6)入库斗式提升机电流。任何一项参数发生变化都能说明一种倾向,但考虑到检测仪表本身有可能出现病变,一般至少根据两个或两个以上参数来综合判断。例如粗仓差压上升,出磨斗式提升机电流下降,可判断为粗仓有饱磨现象,就要采取减喂料量或增大抽力等措施来干预它,以保证粉磨工序的正常进行。当然除了这些外,还可以通过气体入磨抽力来判断磨内粉磨工况,例如:正常运行中细仓入口抽力突然增大,即为细仓出现空磨现象,操作员要立即和现场联系,检查入细仓回粉斜槽,如果斜槽还堵,巡检工要快速将回粉分料挡板置于粗仓,并通知中控操作员迅速减料甚至止料进行处理。

  2.3.2控制调整原则

  (1)风量的调整。风量充足是大规格的中卸式烘干磨烘充分发挥烘干和粉磨能力的根本。首先,在设备工作性能允许和成品细度合格的情况下,采用循环风机大拉风、选粉机高转速操作方法。其次,风量和喂料量两者相匹配,风量是头,喂料量是尾,二者必须相匹配,增加磨机喂料量,拉风量必需充足,因为物料的烘干效果、物料在磨机的流速快慢都取决于风量的大小。
  (2)循环负荷的调整。磨机循环负荷的大小,与成品细度、选粉效率和喂料量三者之间有着密切关系。生料易烧性好时,适当放宽细度指标,可以保持稳定的循环负荷,增加喂料量;或者稳定喂料量,降低循环负荷。物料易磨性好、研磨体级配合理,会使选粉效率高,这样可以降低循环负荷,或者稳定循环负荷增加喂料量。在正常情况下,循环负荷的大小,取决于喂料量,增加喂料量,磨机循环负荷会相应增加。在操作中,控制较高的循环负荷是提高产量的必要条件。当然循环负荷过高,会影响到出磨斗提和选粉机的安全运行。根据生产实际摸索,循环负荷控制为450%-500%之间。
  (3)回粉分配的调整。生料回粉分配可以根据生产实际情况加以摸索调整,取得最佳的分配方式。工艺设计建议三七分,粗仓与细仓分料比例为3:7。我公司生料制备过程中,粉煤灰掺加量较高(8%以上)有明显的助磨作用,就把回粉全部打入细仓,这种操作方式一直沿用到现在,运转效果良好。
  (4)杜绝发生闷磨、饱磨工艺事故。它是稳定磨机工况、产量的大忌,在操作中应加以避免。

  3、机械管理

  3.1 合理的研磨体级配

  随着磨机的运行,钢球的磨损消耗,钢球级配的变化会造成磨机研磨能力下降,应适当地进行补球,定期进行清仓、保持球量和球的平均直径,确定合理的级配以减少出磨生料细度的波动,为稳定和提高磨台时打下基础。在实际生产中我们摸索出了研磨体级配见表3所示。
  磨机研磨体级配图   3.1.1 做好钢球的使用记录
  包括各种直径钢球的重量、供货厂家、装入日期、磨机的运转时间、产量,每次清仓结果及补充钢球的记录,建立健全磨机“技术台账”。
  3.1.2 定期对磨机内钢球清仓
  对钢球仔细分捡、磨损测定并根据磨机已知产量计算钢球损耗。此项工作比较繁杂费力,因此应认真详细完成,否则失去了定期清仓的意义。
  3.1.3 定期计算磨损率
  定期对磨机衬板、隔仓板、卸料板测量、检查。计算配件的磨损率,为定期更换提供数据。
  3.1.4 重视磨机电耳的利用
  一般大型中卸磨都配置了电耳料量测定仪。通过它可及时获得磨机内钢球及衬板状态的有关信息。它能准确反映磨机内物料量、钢球及衬板状态的变化,避免磨机内因物料过少时钢球做功造成浪费;磨机内物料过多时对钢球的做功形成阻力,降低磨机粉磨能力。它对保持磨机喂料量和磨机内物料填充量的合理与稳定,有着很好的参考作用,值得加以重视。

  3.2 生料制备系统的密封

  磨机工况的稳定、产量稳定需要相对稳定的通风量、风速。生料制备系统通风管道布置较复杂、风路阀门(包括热风阀门和冷风阀门)设置较多,相应的因磨损等原因造成的漏风点也会增多。由于该系统处于负压状态,外界的冷风容易进入,造成系统内风量的变化、风速的变化,会影响到磨机物料的流动,对磨机工况与产质量的有很大的影响。若系统漏风严重,造成磨机内风量和风速降低,物料流速下降,既造成磨机喂料量减少,又造成系统烘干效果下降。同时会增加系统排风机、磨机循环风机工作负荷,增加能耗。在实际生产中,应定期检查各通风管道,加强密封,消除因漏风对磨机工况稳定和高产的影响。

  3.3 设备的维护

  坚持“逢停必检、逢停必修”和定期维护相结合的原则,对磨机和其附属设备进行保养、维护,杜绝设备疲劳或带病运转。

  3.4 风机调节采用变频技术

  我公司生料制备系统两台循环风机调节相继采用了变频技术,节电效果明显,吨生料成品电耗下降了约1.5kWh。

  3.5 计量仪表数据准确可靠

  新型干法熟料生产线具有较高的自动化程度,计量仪表就是中控操作员的眼睛,它反馈的数据是生产中控制工艺参数的重要依据。各处的压力、温度显示偏差过大或物料量显示偏差过大,都会为操作员带来误导,系统操作参数就难以确定。同时,不少生产事故的发生及隐性损失都会从计量仪表数据中找到原因。所以,它的准确可靠,对稳定生产、优质高产有着重要意义。在生产中,计量仪表宜做到定期校验,保证其准确可靠。

  4、结束语
  大型中卸磨磨机精细化管理的目标:以低的电耗、料耗、球耗,实现高质量、高台产;延长设备使用寿命,以较低的维修费用实现低故障率、高运转率。但影响磨机高效运转的因素较多,本文仅从工艺和和机械管理两方面分析了如何实施Φ4.6m×(10+3.5)m中卸烘干原料磨精细化操作与管理的方法。在实际生产中,仍需结合本厂实际,在技术管理与操作技术方面多多总结与实践,更好地搞好大型中卸磨生产管理,实现优质、高产、低耗。