KVM-P型高壓水泥預粉磨立磨及系統(tǒng)研究應用

  在水泥生產過程中，粉磨是電耗最高的工藝環(huán)節(jié)，約占水泥綜合電耗的60～70%，而長期以來，電能利用率僅有7%左右的球磨機一直在粉磨中占主導地位，粉磨工藝的節(jié)能改造便成為水泥界研究的重點，近二十年來，與傳統(tǒng)球磨機相配套的預粉磨裝備技術有了長足的發(fā)展。預粉磨裝備通過部分或全部地取代球磨機第一倉粉磨任務，使物料的破碎主要在預粉磨裝備中完成，從而提高整個粉磨系統(tǒng)的能量利用率，且能在降低能耗的同時保證水泥成品的質量與球磨生產水泥相當?？梢哉f，在立磨終粉磨系統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)應用之前，預粉磨裝備的利用是水泥工業(yè)粉磨工藝發(fā)展的又一主要途徑，而且預粉磨裝備在現有球磨系統(tǒng)上進行節(jié)能技改有著更為明顯的優(yōu)勢。目前國內預粉磨裝備選擇范圍比較廣，其中南京凱盛國際工程有限公司研制擁有完整自主知識產權的KVM-P型系列高壓水泥預粉磨立磨及工藝系統(tǒng)，累計獲得授權專利31項，其中發(fā)明專利5項，該系列立磨已經在國內外多個水泥節(jié)能技改項目中使用，針對粉磨不同物料采用不同的工藝方案，以適應國內配料中種類繁多的混合材需求，從而在降低能耗的同時保證水泥質量，將粉磨工序電耗（工序電耗統(tǒng)計范圍：配料庫底至水泥庫頂）從現有的30～38kWh/t降低到24～28kWh/t，粉磨能耗水平已經達到國際先進水平。

  1、系統(tǒng)簡介

  充分利用輥式磨的高效粉碎與粉磨原理，結合球磨機最終加工水泥的研磨工藝，在"立磨+普通V選+球磨機"預粉磨系統(tǒng)的基礎上，南京凱盛公司開發(fā)出外循環(huán)水泥立磨與"KVM-P立磨+普通V選+精選+球磨機"水泥預粉磨系統(tǒng)。其特點是：立磨設計有高轉速溝槽磨盤和輪胎式高效磨輥，粉磨效率高；立磨本體不帶選粉機和噴嘴環(huán)；水泥熟料等物料從磨盤中央上方喂入，借助離心力和摩擦力逐步向磨盤邊緣移動，并被磨盤上的磨輥咬住，處于磨輥與磨盤之間粉磨區(qū)的物料不僅受擠壓力作用，還受到相對速度造成的剪切力的作用，使得物料得到高效粉磨，物料經高壓碾壓后通過離心力拋出，經刮板刮出從立磨斜下方的排料口排出。

  該系統(tǒng)的優(yōu)點在于：高效的KVM-P高壓外循環(huán)水泥立磨能制備出細粉量高、松散狀的粉體物料，較多的細粉量減輕了后續(xù)球磨機的粉磨負擔，松散狀的粉體為后續(xù)打散分級節(jié)省了風量與電耗；特殊的磨盤、磨輥設計增加了外循環(huán)立磨的研磨面積，有益于提高研磨效率；立磨設計成外循環(huán)立磨減小了后續(xù)選粉氣體阻力，間接地節(jié)省了風機投資和選粉電耗。

  該水泥預粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖1，工藝流程簡述如下：來自水泥配料站的物料經過配料皮帶、循環(huán)斗提機喂入帶精細選粉轉子籠的V型選粉機，經過V型選粉機初步選粉后，細粉經過收塵器收集喂入后續(xù)球磨機，粗粉喂入外循環(huán)水泥立磨，經過立磨碾壓后，與來自配料站的新鮮物料一起經過循環(huán)斗提機喂入帶精細選粉轉子籠的V型選粉機進行顆粒分級，細粉喂入球磨機系統(tǒng)，粗粉返回立磨進行循環(huán)粉磨。

  圖1  外循環(huán)水泥立磨預粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

  本系統(tǒng)將V型選粉機與精細選粉機結合成一個整體，組成VXR型選粉機；在立磨上方設置應急儲備小倉，以防循環(huán)斗提在緊急狀況下被壓死；在配料皮帶上設置除鐵器和金屬探測儀，金屬探測儀設置在入循環(huán)斗提機的溜子前皮帶機頭部附近，溜子設置三通分料閥與外排裝置，為使得除鐵器有較好的除鐵效果，將除鐵器下方的皮帶機托輥設置為平托輥。該系統(tǒng)核心裝備采用南京凱盛國際工程有限公司獨立立磨規(guī)格為KVM22.3-P，球磨機規(guī)格為Ф3.2×13m，設計產量為100t/h，電耗≤27kWh/t。

  2、系統(tǒng)調試和運行情況

  南京凱盛公司開發(fā)設計的 "KVM-P型高壓水泥立磨+VXR型選粉機+球磨機"水泥預粉磨系統(tǒng)于2014年3月在南方水泥某廠建成并帶料運行，水泥混合材采用"石灰石+粉煤灰"，磨制P.O42.5水泥，水泥配比（熟料:石膏:石灰石:粉煤灰=82%:3%:8%:7%），球磨機裝研磨體量為70%時，系統(tǒng)產量達到80t/h，成品比表面積在340～370m2/kg。

  穩(wěn)定運行一段時間后將研磨體加到90%，系統(tǒng)產量達105～110 t/h，水泥比表面積在350 m2/kg左右；現場運行照片如圖2所示。

  圖2  KVM22.3-P高壓預粉磨立磨運行過程中的現場

  研磨體加到100%時，系統(tǒng)產量穩(wěn)定在110～120t/h，最高產量130t/h，水泥細度為1.8～3.0%(80微米篩余，以下同)，比表面積在360～380m2/kg。通過調節(jié)V選風機拉風和轉子籠轉速，將入球磨機物料80微米篩余控制在20%左右，小于0.3mm的顆粒控制在99%以上，出磨水泥細度在1.6～2.2%。

  磨制P.C32.5時(熟料:石膏:石灰石:粉煤灰=60%:3%:27%:10%)，產量也在110～120t/h，出磨水泥細度在1.8～2.6%；由于球磨機為開路，再加上石灰石摻量較大，二倉過粉磨現象比較嚴重，加入合適的助磨劑后，糊球糊鍛現象得到了改善，出磨水泥細度在2.0%以下，比表面積在370～410m2/kg。磨制P.O42.5水泥，系統(tǒng)產量穩(wěn)定運行在120t/h，工序電耗(從水泥配料站低至水泥入庫斗提機)在26kWh/t以下。

  所磨制P.O42.5水泥，其標準稠度用水量為24～27%，初凝時間為130～210分鐘，終凝時間為270～340分鐘，3天抗壓強度為27～29MPa，7天抗壓強度為37～41MPa，28天抗壓強度為48～54MPa。

  3、小結

  采用外循環(huán)水泥立磨預粉磨技術，并結合VXR型選粉機選粉工藝，在預粉磨過程中能磨制出較多的粉狀物料(＜0.3mm)，在選粉工藝上能將該部分細粉選出、又不會使1mm以上粒徑的物料帶出V型選粉機，將這部分細粉喂入球磨機進行研磨，能大大提高球磨機的產量，降低工序電耗，以"KVM22.3-P外循環(huán)立磨+ VXR型選粉機+Ф3.2×13m球磨機"集成的新型預粉磨系統(tǒng)為例，磨制P.O42.5水泥時，系統(tǒng)產量可穩(wěn)定運行在110t/h以上，工序電耗在26kWh/t以下，將水泥預粉磨系統(tǒng)的粉磨電耗降低到一個新的水平，同時為中國建材行業(yè)水泥粉磨節(jié)能降耗提供了一個新的選擇。