鄒偉斌：水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析與節(jié)能改造

10月29日，在中國(guó)水泥網(wǎng)舉辦的“2020中國(guó)水泥智能化高峰論壇暨第十二屆國(guó)際粉磨峰會(huì)”上，中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問(wèn)鄒偉斌帶來(lái)了以《水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析與節(jié)能改造》為主題的精彩報(bào)告。

據(jù)了解，GB16780《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》報(bào)批稿已將水泥粉磨電耗等級(jí)定額做了修改，（以P.O42.5級(jí)水泥計(jì)）：粉磨工段電耗3級(jí)定額指標(biāo)為≤32kWh/t；粉磨工段電耗2級(jí)定額指標(biāo)為≤28kWh/t；粉磨工段電耗1級(jí)定額指標(biāo)為≤26kWh/t。鄒偉斌表示這給企業(yè)未來(lái)的努力提供了方向和依據(jù)。

對(duì)于當(dāng)前的水泥粉磨系統(tǒng)節(jié)能改造，鄒偉斌指出，目前國(guó)內(nèi)不同預(yù)粉磨設(shè)備、不同分級(jí)設(shè)備、不同管磨機(jī)系統(tǒng)組成的粉磨工藝，至少有二十種以上，每一種粉磨工藝都有其技術(shù)特點(diǎn)，應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，持續(xù)改進(jìn)、提高，降低粉磨電耗。

以下是其對(duì)比分析的8種粉磨系統(tǒng)的電耗情況：

1、管磨機(jī)水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗＞36kWh/t）；單純使用管磨機(jī)電耗使用相對(duì)較高。

2、立磨水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗25kWh/t—— 34kWh/t）。

3、輥壓機(jī)水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗20kWh/t —— 26kWh/t）；在國(guó)內(nèi)使用的較少，具有溫度較低等特點(diǎn)。

4、輥壓機(jī)+管磨機(jī)聯(lián)合（半終）粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗22kWh/t —— 33kWh/t）。

5、外循環(huán)立磨+管磨機(jī)聯(lián)合（半終）粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗≤27kWh/t——28kWh/t）。

6、筒輥磨水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗24kWh/t —— 26kWh/t）。

7、外循環(huán)立磨水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗＜26kWh/t）。由于立磨細(xì)粉含量相對(duì)輥壓機(jī)較多一些，他認(rèn)為這個(gè)系統(tǒng)可以作為未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。

8、BETA磨水泥終粉磨系統(tǒng)（粉磨電耗＜16kWh/t）。

隨后，鄒偉斌對(duì)水泥聯(lián)合（半終）粉磨系統(tǒng)的未來(lái)優(yōu)化發(fā)展給出了自己的看法：

1、根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和水泥、冶金行業(yè)調(diào)查，他認(rèn)為“分段粉磨”能耗低于一段粉磨，以破碎為例，三段破碎使用電耗一定是低于二段破碎使用電耗的。

2、增大并充分發(fā)揮預(yù)粉磨段處理能力（即增大預(yù)粉磨設(shè)備規(guī)格與管磨機(jī)的裝機(jī)功率比。

3、充分發(fā)揮高效率料床粉磨技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

4、預(yù)粉磨系統(tǒng)優(yōu)選配置動(dòng)、靜兩級(jí)分級(jí)設(shè)備。

5、充分發(fā)揮管磨機(jī)段顆粒磨細(xì)與整形優(yōu)勢(shì)。

鄒偉斌認(rèn)為，在這些系統(tǒng)中每一段都具有特點(diǎn)，需要差異性優(yōu)化，將每一段的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。他總結(jié)了水泥聯(lián)合（半終）粉磨系統(tǒng)“三段論”：磨前處理是關(guān)鍵、磨內(nèi)磨細(xì)是根本、系統(tǒng)選粉是保證。

以下為其列舉的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)異常案例及節(jié)能改造方法和效果：

案例：

M公司水泥制成工序配置150-100輥壓機(jī)（物料處理能力500t/h，主電機(jī)功率710kW-10kV-（額定電流52A）×2，磨輥運(yùn)行線速度1.60m/s）+ V8820靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)（循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)量180000——280000m³/h，風(fēng)壓3500Pa，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率400kW）+Φ3.8m×13m雙倉(cāng)管磨機(jī)（主電機(jī)功率2500kW-10kV-額定電流174A，采用中心傳動(dòng)方式，雙分流主減速器型號(hào)JS130C，速比i=44.588:1，筒體工作轉(zhuǎn)速n=16.7r/min，設(shè)計(jì)研磨體最大裝載量175t，實(shí)際研磨體裝載量為170t）+O-sepa N-3000水平進(jìn)風(fēng)渦流選粉機(jī)（喂料能力540t/h、選粉能力180t/h、主軸電機(jī)功率132kW，系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量210000 m³/h，風(fēng)壓5600Pa，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率500kW-10kV-額定電流35.2A）+磨尾收塵風(fēng)機(jī)（風(fēng)量50000m³/h，風(fēng)壓4000Pa，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率110kW）組成的雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。

生產(chǎn)P.O42.5級(jí)水泥，在成品比表面積控制指標(biāo)350±15m²/kg前提下，系統(tǒng)產(chǎn)量只有120t/h，粉磨電耗在34kWh/t左右。

V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)分級(jí)后的入磨物料粒徑

Φ3.8m×13m雙倉(cāng)管磨機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

Φ3.8m×13m雙倉(cāng)管磨機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

磨內(nèi)一倉(cāng)到二倉(cāng)之間采用雙層篩分隔倉(cāng)板，隔倉(cāng)板一倉(cāng)端與二倉(cāng)端均為同心圓狀篦縫，寬度10.0mm；內(nèi)篩分篦板篦縫寬度2.5mm；磨尾出料篦板為同心圓篦縫，寬度6.0mm。

Φ3.8m×13m管磨機(jī)一倉(cāng)研磨體級(jí)配

Φ3.8m×13m管磨機(jī)二倉(cāng)研磨體級(jí)配

Φ3.8m×13m雙倉(cāng)管磨機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

Φ3.8m×13m雙倉(cāng)管磨機(jī)設(shè)計(jì)研磨體裝載量175t，磨內(nèi)研磨體實(shí)際裝載量170t，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，管磨機(jī)主電機(jī)進(jìn)項(xiàng)后運(yùn)行電流在168A左右。

管磨機(jī)出磨物料細(xì)度

與入磨物料細(xì)度參數(shù)相比，出磨物料R80μm篩余降低了28.6%，R45μm篩余僅降低20.8%。入磨與出磨比表面積差值41 m²/kg，平均每米研磨體僅創(chuàng)造3.28 m²/kg。

案例分析與節(jié)能改造：

1、磨前處理是關(guān)鍵

1）聯(lián)合（半終）粉磨系統(tǒng)中，預(yù)粉磨段做功能力決定了該系統(tǒng)產(chǎn)量與電耗80%以上因素，必須高度重視發(fā)揮預(yù)粉磨段的有效擠壓做功能力。預(yù)粉磨段做功越多，系統(tǒng)生產(chǎn)能力提高幅度和系統(tǒng)節(jié)電幅度越大。

2）V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)的物料分散問(wèn)題，由單通道進(jìn)料裝置改為多通道方式進(jìn)料。

3）在分級(jí)機(jī)內(nèi)部增加了“機(jī)內(nèi)物料二次分散裝置（已申報(bào)專利）”，確保物料能夠?qū)崿F(xiàn)更均勻分散，有效延長(zhǎng)物料在分級(jí)機(jī)內(nèi)的停留與分級(jí)時(shí)間，由此提高靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)的分級(jí)效率。

改進(jìn)后的V型靜態(tài)氣流分級(jí)機(jī)分級(jí)的入磨物料粒徑

2、磨內(nèi)磨細(xì)是根本

1）采用其設(shè)計(jì)，由徐州市恒越粉磨機(jī)械科技有限公司制造，以高強(qiáng)度耐磨鋼板材質(zhì)（洛氏硬度HRC50）切割的專利型“單層復(fù)合便更換篩片高效隔倉(cāng)板”（實(shí)用新型專利號(hào)ZL 2019 2 1684815.0），提高磨內(nèi)通風(fēng)與過(guò)料能力，有利于提高粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量。

該系統(tǒng)應(yīng)用的專利型單層復(fù)合便更換篩片高效隔倉(cāng)板為同心圓狀篦縫，（該隔倉(cāng)板篦縫形狀也可采用多種不同寬度參數(shù)組合），通孔率達(dá)到25%以上，以確保磨內(nèi)良好的通風(fēng)與過(guò)料能力。

2）采用其設(shè)計(jì)，由徐州市恒越粉磨機(jī)械科技有限公司制造的專利型“細(xì)磨倉(cāng)襯板表面活化裝置”（實(shí)用新型專利號(hào)ZL 2019 2 1685179.3），提高小波紋襯板與最外層研磨體之間摩擦力，活化裝置可充分激活小規(guī)格研磨體的磨細(xì)能力，增加出磨水泥粉體中的成品含量，降低循環(huán)負(fù)荷，最終達(dá)到提高粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量，降低粉磨電耗的目的。

3）Φ3.8m×13m管磨機(jī)二倉(cāng)（細(xì)磨倉(cāng)）應(yīng)用傳統(tǒng)形式的活化環(huán)規(guī)格偏小，其本身對(duì)小規(guī)格研磨體活化區(qū)域也小，激活能力較差，加之磨損較嚴(yán)重，已到更換周期。

4）在管磨機(jī)內(nèi)部改進(jìn)過(guò)程中，采用其設(shè)計(jì)的專利型“一種管磨機(jī)大區(qū)域活化環(huán)”（實(shí)用新型專利號(hào)ZL 2019 2 1684823.5），在二倉(cāng)（細(xì)磨倉(cāng)）內(nèi)仍然保持五圈安裝。

調(diào)整后的管磨機(jī)各倉(cāng)研磨體級(jí)配

技術(shù)改進(jìn)后的出磨物料細(xì)度

出磨物料粒徑縮小幅度較大，R45μm篩余由入磨的36.8%降至5.6%，下降了31.2%。R45μm篩余由入磨的51.4%降至25.2%，下降了26.2%。入磨與出磨比表面積差值107 8.56m²/kg，平均每米研磨體創(chuàng)造8.56m²/kg,充分說(shuō)明通過(guò)對(duì)磨內(nèi)研磨體調(diào)整以及隔倉(cāng)板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，磨內(nèi)磨細(xì)效果明顯提高。管磨機(jī)段出磨物料中成品含量越多，磨尾選粉機(jī)分級(jí)出的成品也越多，系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷降低，處于良性循環(huán)狀態(tài)，能夠滿足進(jìn)一步提高系統(tǒng)產(chǎn)量的要求。

3、系統(tǒng)選粉是保證

一次進(jìn)風(fēng)管道與二次進(jìn)風(fēng)管道加長(zhǎng)。選粉機(jī)上部由四點(diǎn)進(jìn)料改為六點(diǎn)進(jìn)料。

改進(jìn)后的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

總體來(lái)說(shuō)，經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后，該雙閉路聯(lián)合粉磨系統(tǒng)增產(chǎn)45t/h，增產(chǎn)幅度達(dá)37.5%。系統(tǒng)粉磨電耗降低6.6kWh/t，節(jié)電幅度19.41%。按照該系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)能力110萬(wàn)t/a計(jì)，年可節(jié)電660萬(wàn)kWh。取平均電價(jià)0.50元/kWh，通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，年節(jié)電效益可達(dá)330萬(wàn)元（未計(jì)水泥增產(chǎn)部分的效益），取得了顯著的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

對(duì)于橢圓形研磨介質(zhì)，鄒偉斌認(rèn)為橢圓球研磨體在水泥管磨機(jī)上應(yīng)用，對(duì)水泥物料粉碎與磨細(xì)的綜合效果，比傳統(tǒng)圓球研磨體更優(yōu)秀，具有廣闊的應(yīng)用前景。

他介紹了橢圓形研磨介質(zhì)的六大技術(shù)特點(diǎn)：

1、從數(shù)學(xué)原理上分析圓球與橢圓球兩種不同形狀的球體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知：在相同直徑時(shí)，橢圓球的單個(gè)重量與面積大于圓球，對(duì)入磨物料的沖擊粉碎能量大，處理能力強(qiáng)。

2、在水泥管磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，橢圓球的重心低，比圓球穩(wěn)定性更好，對(duì)物料具有良好的剪切能力與粉碎能力，極有利于提高粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量。

3、橢圓球體與圓球體除了外觀形狀不同，橢圓球的各點(diǎn)曲率不同，與物料之間有不同的接觸角度與接觸弧線，對(duì)物料的接觸幾率與接觸面積大于圓球。對(duì)于被磨物料具有良好的的磨削、剪切、擠壓、沖擊能力，管磨機(jī)應(yīng)用橢圓球的粉碎效率明顯高于圓球，極其有利于物料的磨細(xì)。

4、橢圓球兩端球冠可以釋放粉磨過(guò)程中由于摩擦產(chǎn)生的靜電荷，可有效降低球體表面粘附，能夠使磨內(nèi)獲得穩(wěn)定而較高的研磨能力與粉磨效率。

5、橢圓球?qū)ξ锪系摹斑x擇性粉磨”與“篩分特性”遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)圓球研磨體，球間堆積孔隙率比圓球低，更適合作為管磨機(jī)的研磨介質(zhì)。

6、工業(yè)生產(chǎn)的水泥成品比表面積提高幅度（一般可提高10——20m²/kg以上）對(duì)比得出的結(jié)論可知：在水泥管磨機(jī)中應(yīng)用橢圓球作為研磨體，粉磨效率顯著高于傳統(tǒng)圓球研磨體。