國產大型輥壓機及粉磨系統(tǒng)工藝方案.doc

國產大型輥壓機及粉磨系統(tǒng)工藝方案來源：合肥水泥研究設計院1. 國產輥壓機發(fā)展簡介自上世紀八十年代中期，由合肥水泥研究設計院、天津水泥工業(yè)設計研究院、洛陽礦山機器廠、唐山水泥機械廠四家單位聯(lián)合引進德國KHD公司輥壓機設計制造技術以來，經過二十年的不斷完善，國產輥壓機的輥徑由800mm發(fā)展到今天的1600mm ；輥寬由200mm發(fā)展到今天的1400mm；裝機功率由90kW2發(fā)展到今天的1120kW2；整機重量由30多噸發(fā)展到今天的200多噸，通過量由40t/h發(fā)展到今天的800t/h；配套磨機的產量由20t/h發(fā)展到今天的180t/h，輥壓機產品質量逐步提高，節(jié)能幅度達30%以上?；仡檱a輥壓機二十年的發(fā)展歷程，大致可以分成三個階段： 1.1研究開發(fā)階段（1986年1992年）參加引進輥壓機設計制造技術的四家單位在做好引進樣機的轉化設計和制造的同時，相繼開發(fā)出各自的國產化輥壓機，并在1990年前后通過鑒定。在此期間國內的減速機生產廠家、軸承生產廠家、液壓元器件生產廠家、耐磨堆焊生產研發(fā)等單位也都為國產化輥壓機的研制成功做出了貢獻。合肥水泥研究設計院經國家“七五”重點科技攻關專題研究，推出第一臺國產輥壓機，并成功地應用于工業(yè)性生產，取得了使磨機增產40%，節(jié)電15%的效果。 1.2 整改提高階段（1993年1999年）在此期間，由于各廠家制造的輥壓機在水泥生產中相繼出現(xiàn)問題，讓一些輥壓機用戶 “既嘗到了增產節(jié)能甜頭，也吃盡了頻繁檢修的苦頭”。使得許多青睞輥壓機增產節(jié)能效果的企業(yè)想上而不敢上。合肥水泥研究設計院對此進行了分析和整改、完善。一是注重加工件、配套件的質量提高；二是優(yōu)化工藝系統(tǒng)及設備的選型與配套。經國家“八五”、“九五”重點科技攻關課題的持續(xù)研究，集十余年的應用經驗，推出了具有自主知識產權，設計更合理、性能更優(yōu)越，可靠性更高的第三代HFCG系列輥壓機。有效解決了包括輥壓機偏輥、偏載、水平振動和傳動系統(tǒng)扭振等一系列關鍵性技術難題。國內的減速機、軸承、液壓元器件、耐磨堆焊材料等研發(fā)等單位的配套件質量也都大大提高，為國產輥壓機的長期安全運轉奠定了基礎，使主機設備運轉率達90%以上，同時還開發(fā)出具有自主知識產權的SF系列打散分級機以及“V”型分級機等國家專利產品，使擠壓粉磨系統(tǒng)工藝更加完善，參數(shù)更加合理。1.3 快速發(fā)展階段（2000年至今）解決了大型國產化輥壓機設備制造和工藝配套兩方面的問題，使國產輥壓機進入全面推廣應用的新階段。近年來國家水泥產業(yè)結構調整，淘汰立窯，發(fā)展新型干法旋窯， 5000t/d 熟料生產線已成為市場的主流，這就要求國產化輥壓機也朝著大型化發(fā)展，我們抓住機遇，及時開發(fā)出裝機功率在1120kW2的大型 HFCG160-140輥壓機， 與4.213m開路水泥磨配套，產量可達170t/h以上，而4.213m閉路水泥磨配套的產量則可達180t/h以上，取得增產100%，節(jié)電30%的實際應用效果。2. 輥壓機基本工作原理及其特點2.1輥壓機工作原理 輥壓機采用的是高壓料層粉碎原理使物料得以粉碎，是大能量一次性輸入。為了實現(xiàn)工業(yè)生產連續(xù)性作業(yè)，采用一對相向運動的輥子，（其中一只固定輥一只活動輥）液壓力通過活動輥將拉入兩輥之間的物料壓實粉碎，輥壓機磨輥兩端設有側擋板以減少漏料。2.2輥壓機工作中存在的固有缺陷 邊緣效應：輥壓機磨輥兩端漏料；向兩邊逸出的物料。選擇性粉碎：由于不同物料間物理性能的差異，即使在料餅中仍然存在未得到充分粉碎的物料顆粒。2.3輥壓機配套的分級設備基于以上輥壓機的工作特點，為給下一道工序（球磨機）提供合格的半成品，以充分發(fā)揮球磨機的研磨作用，必須設置物料分級裝置，將小于一定粒徑的物料作為半成品送入經過改造的球磨中繼續(xù)粉磨至水泥成品，而大于此粒徑的物料返回輥壓機重新擠壓，這就構成了輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。目前我們配套的分級設備有打散分級機和V型分級機兩種（見圖1），其各有優(yōu)缺點。打散分級機V型分級機圖1 打散分級機和V型分級機結構原理兩種分級系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：分級原理、分級精度“V型分級機”完全靠風力提升分選，分級精度較高。適合分選0.5mm以下的物料； “打散分級機”機械與風力結合，分級精度較低，分選粒徑可達3.0mm；分級系統(tǒng)的裝機功率、復雜程度和日常維護費用“V型分級機”設備本身結構簡單，無回轉部件，但系統(tǒng)復雜。磨損主要集中在隔板、管道、旋風筒、循環(huán)風機等； “打散分級機”有回轉部件，設備結構相對復雜，但系統(tǒng)簡單。磨損主要是內部的風輪、打散盤、襯板等； 系統(tǒng)電耗“V型分級機”系統(tǒng)輥壓機和球磨機主機電耗低，輸送和分選電耗高；“打散分級機”輥壓機和球磨機電耗略高，輸送和分選電耗低。分選0.5mm以下物料時，“V型分級機”系統(tǒng)占優(yōu)，反之“打散分級機”占優(yōu)。對輥壓機工藝參數(shù)的要求“V型分級機”系統(tǒng)必須采用低壓大循環(huán)操作方式，否則料餅無法打散，更無法選出料餅中擠壓好的細粉。要求輥壓機磨輥長徑比大；KHD公司采用“V”選粉機時，2800 kW（或900kW）的輥壓機，一般只配到產量150t/h的系統(tǒng)中，而在大陸江西瑞昌KHD公司保證值在220t/h的帶“V”型分級機系統(tǒng)中，配置了21500 kW（17001800）的輥壓機；“打散分級機”可以采用高壓力小循環(huán)操作方式。磨輥長徑比應小一些。兩種分級系統(tǒng)的選擇條件：裝機功率比 “V”系統(tǒng)中輥壓機規(guī)格必須足夠大，以保證產生足夠量0.5mm以下的細粉供“V”型選粉機分選。因此，輥壓機與球磨機裝機功率比應該在：11.02.5（開路）； 11.02.0（閉路）。 “打散分級” 系統(tǒng)中，輥壓機與球磨機裝機功率比在12.53.5。若比值再加大，隨著輥壓機在粉磨系統(tǒng)中所起作用的降低，系統(tǒng)電耗隨之增加。物料水份應用于水泥粉磨的“V”系統(tǒng)，水份1.0%；“打散分級”系統(tǒng)水份1.5%；如配料中有高水份原料（如礦渣），則應單獨烘干，不允許在磨系統(tǒng)中通熱風，以防石膏脫水。不同工藝要求的分級設備配置見表1。表1 不同工藝要求的2種分級設備配置 使用廠家國產福建內蒙冀東江西瑞昌上海崛榮山東山鋁輥壓機21120kW21120kW21500kW2500kW2500kW分級設備V型分級機V型分級機V型分級機打散分級機打散分級機球磨機3550kW(閉路)3150kW(開路)3150kW(閉路)3550kW(開路)2500kW(開路)裝機功率比0.630.710.970.280.40磨輥直徑mm16001600170014001400磨輥寬度mm140014001800800650磨輥長徑比0.880.881.060.570.46磨輥線壓力t/cm5.25.04.86.36.25水泥品種PO42.5PO42.5PO42.5PO42.5PO42.5產量指標t/h180170180230135110表3 方案二主要設備配置 序號設備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）單價（萬元）裝機功率（kW）1自卸式除鐵器15.02金屬探測儀12.03板鏈提升機NE200120304穩(wěn)流稱重倉2940294018.05棒閘11.06電液動棒閥13.07輥壓機HFCG140-801460.056028板鏈式提升機NE300138909打散分級機SF600/140165100104.213m球磨機1950.0355011重錘翻板鎖氣卸灰閥12.012氣箱脈沖袋式收塵器PPW967125.08.013高壓離心通風機 15.05514空氣輸送斜槽12.015斜槽用高壓離心通風機XQI5.4A10.57.516高速板鏈式提升機NBH450145.07517空氣輸送斜槽12.018斜槽用高壓離心通風機XQI5.4A10.57.519N-3000高效選粉機16816020氣箱脈沖袋式收塵器PPW1282101120.08.021高壓離心通風機 15045022氣箱脈沖袋式收塵器PPW968128.0823高壓離心通風機 1159024空氣輸送斜槽11.025斜槽用高壓離心通風機9194.5A10.57.526電動蝶閥12.527手動蝶閥42.028電動葫蘆 14.029非標準件設備1120合 計20455766.5表4 方案三主要設備配置序號設備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）單價（萬元）裝機功率（kW）1自卸式除鐵器15.02金屬探測儀12.03板鏈提升機NE150115224穩(wěn)流稱重倉2940294018.05棒閘11.06電液動棒閥13.07輥壓機HFCG140-801460.056028板鏈式提升機NE300138909打散分級機SF600/140165100104.213m球磨機1900.0335011重錘翻板鎖氣卸灰閥12.012高速板鏈式提升機NSE200125.03013空氣輸送斜槽14.014斜槽用高壓離心通風機XQI5.4A10.57.515氣箱脈沖袋式收塵器PPW967125.0816高壓離心通風機 15.07517氣箱脈沖袋式收塵器PPW965118.0818高壓離心通風機 13.03719手動蝶閥42.020電動葫蘆 14.021非標準件設備180合 計1665.54847.54.2 技術經濟指標分析比較以單套系統(tǒng)進行的上述三種方案技術經濟指標分析比較見表5。表5 三種方案的單套系統(tǒng)技術經濟指標分析序號項 目方案/指標方案一方案二方案三1品種PII水泥2技術指標最大入料粒度 mm606060原料綜合水分 %1.01.51.5產品比表面積 m2/kg340340340系統(tǒng)產量 t/h160140125系統(tǒng)單產電耗 kWh/t343333系統(tǒng)運轉率 %808085系統(tǒng)裝機功率 kW75495766.54847.53總平面指標占地面積 m261.513=799.55612.8=716.84811.8=566.4建筑面積 m2214516279964投資總額 基建投資 萬元3565.12600.92058.25建設投資構成建筑工程費 萬元257.4195.2119.5設備費 萬元281720451665.5電氣費 萬元16012080安裝費 萬元169122.799.9其它費用 萬元161.711893.36噸水泥指標噸水泥基建投資 萬元/噸22.2818.5816.47噸水泥裝機容量 萬元/噸47.1841.1938.78表中產量及電耗等指標均為生產 PII水泥（旋窯熟料）；2建筑工程取費按1200元/m2計；3安裝費按設備費的6 %計算；其他費用按前三項費用的5 %計算。5. 綜述通過以上比較，可以看出配V型分級機系統(tǒng)雖然單套系統(tǒng)產量較高，但其系統(tǒng)復雜，大量的動力消耗在輥壓機系統(tǒng)選粉和物料輸送上，而且用于選粉的管道及相應設備（如旋風筒、循環(huán)風機等）磨損厲害，影響系統(tǒng)運轉率，維護費用較高，其噸水泥電耗、噸水泥基建投資和噸水泥裝機容量都是較高的，而配打散分級機的開路磨系統(tǒng)在多項指標上占有優(yōu)勢，但目前由于受到國產水泥磨機減速機以及打散分級機設備大型化的制約，單套系統(tǒng)產量難以做得更大。因此，生產中在選擇方案時應酌情考慮。. 水泥磨系統(tǒng)工藝方案水泥粉磨系統(tǒng)采用擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，這是經過多年研究、試驗，結合水泥粉磨原料特點及水泥質量要求，將輥壓機和球磨機的各自優(yōu)勢發(fā)揮到最大，從而實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)而總結出的實踐經驗。四種主要的工藝方案的工藝流程簡介如下。3.1 輥壓機配V型分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（閉路磨）圖2 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)圖2 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內，經輥壓機擠壓后，再由提升機送入V型分級機，出V型分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，細粉（半成品）由風帶入旋風筒收集后入磨，出磨物料由提升機、斜槽等送至高效選粉機，分選出的粗粉通過斜槽回到磨機，細粉隨氣流進入高濃度收塵器內，收下的灰即為成品，再由輸送設備送入水泥庫。 3.2 輥壓機配V型分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（開路磨） 圖3 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)圖3 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內，經輥壓機擠壓后，再由提升機送入V型分級機，出V型分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，細粉（半成品）由風帶入旋風筒收集后入磨，出磨水泥即為成品再由輸送設備送入水泥庫。 3.3 輥壓機配打散分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（閉路磨）圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng) 熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內，經輥壓機擠壓后，再由提升機送入打散分級機，打散分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，分級出的細粉（半成品）入磨，出磨物料由提升機、斜槽等送至高效選粉機，磨內通風也進入選粉機，分選出的粗粉通過斜槽回到磨機，細粉隨氣流進入高濃度收塵器內，收下的灰即為成品，再由輸送設備送入水泥庫。 3.4 輥壓機配打散分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（開路磨） 圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng) 熟料、石膏及混合材等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內，經輥壓機擠壓后，再由提升機送入打散分級機，打散分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，分級出的細粉（半成品）入磨。出磨水泥即為成品再由輸送設備送入水泥庫。上述系統(tǒng)為防止鐵件和非磁性金屬進入輥壓機損壞輥面，在入穩(wěn)流稱重倉的皮帶機上均需要安裝交叉皮帶式除鐵器和金屬探測儀，當有鐵件混入物料中時，除鐵器將自動除鐵，如有非磁性金屬材料通過，金屬探測儀將報警并急停皮帶機。 3.5 球磨機開路系統(tǒng)與閉路系統(tǒng)的比較擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)配V型分級機還是打散分級機都不造成影響水泥的性能指標，而主要取決于磨機是開路還是閉路磨系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)各有特點。 3.5.1帶內篩分的開流粉磨系統(tǒng)的比較優(yōu)點是（1）開流粉磨系統(tǒng)的車間主體為單層廠房，在線設備少，操作簡單、系統(tǒng)運轉率高，一般可達85%以上；（2）開停機時間和系統(tǒng)平衡時間短，非常利于系統(tǒng)避峰操作；（3）系統(tǒng)投資低，單位產能投資比同規(guī)模的閉流系統(tǒng)少1020%；（4）系統(tǒng)裝機功率低，由于電機功率主要用于做粉磨功，分選部分采用機械方式，因此，單位產能裝機功率?。唬?）使用爐底渣、火山灰、燒結煤矸石、粉煤灰等作為混合材，可多摻混合材。如：江蘇、浙江、廣東等地水泥企業(yè)，使用效果可多摻混合材510%；（6）水泥顆粒分布寬，早期強度高，水泥需水量低24%。缺點是（1）成品中篩余有粗顆粒；（2）水泥成品溫度較高，尤其是使用于熟料生產線上的大型磨機時。但如果在窯系統(tǒng)選用好的篦冷機，有效降低入磨熟料的溫度，并適當考慮磨內噴水，則可將出磨水泥溫度控制在要求范圍內。但一般高于同樣情況的帶OSepar選粉機的閉路系統(tǒng)。3.5.2 擠壓聯(lián)合閉路粉磨系統(tǒng)的比較 優(yōu)點是（1）閉流系統(tǒng)適用于普通大型磨機配以經過改進的OSepa選粉機，生產高標號水泥和特種水泥（52.5#普通硅酸鹽水泥）；（2）同規(guī)格的球磨機閉路磨系統(tǒng)臺時產量比普通開流磨機產量高20%，比同規(guī)格帶內篩分的開流磨機產量一般不高于10%；（3）出磨水泥溫度較低，對輸送、包裝、使用，尤其對大型磨機生產高標號水泥有利；（4）篩余中無粗顆粒，適合生產高層噴漿水泥。缺點是（1）增加設備數(shù)量，系統(tǒng)工藝復雜，年運轉率低；（2）由于系統(tǒng)復雜，開停機過程時間長，如系統(tǒng)為避峰，不能長時間連續(xù)運行，其系統(tǒng)電耗增加；（3）單位產能投資、單位產能裝機功率均高于開流磨系統(tǒng)。 4系統(tǒng)工藝及設備配置方案示例某廠二期為新建2條5000t/d熟料生產線，產品主要為PII型水泥，考慮窯系統(tǒng)增產、水泥磨系統(tǒng)避峰等各種因素，要求粉磨系統(tǒng)生產能力配置略大些，綜合經濟性高及易于管理。我們就其單套系統(tǒng)生產能力分別為160t/h、140t/h和125t/h進行以下三種配置方案比較。 4