水泥磨內(nèi)溫度升高的原因分析及應對措施

水泥磨內(nèi)溫度升高的原因分析及應對措施水泥的出磨溫度，是水泥粉磨質(zhì)量控制的一個重要技術指標。采用球磨機進行水泥粉磨的過程中，會有大部分機械能轉(zhuǎn)化成熱能，使得磨機內(nèi)溫度升高。磨內(nèi)溫度過高會引起石膏脫水成半水石膏，甚至產(chǎn)生部分無水石膏，引起水泥假凝，影響水泥質(zhì)量，而且容易使入庫水泥結塊，同時，磨內(nèi)溫度升高，會使水泥因靜電吸引而聚集，從而降低粉磨效率。這種現(xiàn)象在高溫環(huán)境下更為突出，為了解決這個問題，本文中，筆者結合在沙特SPCC(南方省水泥公司)的生產(chǎn)調(diào)試經(jīng)驗，對引起磨內(nèi)溫度升高的原因作了粗淺的分析，并對降低水泥出磨溫度的措施進行了闡沙特SPCC(“南方省水泥公司”的縮寫)5000t/d熟料生產(chǎn)線，是中材國際在沙特承包建設的第一條水泥生產(chǎn)線，它開創(chuàng)了中國水泥在中東市場的先河。2007年11月27日，該廠水泥磨進行首次性能測試，出磨水泥溫度達到115℃,遠高出合同規(guī)定的105℃的要求，性能測試失敗。由于工廠地處熱帶沙漠地區(qū)，高溫炎熱，年平均氣溫32℃,最高氣溫達47℃,高溫環(huán)境下如何降低水泥的出磨溫度，成為當時最棘手的問題。本文不僅對磨機內(nèi)部溫度升高的原因作了分析，還對調(diào)試過程中所采取的措施作了較詳細地闡述。一、沙特SPCC水泥磨基本情況介紹為了更好地分析磨機內(nèi)部溫度升高的原因,先介紹一下該廠水泥粉磨的基本情況。(1)水泥粉磨采用2套φ5x15m的圈流球磨+組合式高效選粉機系統(tǒng)，水泥生產(chǎn)能力150t/h,入料粒度≤25mm,出磨水泥細度350m2/kg,主傳電機功率6300kw,磨機轉(zhuǎn)速(2)磨機研磨體采用高鉻鑄鐵鋼球，多級配球方案。(3)磨內(nèi)通風由單獨的通風除塵系統(tǒng)提供，風機處理風量能力74750m3/h,風壓4500Pa。(4)磨內(nèi)設有噴水裝置，提供一用一備兩臺高壓水泵，確保磨內(nèi)噴水穩(wěn)定可靠。(5)入磨物料經(jīng)配料倉配料，由皮帶輸送機送到磨頭，經(jīng)下料溜槽喂入磨機，進行粉磨。二、磨內(nèi)溫度升高對磨機粉磨效率和水泥質(zhì)量的不良影響磨內(nèi)溫度升高對磨機粉磨效率和水泥質(zhì)量的不良影響表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)磨機地粉磨效率下降，這是由于物料的易磨性隨溫度的升高而下降引起的。同時，由于溫度的升高，微細粉塵容易因靜電吸引而聚集，造成粘球現(xiàn)象，也降低了磨機的粉磨效率。有試驗表明，入磨物料溫度超過50℃,磨機產(chǎn)量將受到影響，超過80℃,水泥磨產(chǎn)量降低達10-15%。(2)磨內(nèi)溫度升高，還會引起石膏(CaSO?·2H?O)脫水(3)磨內(nèi)溫度升高，還會對磨機的機械部件造成不良影響，如使滑履軸承溫度升高，潤滑作用下降，甚至將滑履軸承燒壞，還會加快袋式除塵器布袋的老化等。1、研磨體級配不合理，導致磨內(nèi)溫度升高照搬國內(nèi)水泥磨的配球經(jīng)驗,是造成出磨水泥溫度過高的原因之一。合理的研磨體級配，有利于提高粉磨效率，磨機一倉主要對物料進行沖擊破碎，和破碎機相比較，球磨機的電能利用率只有1-3%,最高不超過15%,而破碎機可達到30%左右。這樣研磨體在撞擊物料的過程中,大部分的能量是以熱能的形式轉(zhuǎn)化掉了，這部分熱能就成為磨機溫度升高的主要因素，而且一倉磨研磨體作用效果的好壞直接影響到后面各倉研磨效率的發(fā)揮。能否達到預期的效果取決于研磨體的級配參數(shù)合理與否。主要包格的球所占的比例等。特別是對于φ100mm以上大球和φ30mm以下的小球的使用，掌握不準，造成一倉的粉碎效率和二倉的粉磨效率很低，這必然會造成磨機內(nèi)部溫度的升高。國內(nèi)某些水泥廠，使用φ100mm以上大球配球的方案，是基于熟料易磨性好，混合材摻加量高的特點制定的，對沙特SPCC水泥廠卻不適用，所以必須對研磨體的級配做出調(diào)整。2、磨內(nèi)通風效果不良，導致磨機內(nèi)部溫度升高首次性能測試失敗的另一個原因是，片面追求水泥的細度，減少了磨內(nèi)通風，那么,磨內(nèi)通風對磨內(nèi)溫度由哪些影響呢?磨內(nèi)通風，可以把磨機內(nèi)的微細粉料及時帶走，減少因微細粉料的緩沖作用而造成的粉磨效率降低，同時可以有效的防止了過粉磨、粘球現(xiàn)象的發(fā)生，提高了粉磨效率，從而降低了磨機溫片面追求水泥的細度，采用小風量的控制手段，造成過粉磨現(xiàn)象，測試過程中細度一度達到380m2/kg,這也是造成出磨水泥溫度升高的因素之一,出磨水泥出現(xiàn)了假凝,水泥結塊等現(xiàn)象。另外,磨尾密封卸料裝置的密封效果對磨內(nèi)通風有很大的影響，首次性能測試，由于磨機卸料口密封裝置密封效果不好，一部分外部氣體會進入除塵系統(tǒng)，嚴重影響了磨內(nèi)通風，必須對磨機卸料口密封裝置進行改造，確保能起到良好的密封效果。3、磨內(nèi)噴水不穩(wěn)定，霧化效果不良，造成磨機內(nèi)部溫度升高磨機在對熟料、石膏、混合材粉磨成水泥的過程中，會產(chǎn)生大量的熱，致使磨機溫度升高，大型磨機一般通過向磨機筒體淋水或向磨內(nèi)噴水的方法，借助水的蒸發(fā)，將大部分的熱量帶走。向磨機筒體淋水，可降低磨機出料溫度30℃左右，但這種方法易造成磨機筒體的腐蝕，對昂貴的磨機來講，真是得不償失，特別是對于熱帶沙漠這樣的高溫、缺水地區(qū)，更不劃算。向磨機內(nèi)部噴水不失為一種有效的方法，將一定量的水，用壓縮空氣，通過噴嘴噴入磨內(nèi)，水通過噴嘴很快霧化，由于磨機內(nèi)部溫度高達110℃左右，水霧很快氣化，并帶走大量的熱量，達到降低磨機該廠水泥磨首次性能測試時，水泥磨DCS控制系統(tǒng)沒有完善，磨機噴水量只能通過現(xiàn)場進行操作，中控室沒有流量顯示，也沒有控制按鈕，致使噴水量很難掌握。同時，由于一倉噴嘴安裝時間過長,表面損壞,霧化效果不好,磨內(nèi)粉磨狀態(tài)嚴重惡化，因此必須對噴水系統(tǒng)進行改造。良好的霧化效果，是磨內(nèi)噴水的關鍵，水量過多和霧化效果不好，會增加磨內(nèi)物料的含水量，導致物料粘球、堵塞篦板，致使粉磨狀態(tài)惡化，嚴重的還會發(fā)生鑄磨的現(xiàn)象，因此磨內(nèi)噴水一定要控制好。根據(jù)經(jīng)驗，噴水量一般控制在磨機水泥產(chǎn)量的1%以下，可有效降低水泥溫度10-20℃。4、入磨熟料溫度過高，導致磨機內(nèi)部溫度升高SPCC水泥廠，地處高溫高熱的熱帶沙漠地區(qū)，熟料出篦冷機的溫度已達115℃,然后直接入熟料庫儲存，在高溫下，熟料溫度很難自然冷卻，造成熟料入磨溫度偏高。首次性能測試過程中，熟料入磨溫度有時達到90℃。這樣高的物料溫度，使得磨機粉磨效率降低，磨內(nèi)溫度升高。不解決這個問題，水泥磨的測試是很難通過的,出磨水泥溫度很難達到低于105℃的合同要求。如何降低磨內(nèi)溫度呢?根據(jù)上面的分析，我們從優(yōu)化研磨體級配，加大磨內(nèi)通風，改善磨內(nèi)噴水效果，改變熟料儲存方式幾個方面入手，采取了如下的措施。四、降低磨內(nèi)溫度的措施球磨機研磨體級配,包括確定球徑大小和裝載量多少兩個方面。理論上，研磨體最大球徑Bmax按照下式計算：Bmax為最大球徑(mm),d為磨機喂料的最大粒度(mm)。經(jīng)測定該廠熟料最大粒徑為35mm,代入公式：根據(jù)水泥磨下靠取整的原則，確定研磨體最大球徑為研磨體裝載量WB按照下式計算：φ-—磨內(nèi)研磨體填充率，該磨機基本技術參數(shù)如下：研磨體容重y=4.50設計研磨體裝載量：480噸估算平均填充率：根據(jù)研磨體裝載的一般原則，前倉填充率小于后艙，取第一第二倉φ2=0.4確定各倉研磨體級數(shù)及裝載比例：第一倉4級，根據(jù)“兩頭小，中間大”的原則確定：第二倉5級，根據(jù)水泥的粒度分布確定：第一倉裝載量：第二倉裝載量：由各倉研磨體確定的比例計算各倉研磨體的重量：第一倉級配4級：φ90-23.385噸，φ80-54.25噸，φ70-54.25噸，中60-23.385噸第二倉級配6級：φ60-20.349噸，φ50-29.07噸，φ70-37.791噸，φ30-37.791噸，φ25-72.675噸，φ20-101.745噸各倉研磨體的級配及裝載量的理論值計算出來后,實際裝載時，還要根據(jù)情況作出調(diào)整，該廠實際裝載情況見表1-表4所示。具體的裝載原則是：(1)根據(jù)入磨物料的粒度、硬度、易磨性及產(chǎn)品細度要求調(diào)整級配。(2)研磨體的裝載要分批次循序漸進，并保留一定的余量共調(diào)整使用。針對出磨水泥溫度偏高的問題，我們采取對研磨體“減大加就是在一倉減少直徑90mm以上大球加入量，在二倉增加直徑30mm以下小球的加入量。研磨體級配受入磨物料的粒度，熟料的易磨性的影響，并對水泥的顆粒級配產(chǎn)生影響,優(yōu)化研磨體級配要綜合考慮這兩個方SPCC水泥廠生產(chǎn)的熟料，由于采用高鐵配方，熟料中的鐵相固溶體含量高，熟料易磨性差，對二倉研磨體級配要求高，另外，水泥配料加入混合材，熟料90%+石膏4%+石灰石混合材6%?；谝陨咸攸c的分析，磨機研磨體級配方案中，磨機一倉去除了直徑100mm以上的大球，磨機二倉增加直徑20mm的采用分批分次加球的方法，通過檢測水泥的顆粒級配，不斷調(diào)整研磨體級配，使生產(chǎn)的水泥具有最佳的顆粒級配。具體加球方案見下表。從上面表格可以看出，加球方案遵循循序漸進的原則，根據(jù)調(diào)試過程中的參數(shù)，不斷調(diào)整加球方案。前三次加球方案基本一致，去除直徑100mm以上的大球，一倉加球量滿足正態(tài)分布，使物料進入二倉(研磨倉)后，獲得較好的粒度分布，二倉增加直徑20mm的小球量，使水泥的細粉顆粒(小于10μm)增加，提高水泥的水化性能。第四次加球做了明顯的調(diào)整，此次調(diào)整充分考慮了水泥細度和顆粒級配的要求。增加二倉的加球量，二倉的加球量是一倉加球量的3.3倍，遠高于前三次的1.84倍；降低了一倉的平均球徑由原來的74.6mm降為72.0mm,增加了二倉的平均球徑，2008年1月12日進行的第二次性能測試結果證明，經(jīng)過這樣的調(diào)整，磨機的粉磨效率得到提高，臺時產(chǎn)量達到170t/h,比設計能力提高13.3%;水泥細度380m2/kg,比設計要求提高8.5%;水泥的粒度分析發(fā)現(xiàn)，<10μm的顆粒占到10%,3-30μm的顆粒占到55%,這些顆粒對水泥的水化起到關鍵的測試結果還說明，這樣的顆粒級配是合理的，能夠提高磨機的粉磨效率，達到降低磨內(nèi)溫度的目的。2、加強磨內(nèi)通風，降低磨內(nèi)溫度第二次性能測試，對出磨氣體的壓力作了調(diào)整，出磨氣體壓力由-1164Pa降為-1213Pa,增大磨內(nèi)負壓,加強了磨內(nèi)通風，出磨水泥溫度由110℃降為107℃。磨內(nèi)通風由一臺法國Flakt公司生產(chǎn)的除塵風機，和一臺脈沖袋式收塵器完成，除塵風機設計處理風量74750m3/h,風壓4500Pa,脈沖袋式收塵器設計處理能力65000m3/h,入口氣體含塵濃度E200g/m3,出口氣體含塵濃度<30mg/Nm3。完善磨尾密封卸料裝置，確保密封效果良好，盡量減少外部空氣通過密封裝置進入磨內(nèi)通風系統(tǒng)。3、改善磨內(nèi)噴水的霧化效果，降低磨內(nèi)溫度(1)安裝了德國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴嘴，改善了噴水的霧化效果。(2)在磨機一倉安裝噴水裝置。國內(nèi)水泥的粉磨，一倉噴水的并不多，主要是害怕隔倉板出料小孔被堵，但只要對噴水量做到實時監(jiān)測和控制，配合磨內(nèi)良好的通風，該問題可以解決。(3)對流量的實時控制作了更好的完善。在管道上安裝流安裝控制閥，并在中控室畫面上設置控制按鈕，顯示實時的流量，對流量做到實時調(diào)節(jié)。經(jīng)過上述改進，確保了磨內(nèi)噴水的安全，對改善粉磨環(huán)境,提高粉磨效率，降低出磨水泥的溫度，起到較好的作用。1#水泥磨在調(diào)試過程中，設兩臺磨內(nèi)噴水泵，一臺處于工作狀態(tài)，另一臺備用，高壓空氣由設在粉磨車間旁的高壓儲氣罐提供，冷卻水通過管道，經(jīng)噴嘴，在高壓空氣作用下，向磨機一4、延長熟料儲存時間，改變熟料儲存方式，降低熟料溫度首次性能測試熟料溫度偏高,入磨熟料溫度達到80-90℃,分析原因后發(fā)現(xiàn)，熟料出篦式冷卻機的溫度為115℃,這些熟料經(jīng)傾斜式鏈斗提升機,直接入水泥庫儲存(設計儲存能力15000噸),在高溫環(huán)境下，熟料很難在短時間冷卻，針對這個問題，第二次性能測試采取如下措施：(1)延長熟料的儲存時間，該廠共有三個熟料儲存庫，每個庫設計儲存能力為15000噸，熟料的生產(chǎn)能力為5000噸/日，儲存周期達到9天，熟料卸料時，采用先來先走的方式，總是從最早儲存的庫開始，以確保熟料在庫中存儲時間是最長的，這樣可以有效的降低熟料的入磨溫度。(2)改變熟料的存儲方式，該廠另設有20000噸儲量的熟料方形堆場，方形堆場是開放式結構，四周開放，只設有鋼架結構的頂棚,便于熟料的