從工廠生產(chǎn)看水泥生料立磨系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　從工廠生產(chǎn)看水泥生料立磨系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　摘要： </b></p><p>　　水泥生料立磨系統(tǒng)是目前新建水泥生產(chǎn)線的首選，筆者從事設(shè)計院的設(shè)計工作多年，發(fā)現(xiàn)很多生產(chǎn)線的生料立磨系統(tǒng)工藝設(shè)計不盡合理，不能低耗、高效的運行，甚至影響到了正常生產(chǎn)。因此，需要引起設(shè)計人員重視。本文就這一系統(tǒng)的工藝設(shè)計談?wù)勛约旱囊恍┛捶ā?<

2、/p><p>　　關(guān)鍵詞：生料立磨、設(shè)計、選型 </p><p>　　中圖分類號：S611文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　1.工藝流程 </b></p><p>　　1.1雙風機系統(tǒng)與三風機系統(tǒng) </p><p>　　雙風機系統(tǒng)流程簡單，電耗低，徐振寧等計算表明，雙風機系統(tǒng)

3、窯磨聯(lián)合運行比三風機系統(tǒng)電耗降低2-3kwh/t生料，筆者參加過三條雙風機系統(tǒng)調(diào)試服務(wù)，幾個工廠運行參數(shù)如表1： </p><p>　　表1 三個工廠電耗統(tǒng)計 </p><p>　　注：由于生料系統(tǒng)各工廠系統(tǒng)電耗統(tǒng)計區(qū)域劃分不同，可能有一定差異 </p><p>　　以上三條生產(chǎn)線的生料系統(tǒng)和熟料綜合電耗并不理想，在生產(chǎn)管理較好的WL廠運行指標達不到國內(nèi)同類型生產(chǎn)線

4、的平均水平，主要是因為物料特性、海拔較高等原因，和工廠的流程選擇也有較大關(guān)系。 </p><p>　　電耗偏高原因分析： </p><p>　　1、磨機產(chǎn)量相對窯偏低時，需進行窯停磨開作業(yè)；磨機產(chǎn)量相對窯偏高時，需進行窯開磨停作業(yè)；磨機長期故障與生料庫料位低時亦需進行停窯作業(yè)。這些情況均會造成窯尾排風機小馬拉大車的現(xiàn)象。 </p><p>　　2、窯尾收塵器進口負壓

5、在9000-10000Pa，整個系統(tǒng)高負壓操作，容易造成系統(tǒng)漏風。系統(tǒng)漏風對窯尾風機處理風量影響大，而系統(tǒng)漏風嚴重恰是國內(nèi)大部分廠家的共性問題，熱工標定標明，國內(nèi)幾乎所有雙風機生料粉磨系統(tǒng)漏風系統(tǒng)都大于10%，甚至有的生產(chǎn)線達到20%。 </p><p>　　筆者認為，設(shè)計者應(yīng)該充分考慮工廠投資理念、設(shè)備裝備水平、管理水平和工廠主機設(shè)備能力以確定系統(tǒng)是否采用雙風機系統(tǒng)，否則將弄巧成拙。 </p>&

6、lt;p>　　1.2外排流程的設(shè)計 </p><p>　　山東JS水泥調(diào)試期間，該廠的“廢棄料”堆積如山，短短兩個月試生產(chǎn)，廢棄料就達上千噸，同樣的情況在很多生產(chǎn)線都有出現(xiàn)。我們通過流程分析，這些“廢料”并不全是真正的廢料，流程設(shè)計的不合理將會導(dǎo)致排料的增加。如此，現(xiàn)場操作維護難度將加大，生產(chǎn)成本會無謂的增加。圖1是具有代表性三種不同流程設(shè)計： </p><p>　　圖1 三種外排工

7、藝流程 </p><p>　　流程1，來自配料站物料和循環(huán)斗提回料混合后入三通閥，當金屬探測儀探測到有金屬信號時排入廢渣倉，由廢渣倉排出系統(tǒng)。排出系統(tǒng)的物料包括含金屬物料、金屬探測儀工作不可靠導(dǎo)致三通誤動作排出的物料和立磨開停機三通動作打出的物料；山東JS水泥采用了流程1，不同的是其排渣皮帶上漏設(shè)除鐵器，而且入磨皮帶由于位置偏緊，除鐵器設(shè)置在提升機排料口之前，從磨機和提升機排出的金屬根本沒有經(jīng)過除鐵器，開停磨外排

8、料也被排出系統(tǒng)，所以排渣量格外大。 </p><p>　　流程2，來自配料站物料和循環(huán)斗提回料混合后入三通閥，當金屬探測儀探測到有金屬信號時排入廢渣倉后，再經(jīng)一遍除鐵，重新進入外循環(huán)斗提，如仍然探測到有金屬信號，即排出系統(tǒng)。排除系統(tǒng)的物料是經(jīng)金屬探測儀兩次確認含金屬的物料或兩道金屬探測儀均工作失誤排出的廢料。 </p><p>　　流程3，來自配料站物料和循環(huán)斗提回料混合后入三通閥，當金屬

9、探測儀探測到有金屬信號時排入廢渣倉，然后排出系統(tǒng)，同流程1不同的是，開停磨時，排渣斗提回料可以通過三通排入緩沖倉，然后重新入磨。排出系統(tǒng)的物料包括含金屬物料、金屬探測儀工作不可靠導(dǎo)致三通誤動作排出的物料。 </p><p>　　不難看出流程1排渣量最大，而且有許多錯誤的“廢棄料”排出；流程2排出廢料最少，而且可靠系數(shù)較高；流程3排出廢料量理論上與流程2相當，但可能會有因單個金屬探測儀失誤時排出更多的物料。如果把流

10、程3入磨三通的外排料接入緩沖倉，其工作可靠性會更高，理論上是最佳的流程。 </p><p>　　因此，設(shè)計人員在設(shè)計外循環(huán)系統(tǒng)時，不但要考慮立磨的保護，而且也要注意通過更好的流程設(shè)計來降低廢棄料的量，以確保操作可靠、效益最好。 </p><p>　　1.3 立磨熱風閥的設(shè)計 </p><p>　　磨機故障時需要進磨檢查，許多工廠在窯開磨停時，對磨進行檢修。此時，磨機

11、內(nèi)負壓很大，磨內(nèi)溫度很難降下來，而且粉塵飛揚，作業(yè)環(huán)境很差。究其原因，除中控操作員調(diào)整不當外，主要是磨機進、出口閥門鎖風不嚴造成的。磨機進、出口各處閥門設(shè)計一般采用電動百葉閥，而百葉窗式的閥門泄漏率是最高的，加工好的在2%左右，很多都在5%以上，一般都達不到設(shè)計院1.5%的要求。如果尾排風機一旦跳停，就會造成磨內(nèi)正壓，使磨內(nèi)檢修變成一項危險作業(yè)。在磨機進口熱風閥的設(shè)計上，要充分考慮窯開磨停狀態(tài)下的磨機檢修作業(yè)，可在熱風百葉閥前再加一道電

12、動高溫插板閥，窯磨聯(lián)合作業(yè)時插板閥常開，通過調(diào)整百葉閥開度來調(diào)整入磨風量；當進行磨內(nèi)檢修作業(yè)時，該閥關(guān)閉，把磨系統(tǒng)和窯尾廢氣處理系統(tǒng)隔斷，成為兩個獨立系統(tǒng)，使磨內(nèi)作業(yè)環(huán)境變得輕松。目前，許多生產(chǎn)線采用了該設(shè)計，取的了很好的效果。 </p><p><b>　　2.立磨的選型 </b></p><p><b>　　2.1規(guī)格的選型 </b><

13、/p><p>　　磨機規(guī)格選型是否合適，跟生產(chǎn)線經(jīng)濟效益是直接掛鉤的。比如，有些生產(chǎn)線因為前期取樣沒有代表性，導(dǎo)致立磨選型不適；有些生產(chǎn)線所在區(qū)域執(zhí)行峰谷分時電價，因選型偏小，不能合理避峰，造成生產(chǎn)成本增加。因此，立磨的規(guī)格確認需要引起設(shè)計人員的重視。 </p><p>　　以某歐洲公司供貨的磨機為例：磨盤直徑5000mm與 4750mm的兩臺磨機，價格相差390萬元（含國內(nèi)分交），系統(tǒng)設(shè)備總

14、重量增加75噸，氣體管路系統(tǒng)和附屬設(shè)備規(guī)格幾乎不需改變，總投資增加約在500萬元。但生產(chǎn)采用規(guī)格略大的磨機，可以保證生料庫的高庫位，生料均化效果好，熟料質(zhì)量也可以得到保證。浙江CS水泥生產(chǎn)線窯最大喂料量400噸，采用的生料立磨設(shè)計產(chǎn)量保證值為450t/h，實際產(chǎn)量能達到480 t/h（均為磨損前期），該磨機83%的運轉(zhuǎn)率就可以滿足窯100%運轉(zhuǎn)的生料供應(yīng)，以小時產(chǎn)量440噸計算，每年運行310天，每天避峰3個小時，避峰率80%，平峰電價

15、差額0.35元/kwh，（峰/平/谷電價分別是1.11/0.76/0.38元/kwh） </p><p>　　噸生料電耗21kwh計，則每年可節(jié)約成本 </p><p>　　440×3×21×0.35×310×80%÷10000=241萬元， </p><p>　　僅按避峰節(jié)電算，2年即可收回因加大規(guī)格增加

16、的投資，而且生料庫可以經(jīng)常保持在高料位，均化效果好，熟料質(zhì)量明顯提高，取得了較好經(jīng)濟效益。 </p><p>　　立磨規(guī)格的選型正確帶來的經(jīng)濟效益是比較明顯的，選型不當造成的損失也是巨大的，充足的生料供應(yīng)是驗證系統(tǒng)設(shè)計的一個條件，設(shè)計院對立磨選型不宜完全依賴于生料磨供貨商，在選型過程中需要做以下工作： </p><p>　?、?在初期為磨機廠家提供實驗樣品時，設(shè)計院要給予跟蹤指導(dǎo)，確保取樣

17、有代表性，以便磨機廠家的選型科學(xué)準確。 </p><p>　?、?國內(nèi)生產(chǎn)線，因提產(chǎn)、超產(chǎn)，其窯系統(tǒng)最大生產(chǎn)能力能達到設(shè)計能力的110%，甚至達到120%，設(shè)計者要根據(jù)窯系統(tǒng)及輔助設(shè)備的選型，合理提出立磨的產(chǎn)量要求。 </p><p>　　③ 根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)情況看，各型磨機的實際產(chǎn)量偏差大小不等，設(shè)計者要根據(jù)立磨供貨商原料實驗報告、類似生產(chǎn)線設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，及時與供貨商溝通并提出建議，以確保磨

18、機選型不致有偏差，從而保證系統(tǒng)生料供應(yīng)充足，窯系統(tǒng)能發(fā)揮最大效能。 </p><p>　　④ 從物料平衡角度和工廠設(shè)備實際運轉(zhuǎn)率考慮，立磨生產(chǎn)能力宜在窯實際最大生產(chǎn)能力的1.1～1.2倍。 </p><p>　?、?對磨機設(shè)計產(chǎn)量偏緊的選型，不妨把磨機或電機放大一個型號。 </p><p>　　2.2 從總平面布置角度考慮 </p><p>

19、　　對場地有限制的項目，如改造項目，不僅要考慮上述的條件，還要對立磨的占地面積給予考慮。四輥磨熱風管道需要從兩側(cè)進風，磨機占地面積相對偏大，熱風管道與管道支架會影響設(shè)備的吊裝和檢修。而三輥磨會相對節(jié)省空間，同樣產(chǎn)量的的三輥磨會比四輥磨節(jié)省約20%占地面積。圖1為同一工廠兩條5000噸生產(chǎn)線相同產(chǎn)量的三輥與四輥立磨的俯視圖，縱向上節(jié)省5.7米，由于磨機結(jié)構(gòu)形式的不同，三輥磨對檢修空間要求不高，只需在電機一側(cè)留足檢修空間，對于占地位置緊張的

20、項目可以起到積極的作用。 </p><p><b>　　3輔助設(shè)備的選型 </b></p><p><b>　　3.1除鐵器 </b></p><p>　　以湖北ZL5000噸生產(chǎn)線為例，該線LM48.4立磨，共配置3臺盤式普通電磁除鐵器，使用過程中發(fā)現(xiàn)，非自卸式的盤式電磁除鐵器清理除鐵器上的廢鐵比較麻煩，須將除鐵器移出皮

21、帶外側(cè)斷電清理，不能在線清理。如果采用價格和工作性能相近的自卸式永磁除鐵器，則有較多的優(yōu)勢。表2為兩種除鐵器的價格比較。 </p><p>　　表2 兩種除鐵器的價格比較 </p><p>　　兩種除鐵器的磁場感應(yīng)強度均為≥70 Mt（懸掛高度為300mm時）,可有效吸起重量0.1-35kg </p><p>　　自卸式永磁除鐵器一般不啟動，只有在崗位工巡檢發(fā)現(xiàn)除鐵

22、器吸鐵較多時現(xiàn)場點動排除，2.2kw的排鐵皮帶每天驅(qū)動1-2次即可，每次運行不超過1分鐘，電力消耗幾乎為零，按年運轉(zhuǎn)率80%、電力0.6元/kwh計算，每年耗電約85000kw，折合人民幣5.1萬元，而且可以在線清理，不會因為設(shè)備沒有啟動而導(dǎo)致設(shè)備運行把鐵件帶入磨內(nèi)，該設(shè)備的運行可以不接入中控DCS系統(tǒng)，由現(xiàn)場控制即可。 </p><p>　　故立磨系統(tǒng)除鐵器設(shè)計以采用自卸式除鐵器為佳，從節(jié)能降耗角度考慮宜采用永

23、磁除鐵器。 </p><p>　　3.2喂料裝置的選型 </p><p>　　立磨的喂料裝置主要有液壓式三道鎖風閥和回轉(zhuǎn)鎖風閥兩種。 </p><p>　　液壓式三道鎖風閥的液壓傳動、電控系統(tǒng)復(fù)雜，故障率較高，維護工作量大，容易磨損造成漏風，且閥板磨損后鎖風效果變差。由于該處負壓較大，漏風量很大，對生料磨的產(chǎn)量和單位電耗影響明顯。當某個閘門在關(guān)閉時卡料就會失去鎖風作

24、用，導(dǎo)致系統(tǒng)差壓和磨機入口負壓急劇下降，使磨機產(chǎn)量降低，排渣口吐渣量大，嚴重時磨機無法運行。三道鎖風閥的優(yōu)點是防堵能力好，在實際使用中幾乎不會因料粘出現(xiàn)堵料現(xiàn)象。大型回轉(zhuǎn)鎖風閥使用故障率低，鎖風效果好，得到了廣泛應(yīng)用，但也有不足之處：由于其自身結(jié)構(gòu)的原因，在物料水分高時，葉片內(nèi)容易集料，當集料嚴重時甚至造成通過量不足，運行電流偏高，直至卡料引起設(shè)備跳停。設(shè)備設(shè)計一般在側(cè)端蓋和葉片中心接入熱風對其部件進行加熱，但從現(xiàn)場運行看，實際效果并不

25、象設(shè)備廠家宣傳的那樣有效，有些工廠甚至采用了機械式雙道重錘翻板閥來代替回轉(zhuǎn)鎖風閥以解決堵料問題。 </p><p>　　目前大型生料磨一般都傾向于配置回轉(zhuǎn)鎖風閥作為鎖風裝置， 而且如果業(yè)主不對喂料裝置提出要求，磨機廠家會提供其習慣使用的喂料裝置，而不是根據(jù)項目的物料情況進行選擇。筆者認為2500噸及以上級生產(chǎn)線配套的生料磨采用葉輪直徑較大的回轉(zhuǎn)鎖風閥較好，對2500噸生產(chǎn)線配套生料磨如果采用粘土和含土量較大的石灰

26、石作為原料時，特別是在南方濕熱多雨地區(qū)，宜采用三道鎖風閥。設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實際情況，在為業(yè)主提供招標技術(shù)文本時，明確提出要求或給予警示。 </p><p>　　3.3對廢渣倉外排皮帶選型的建議 </p><p>　　常見的廢渣倉排渣設(shè)計一般是通過皮帶機把排渣排入循環(huán)斗提，排渣由崗位工通過排渣倉下的棒閘控制，排渣量很難控制，排渣量偏大時會導(dǎo)致磨機振動跳?；蛘咂渌收习l(fā)生。 <

27、/p><p>　　設(shè)計時排渣裝置宜采用有計量功能的皮帶機或者皮帶秤，這樣可以根據(jù)外循環(huán)斗提負荷大小，調(diào)整排渣速度，也可以在磨內(nèi)料層較薄時，通過增加皮帶稱的給料量來調(diào)整，短時間就可以把磨內(nèi)料層調(diào)整到位。 </p><p><b>　　3.4冷風閥 </b></p><p>　　在窯尾收塵器和磨機進口設(shè)有冷風閥，以便在突發(fā)狀態(tài)下開啟，對設(shè)備進行保護。國

28、內(nèi)生產(chǎn)線一般設(shè)計采用百葉閥，如前述，百葉閥泄漏率比較高，有些項目采用百葉閥，肉眼都可以觀察到其關(guān)閉不嚴，站在冷風閥附近就能明顯感覺到負壓很大，這些漏風往往不能引起業(yè)主的注意，系統(tǒng)漏風對立磨運行造成的影響在此不在論述。筆者建議，立磨系統(tǒng)冷風閥宜采用密封性能相對較好的電動蝶閥為宜。 </p><p>　　3.5外循環(huán)設(shè)備的選型 </p><p>　　目前各立磨廠家提供的流程均采用物料外循環(huán)系統(tǒng)

29、，以達到進一步節(jié)電的目的。 </p><p>　　3.5.1吐渣口和吐渣循環(huán)斗提的連接設(shè)備 </p><p>　　部分磨機排渣斗提可以就近布置，排渣溜子和排渣斗提可以直連。大部分的磨機二者的連接一般需要借助其他輸送設(shè)備，可選用的設(shè)備主要有皮帶輸送機和振動給料機兩種。 </p><p>　　振動給料機占地面積小，布置簡單，在輸送排渣的同時具有鎖風的作用，但該設(shè)備是密封

30、輸送，無法布置除鐵器，噪音大，操作和維護相對麻煩，立磨排渣控制不當時容易壓死，而且振動電機與殼體連接部位需承受高速振動的影響，一旦開裂，焊接后的強度有限，設(shè)備故障率會明顯升高。一些工廠為了防止該設(shè)備殼體振裂，不得不減料或加大磨機用風以降低磨機排渣，影響了設(shè)備產(chǎn)量和系統(tǒng)電耗。皮帶機使用沒有這些弊端，運行平穩(wěn)，操作維護簡單，對下料口沒有鎖風功能的問題，可以通過重錘翻板閥解決，安裝重錘調(diào)整翻板閥，鎖風效果也很好。 </p>&l

31、t;p>　　3.5.2循環(huán)斗提的選型 </p><p>　　生料立磨正常運行吐渣量由立磨廠家提供，以前有高達100-200%的排渣量設(shè)計，目前不多見，不同的磨機吐渣量一般設(shè)計在10-30%不等，該提升機輸送物料為塊狀物料，工作條件惡劣，建議采用適合塊狀物料輸送的板鏈式提升機 </p><p>　　2010年甘肅AD水泥2500t噸生產(chǎn)線排渣提升機因為磨輥加壓故障，提升機過流，由于操作

32、員判斷有誤，導(dǎo)致了提升機減速機殼體開裂，影響生產(chǎn)時間48小時。外循環(huán)斗提電流過高,導(dǎo)致壓死、磨機跳停的現(xiàn)象,此類事故在立磨系統(tǒng)運行中出現(xiàn)比較多。現(xiàn)場人員處理工作量大,也影響了生產(chǎn)，我們經(jīng)常能在水泥技術(shù)類期刊上看到一些關(guān)于如何降低外循環(huán)排渣量的文章，因此，循環(huán)斗提的選型需要引起設(shè)計人員的重視。 </p><p>　　在實際運行過程中，下列情況會對外排量增大： </p><p>　?、儆捎诓僮?/p>

33、上的問題，如磨輥加壓故障、落輥不及時，物料外排量突然增大，操作嚴重失誤時，特別是在調(diào)試期間，操作員對磨機的設(shè)備性能不太熟悉，有可能達到甚至超過喂料量的100%； </p><p>　?、谂旁鼈}放料時，棒閘開度調(diào)節(jié)不當，造成提升機電流瞬間增大； </p><p>　　③破碎機嚴重磨損，石灰石粒度偏大，外循環(huán)的排渣量增大； </p><p>　?、苣ポ佋谀p后期，研磨能

34、力下降，磨外循環(huán)加大。 </p><p>　　前兩個原因排渣會瞬時增大，對提升機的影響較大，立磨廠家只提供正常運行的排渣量，設(shè)計時一般會放大一定系數(shù)進行選型，往往不能達到實際生產(chǎn)的要求，筆者認為設(shè)計須按最極端的情況考慮，外循環(huán)斗提機（包括吐渣口和吐渣循環(huán)斗提的連接設(shè)備）需按100%的排渣量考慮，以確保在磨機本體出現(xiàn)故障時，不至于導(dǎo)致提升機壓死甚至損壞，影響生產(chǎn)。另外，立磨在正常運行排渣量很少，提升機加大規(guī)格會導(dǎo)致

35、電耗的增加，我們可以設(shè)計為變頻調(diào)速形式，以降低設(shè)備運行電耗。 </p><p>　　4電氣設(shè)計的一個細節(jié) </p><p>　　磨機廠家在供貨的同時，一般會同時供應(yīng)控制柜，通常，控制柜對磨機各附屬設(shè)備的電流、溫度、壓力、壓差、油位、油流量等信號全部輸入至現(xiàn)場控制柜PLC進行處理。但在不少項目出現(xiàn)了這種情況，由于選粉機電流、分格輪電流或磨輥軸承溫度未接入DCS系統(tǒng)，中控操作員操作過程比較盲目

36、，不能根據(jù)設(shè)備負荷即時調(diào)整運行參數(shù)，設(shè)備堵料或有隱患時不能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致磨機跳停，有些磨機廠家甚至不為用戶提供磨機料層檢測儀表。因此，設(shè)計院應(yīng)該從方便用戶的角度出發(fā)，在招標文件提供時明確設(shè)備供貨范圍，明確需要接入中控的信號，并要求廠家在控制柜上留足通道，以方便使用者操作維護。 </p><p><b>　　5結(jié)語 </b></p><p>　　立磨系統(tǒng)低耗高效運行，生

37、料供應(yīng)充足，化學(xué)成分均衡穩(wěn)定是評價整條生產(chǎn)線設(shè)計成功與否的一個重要內(nèi)容，設(shè)備選型和流程設(shè)計關(guān)系到整個工廠的技術(shù)經(jīng)濟指標，設(shè)計過程要結(jié)合成功項目的生產(chǎn)情況和設(shè)計項目的實際情況確定方案，審查過程最好能有有實際生產(chǎn)經(jīng)驗的技術(shù)人員參與，以確定最佳的方案，以確保生產(chǎn)可靠，經(jīng)濟合理，使業(yè)主獲得最大的經(jīng)濟效益。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>