浅谈原料立磨的选粉与操作

浅谈原料立磨的选粉与操作

范业斌

摘要  立磨生料200μm的筛余中硅铁质辅料占比大，总筛余量得不到较好的控制，严重影响熟料的煅烧质量。这是维护工作重磨辊磨盘轻视选粉机的结果。建立在新型耐磨材料、科学的流体计算与结构设计基础上的高效低阻型选粉机，不仅能有效分级合格生料，还能降低磨机微粒过粉磨现象，进而提高磨机产量，降低能耗。立磨的运行要根据回转窑的具体运行状态实时调整，操作员要细观察、多分析、勤调整；要扎实学习、正确判断、调整果断。

关键词 原料 立磨 选粉 操作

0 引言

  立磨在我国的应用开始于上个世纪四十年代末，用于白水泥厂的生料粉磨，六十年代起有一些小水泥厂开始使用小型立磨磨制生料，七十年代末国内在预热器窑工艺上开始发展窑外分解工艺，并开始重视立磨粉磨生料的研究开发工作。八十年代初，天津水泥工业设计院开发出了TKM系列立磨，其中TKM25的产能达到了80t/h；合肥设计院研究开发出了HRM系列立磨；1985年沈阳重型机器厂从德国引进2000t/d以下的MPS立磨制造技术，其中MLS4531为其代表作。九十年代以后立磨生产技术在我国得到了突飞猛进式的发展，如今立磨生产从大型化和超大型化的发展方向已演变为以结构设计更趋于合理、功能更加趋于完善的方向发展，形成了第三代立磨。第三代立磨的选粉功能、碾磨效率、耐磨性、节能措施、控制水平都得到了极大的提升，在水泥生产中发挥了不可替代的作用，同时也促进了预分解窑水泥生产技术的高速发展。如何管好、用好、维护好立磨，直接影响着水泥企业的生产发展和经济效益。现在水泥厂普遍采用的立磨类型很多，结构功能也各有特色，但基本结构大同小异，它们都具有传动装置、磨盘、磨辊、喷口环、液压加载装置、选粉分离装置、润滑系统、控制系统、机壳等，其工作原理也基本相同。

  立磨是一个很大的课题，涉及的技术层面非常宽泛，本文仅对于立磨的选粉新技术和日常操作做一个浅显的分析探讨。

1 选粉

  在立磨粉磨生料的生产过程中，生料的物理指标控制主要由选粉机完成，磨机粉磨产生的合格生料粉体及时地被选粉机分离出来输送出磨机，这对于提高磨机粉磨效率、增加产量至关重要。效率的提高、产量的增加就意味着经济效益的提升。选粉技术的发展方向就是，提高选粉效率、提升分级能力，增强耐磨性，降低电能消耗来实现高效率选粉，进而提升磨机的工作效率，实现经济效益最大化。目前我国水泥生产中生料粉磨过程立磨使用率已经达到了88%以上。其中90%以上的现役立磨为五年前的立磨制造技术，绝大部分立磨年代更为久远。这些立磨的选粉机随着使用年限的不断增加而磨损严重，修复不及时、不科学、不合理，严重影响立磨的正常运行。很多水泥厂家的磨机很难达到设计产量，产品指标控制困难，尤其是硅铁质辅料在200μm的筛余中占有绝大的比例而且总筛余量得不到较好的控制，严重影响熟料的煅烧质量。究其主要原因，就是把立磨的维护重点都集中放在了磨辊、磨盘的磨损修复上了，对于选粉机的维护却没有得到足够的重视。磨辊、磨盘修复恢复了研磨能力，但磨机作为一个整体，选粉机肩负了极为重要的作用，作为磨机生产任务最后一道关口，它的有效工作才能实现磨机在生料粉磨中的最大功效。

  新选粉技术以高效低阻型选粉机为代表，其实质是：通过采用新型耐磨材料实现更加优良的抵抗气、粉混合体对结构件的冲涮能力，增加选粉机使用寿命；通过科学的流体计算与结构设计加大通风面积降低选粉阻力，提高合格品通过性能，实现节能降耗；通过对结构件的合理设计提高分离效率，实现对产品的不同细度要求，并且合理分级生料级配，为熟料煅烧提供优质生料；通过对原料立磨上壳体空间的有效利用包括选粉机转子叶片、导风叶片的合理角度分布以及结构设计实现大颗粒（非合格颗粒）的动能强制降低，促进其有效返回粉磨区域重新粉磨，而合格产品有二次或者三次飘选的机会，提升合格产品的一次选出效率；实现有效分级合格生料，更为合理的降低磨机微粒过粉磨情况进而提高磨机产量。立磨新选粉技术是最近二、三年刚兴起的深度粉体研究课目，随着新选粉技术研究与实践的不断开展，其在立磨上的使用和发展中必将发挥巨大的作用。目前，水泥生产企业立磨应用广泛，为了提高粉磨效率增加经济效益，对新选粉技术的需求十分迫切。2020年，辽宁辽阳山水水泥有限公司、山东沂水山水有限公司、陕西尧柏实丰水泥有限公司等企业先后采用我公司的高效低阻选粉技术，并配合磨机磨盘、磨辊修复，收效明显。产量在原有的基础上均提高了20 t/h以上。生料200μm筛余指标稳定在1.0%以下，系统压损降低，实现了生料的优质、低耗、高产。

  图1给出了陕西尧柏实丰水泥有限公司规格配置完全相同的A、B生料立磨系统运行时的中控画面，画面上部展示的A生料立磨系统已采用高效低阻型选粉机技术完成改造，B生料立磨系统暂未实施。从图1可知，A磨喂料量为260.1t/d，立磨本体压差5585Pa；B磨喂料量为212.1t/d，立磨本体压差5996Pa。

图1 规格配置完全相同的A、B生料立磨系统运行时的中控画面

2 操作

  预分解窑工艺的水泥生产，工艺操作是一个非常重要的环节，对于节能、提质、提产、增效十分重要，大部分水泥生产企业也很重视中控操作人员的培训和教育，提升操作技能，以更好地发挥预分解窑工艺的技术优势。立磨的操作要基于对立磨本身以及整个生料粉磨系统设备的理解，包括设备的工作原理、结构形式和特性等，都要有全面的认知和理解。例如：风机的操作，如何使大型风机在最短的时间内调整到合适的转速或者合适的风量且不违背风机的安全操作规程，达到设备安全运行，就是值得思考的问题。不同的企业对此都作了详细的规定，操作人员在操作中也在遵守这些规程，关键是规程的制定要科学合理，在保证系统设备和电网安全的前提下，开启风门或者提高频率调整转速的过程时间越短越好，降低设备的空运转率。喂料过程也是这样，加料达到标准状态的过程也是如此，使系统在尽可能短的时间内实现标况稳定运行。在生料系统运行的过程中，如果发生了异常状况，例如：突然断料，就要及时调节热风阀门，甚至关断热风来源，保证磨机安全以及磨后配套设备的安全。再如，磨机剧烈振动所采取的果断措施即是极速停磨，迅速调整各个风门到合适的开度甚至关闭风门，保证磨机系统设备安全以及最大可能地减小对相关联系统的影响。这就是立磨系统操作中常提到的“快”、“准”、“稳”，是对一个合格立磨操作者的基本要求。生料生产在水泥生产中大部分时间是窑磨联动运行，这样可以充分利用窑尾余热气体作为原料烘干热源。大多情况下，立磨的运行并非单独进行，要根据窑的具体运行状态实时调整，才可以达到最佳的运行效果。关于水泥厂原料立磨的操作要点笔者总结如下。

2.1 细观察 多分析 勤调整

  所谓细观察就是对立磨的一切相关参数的仔细观察，包括设备本身状态参数：电机功率、轴承温度、研磨压力、旋风筒阻力、收尘器压差、外循环电流、供料输送电流，各个油箱温度、压力等等；系统运行状态参数：入磨、出磨气体温度、风机转速，选粉机电流及转速、系统各部位压力参数、磨机内部压差参数、成品输送电流等等。在水泥生产中水泥企业中控室都按照不同的时间频率要求操作员对于一些关键的数据进行记录的目的就在于此。一个优秀的操作员不仅要在规定的时间段记录这些参数，更重要的是在不同的工况下随时观察相关参数的变化，对于这些变化进行科学地分析得出正确的结论，进而指导下一步的操作调整方向，及时调整，使系统在极佳的状态下运行。例如：磨机在进出口温度都有不同程度的升高（且不超过允许的最高温度范围）的情况下，绝大部分操作员采取不予调整的态度应对，当然这不会造成什么大的影响，甚至还可以稳定运行一个阶段，但这种做法是不可取的。众所周知，立磨的成品颗粒是靠气体以一定速度携带出磨机的，当进、出口气体温度都有所升高时，就意味着气体密度有所降低，要知道不同密度的气体携带物料颗粒的能力是不同的，温度升高，气体的密度就会降低，携带物料的能力就会减弱。如果不予适当的调节，成品细度会慢慢地变小，部分合格且接近上线的物料会被遗落，积少成多，在一段不长的时间里，磨机的工况就会产生变化，磨内压力会逐渐增加，磨机功率也会逐步加大，外循环量加大，进而导致减少喂料。这个时候，操作上不得不降低供风温度，以形成一个新的平衡工况，而这个新的工况就会牺牲一些台时产量。遇到这种情况的正确做法是，适当地增加喂料量，首先稳定磨机出口温度，观察系统主要参数的变化，微量调低选粉机转速，在磨机功率以及外循环功率允许的情况下稳定工况，实现产量的提高而不是产量的降低。这是精细操作的体现，要基于对于相关知识的挖掘与实践应用。

2.2 扎实学习 正确判断 调整果断

  立磨的精细操作要基于操作员勤奋的学习，对粉磨知识的学习可以深入地理解磨机的工作原理，熟悉运行状态，在设备运行工程中可以形象地想象出磨机的实时工作状态。磨机及生料系统在一个优秀的操作员眼里就好像一个透明体，不同工况条件下磨机的内部状态乃至整个系统内部的工作状态都会通过不同的参数变化，以形象生动的画面呈现在操作员的脑海里。操作员要达到这个境界，离不开持续不断的理论学习，离不开对于设备原理的深入研究，离不开对于相关知识理论层面的拓展结合。例如，生产过程中磨机的振动比较大，这一现象产生原因会有很多：磨内进入杂物，诸如硬质大块卵石或者铁块；供料系统离析严重；喷水养护料层突然断水等等。很多原因都会造成磨机振动加大。但究竟是哪一种原因所导致，就需要正确合理地判断，不同的判断下采取的控制方式截然不同。如果是排除了其他原因，确定为铁块造成了磨机振动，就要及时停机检查处理，若是其他情况引起的振动，大多情况下都是可以通过操作调整解决掉的。所以说，要保证磨机的稳定运行，离不开对异常情况产生原因的正确判断。

3 结束语

  综上所述，建立在新型耐磨材料、科学的流体计算与结构设计基础上的高效低阻型选粉机，不仅能有效分级合格生料，还能降低磨机微粒过粉磨现象，降低系统阻力，进而提高磨机产量，降低能耗。生料的优质、高产、低消耗，还离不开立磨操作员的精心操作与控制。