輥壓機及其聯(lián)合粉磨系統(tǒng)作為水泥粉磨的主要方案之一已廣泛應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過，,并取得很好的經(jīng)濟和社會效益。輥壓機高產(chǎn)的破碎和粗磨功能與球磨機特別的細磨和良好的產(chǎn)品形態(tài)功能有機地結(jié)合,構(gòu)成了既大幅度降低系統(tǒng)能耗,又保持水泥成品顆粒的球形度,從而保障了水泥產(chǎn)品的性能。然而，輥壓機與球磨機以及配套的中間分選系統(tǒng)如何匹配才能構(gòu)成 的粉磨系統(tǒng)，輥壓機的幾個操作控制項目要注意，目前尚無相對準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型加以分析和設(shè)計，本文試圖通過內(nèi)蒙古冀東水泥有限責(zé)任公司的水泥粉磨系統(tǒng)，對帶氣流分級機的開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)進行分析，并在此基礎(chǔ)上建立穩(wěn)態(tài)的數(shù)學(xué)模型，為今后對同類系統(tǒng)的分析、優(yōu)化提供一種方法。
聯(lián)合粉磨是目前水泥廠應(yīng)用輥壓機水泥粉磨技術(shù)的主要工藝之一。內(nèi)蒙古冀東水泥有限公司5000t/d熟料生產(chǎn)線水泥粉磨采用由合肥水泥研究設(shè)計院開發(fā)的開路擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，該公司采用兩套水泥磨系統(tǒng)，
本文僅對一個系統(tǒng)進行分析，圖1為其工藝流程簡圖。物料在庫底配料后，經(jīng)皮帶輸送機送至進料提升機，皮帶輸送機上方設(shè)有一臺懸掛式電磁除鐵器除去混在物料中的鐵件，以保護輥壓機輥子 損傷。然后再進入氣流分級機，經(jīng)分級后小于0.5mm的細粉直接與粉煤灰混合后入球磨機粉磨，大于0.5mm的顆粒則喂入穩(wěn)流稱重倉，物料在穩(wěn)流稱重倉中混合后，靠自重通過進料裝置的可調(diào)節(jié)兩個斜插板以料柱形式連續(xù)、均勻地喂入輥壓機進行破碎、擠壓，經(jīng)過擠壓后的料餅與新喂入的物料一起再次由進料提升機送入氣流分級機進行分級，粗粉入輥壓機，細粉入球磨機，開路球磨機粉磨后的成品經(jīng)磨尾提升機送入水泥庫中。該系統(tǒng)的主要設(shè)備配置如表1所示。
表1系統(tǒng)主要設(shè)備配置表
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名稱
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型號規(guī)格
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性能與參數(shù)
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| 輥壓機 |
hfcg160-140; !1600×1400mm |
通過能力:670～800t/h; 輥子線速度:1.58m/s; 電機功率:1120×2kw |
| 球磨機 | !4.2×13m,三倉 |
生產(chǎn)能力:175t/h; 轉(zhuǎn)速:15.75r/min; 研磨體裝載量:220t |
| 氣流分級 | vcs3000 |
通過量:900t/h; 選粉風(fēng)量:220000m/h |
分級設(shè)備只有與輥壓機和系統(tǒng)工藝達到 匹配時,才能取得良好的節(jié)能增產(chǎn) 。在這個聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中采用的分級設(shè)備是氣流分級機,通過大量的工程設(shè)計和生產(chǎn)實踐,由氣流分級機和輥壓機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)可以產(chǎn)生很好的節(jié)能增產(chǎn) 。氣流分級機是聯(lián)合粉磨系統(tǒng)普遍采用的一種粗選粉機形式，其分級過程是完全依靠氣體在作90°折向流動過程中進行的，該設(shè)備的主要特點為：
(1)結(jié)構(gòu)簡單，其本身無運動部件及動力裝置，不需配置潤滑、冷卻等傳統(tǒng)輔助設(shè)備，動力消耗體現(xiàn)在風(fēng)機和風(fēng)路循環(huán)系統(tǒng)中；
(2)集分散與分選于一體，且分散能力強,分選效率高，大大提高系統(tǒng)粉磨能力，降低粉磨能耗，對輥壓機的操作和運行十分有利；
(3)耐磨性能好，設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，半成品粒度調(diào)節(jié)靈活。
對于一個連續(xù)粉磨系統(tǒng)來說,物料流處于動態(tài)平衡時的工作狀態(tài)為穩(wěn)定狀態(tài);本文的“穩(wěn)態(tài)模型”即是在這種狀態(tài)下建立的。根據(jù)broadbent和callcott在epstein的基礎(chǔ)上的研究,建立了聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的物料平衡關(guān)系如圖2所示。
表2新喂入物料粒度分布(質(zhì)量分數(shù):%)
| <0.5mm | 0.5～3mm | 3～10mm | 10～15mm |
| 1.6 | 31.2 | 26.5 | 17.3 |
| 15～20mm | 20～25mm | >25mm | ? |
| 8.4 | 5.9 | 9.1 | ? |
綜上所述,可以得出以下幾個結(jié)論：
(1)將系統(tǒng)物料平衡關(guān)系圖稍加變動，即將料倉從分級設(shè)備前移動到輥壓機前，用同樣的分析方法，也可得到氣流分級機后置的輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的流量與粒度關(guān)系，此模型可以成為聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的一種通用模型，作為實際生產(chǎn)中投料的一個依據(jù)；
(2)從圖上可以看出，曲線Ⅰ在系統(tǒng)產(chǎn)量qp約為150t/h處開始趨于平穩(wěn)，小于150t/h的范圍內(nèi)坡度較大，曲線Ⅱ約在125t/h處趨于平穩(wěn)。在本系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)量約為150t/h左右時，采用兩種分級設(shè)備所消耗的電能相差很小，小于150t/h時采用打散分級機較為經(jīng)濟，而大于150t/h時則采用氣流分級機較為經(jīng)濟。在呼市水泥分廠采用的系統(tǒng)中，qp達到了160.9t/h，所以從電耗方面考慮，選擇氣流分級機是合適的；
(3)氣流分級機前置，入輥壓機的物料中細粉量減少，并且使得物料在擠壓之前經(jīng)過氣流分級機和稱重料倉兩次混合，物料均勻度增強，輥壓機的預(yù)粉磨 更顯著，但是，相比氣流分級機后置，由于粗顆粒的大量存在，加劇了氣流分級機的磨損。從其他的工程實踐來看，本人認為，氣流分級機前置或后置對電耗沒有明顯的影響。所以，在實際生產(chǎn)中，廠家應(yīng)該根據(jù)自身情況，選擇合適的設(shè)備與系統(tǒng)；
(4)配氣流分級機的擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)對于入料水分是相當(dāng)敏感，生產(chǎn)實際中曾出現(xiàn)在pc32.5#水泥時，當(dāng)入料綜合水分由1.0%上升至2.5%時，系統(tǒng)產(chǎn)量由180t/h降至130t/h，降幅達30%。因此，物料水分較大圖3采用氣流分級機和打散分級機兩種分級設(shè)備的電耗曲線時，該模型與實際情況差異較大。
