我國水泥粉磨工藝隨著水泥工業(yè)化現(xiàn)代化的發(fā)展進程及生產(chǎn)工藝、技術的不斷提升，已經(jīng)由以球磨機為主，發(fā)展為高效率的球磨機與立式磨、輥壓機等多種新型粉磨設備并用的工藝組合，并朝著粉磨設備國產(chǎn)化、高效化、智能化發(fā)展。而在日益嚴格的節(jié)能環(huán)保政策壓力下，在產(chǎn)能過剩嚴重、市場競爭異常激烈的行業(yè)態(tài)勢下，節(jié)能尤其是粉磨系統(tǒng)的節(jié)能降耗仍是水泥企業(yè)的重中之重。

  由中國水泥網(wǎng)主辦的“2018第十屆國際粉磨峰會”于6月14日在杭州舉辦，會上，中國聯(lián)合水泥集團河南運營區(qū)技術中心總經(jīng)理朱其川以《水泥粉磨新技術的生產(chǎn)實踐》為題做了報告，他用大量的實際案例和數(shù)據(jù)來說明不同水泥粉磨的技術要求和應用，對優(yōu)化工藝參數(shù)和改善水泥性能提出了自己的看法。

  一、半終粉磨應用

  半終粉磨工藝可以有效解決目前聯(lián)合粉磨的過粉磨現(xiàn)象，利用輥壓機系統(tǒng)做功效率高的優(yōu)勢進一步提高粉磨效率，但是在實際應用中半終粉磨系統(tǒng)也存在水泥需水量增加等問題。中聯(lián)水泥從2013年開始嘗試半終粉磨工藝的應用，取得了一定的成效，也有需改進的地方。

  半終粉磨工藝

  應用中需要解決的問題是：一是輥壓機需高效穩(wěn)定地運行，產(chǎn)生足夠＜32um的物料顆粒；

  二是選粉設備的選粉精度需達到一定的要求，就是選粉機必須要盡可能多的選出粒度＜32um的物料。

  在處理上述問題時，主要采取了以下三種措施：

  （1）輥壓機的工作壓力＞10Mpa，而且能夠在9Mpa長時間穩(wěn)定運行；運行電流必須穩(wěn)定在額定電流的80%以上。

  （2）選粉機的選粉精度滿足選出32um顆粒的要求，選粉效率要大于60%，32um篩余＜5%。

  （3）合適的主機配置。

  主機配置

  應用效果

  朱其川在分享其應用體會時講到，半終粉磨在操作中有其優(yōu)勢，但也有其需注意的細節(jié)。

  第一是優(yōu)化工藝參數(shù)，改善水泥性能。

  1.合理控制輥壓機系統(tǒng)產(chǎn)生的成品的比例，系統(tǒng)產(chǎn)量的20%~25%左右最宜，比表面積＞420m2/kg，0~32um的累積量達97%，45um篩余為0 是最理想的狀態(tài)；此時的水泥性能最優(yōu)。

  2.穩(wěn)定混合材質(zhì)量、品種及摻加比例。嚴控礦粉質(zhì)量。

  3.建議企業(yè)做出廠水泥與砼減水劑相容性試驗，比對水泥成分、比表、顆粒分布與水泥性能的相關性。

  第二是球磨機系統(tǒng)的控制。

  1．控制入磨物料細度。入磨物料細度的控制，控制入磨物料細度48%~52%，出磨物料細度32%~35%.（ 45um篩余）。

  2．控制磨內(nèi)物料流速?？刂颇?nèi)物料流速，磨內(nèi)隔倉采用強制過料隔倉；調(diào)整出料篦板通風面積選擇最優(yōu)的使用方案；對部分活化環(huán)鏤空處進行封堵，調(diào)整物料流速。

  第三是半終粉磨需要精細管理，從主機選型、熟料、混合材、參數(shù)確定與調(diào)整、控制工具等進行不斷研究調(diào)整，才能發(fā)揮出應有的效果。

  二、陶瓷研磨體應用

  陶瓷研磨體在陶瓷行業(yè)中得到廣泛應用，在水泥行業(yè)中也有應用，如在白水泥和彩色水泥生產(chǎn)中應用多年。近年來，在通用硅酸鹽水泥粉磨系統(tǒng)，多家企業(yè)進行了利用陶瓷球代替鋼球、鋼鍛的系列研究與開發(fā)，并取得了明顯的節(jié)電效果。但在應用過程中也出現(xiàn)了臺時產(chǎn)量下降

  烘干能力變差、磨尾循環(huán)負荷增大等問題。

  所以在實際操作中為了獲得最佳使用性能，對于此類粉磨系統(tǒng)進行了調(diào)整。

  一是降低入磨物料粒度

  1．調(diào)整輥壓機做功

  為降低入磨物料粒度，對輥壓機運行參數(shù)進行調(diào)整，不斷摸索插板開度、工作壓力和電流之間的變化規(guī)律，尋找三者最佳參數(shù)（見下表），通過提高輥壓機壓力，最大限度開大插板開度，提高輥壓機做工效果，以適用于陶瓷球。

  更換陶瓷球前后輥壓機做功調(diào)整

  2．對V選進行調(diào)整

  使用陶瓷球后，隨著輥壓機做功提高，把6組調(diào)風葉片由半開調(diào)整到全部打開，V選補風風門由開度60%開到100%，以便選出更多的細粉。

  二是增加一倉長度和填充率

  隔倉板向后移1m，一倉填充率由31%提高到34%，提高一倉研磨能力。

  三是確定二倉最佳裝載量

  為確定二倉最佳裝載量，分別按32%、35%、37%、40%的填充率添加陶瓷球，通過4種填充率對比發(fā)現(xiàn)：在填充率為37%-40%時，系統(tǒng)臺時電耗處于最佳狀態(tài)。

  鋼球和陶瓷球

  四是增加防堵多功能單層隔倉板。

  防堵多功能單層隔倉板

  更換陶瓷球前磨機級配情況

  通過上表可以看出，使用鋼鍛時，水泥磨總裝載量在244t，二倉填充率33.63%，更換為陶瓷球后裝載量為158t，二倉填充率37.00%。磨機總裝載量降低86t。

  更換陶瓷球前后各主機參數(shù)對比表

  通過上表可以看出，水泥磨電流降低58A左右。PC32.5R水泥臺時雖然降低了11t左右，但系統(tǒng)整體電耗有所降低，工序電耗降低4.1kWh/t；PO42.5水泥臺時提高了14噸，工序電耗降低4.8kWh/t。

  更換陶瓷球后水泥性能對比

  通過上表可以看出，更換陶瓷球后成品水泥性能沒有發(fā)生變化。

  應用體會：

  1.系統(tǒng)電耗降低，生產(chǎn)P.C32.5R水泥降低約4.1kWh/t左右，生產(chǎn)P.O42.5水泥下降約4.8kWh/t左右。

  2.出磨水泥溫度下降17℃，磨機滑履瓦溫度也隨之下降15℃。

  3.經(jīng)近2年實際運行測算，陶瓷球的球耗為12.3g/t，低于鋼鍛的35g/t。

  4.磨機噪音降低了6dB。減少重金屬污染，有利于對水泥產(chǎn)品中水溶性六價鉻含量限值（≤100mg/kg）的控制。

  5.使用陶瓷球后水泥性能未發(fā)生明顯變化。

  6.使用注意事項：臺時產(chǎn)量有下降的風險，若臺時產(chǎn)量下降，在實行峰谷電價的區(qū)域生產(chǎn)成本下降部分會被沖減；陶瓷球對磨機鋼襯板的磨損暫時還未得出明確結論；一二倉長度、篦板形式及研磨體級配應有效調(diào)整。

  三、水泥粉磨控制系統(tǒng)無人值守應用

  智能化控制系統(tǒng)定位

  通過水泥粉磨控制系統(tǒng)無人值守應用可以達到的目的有以下幾點：

  1.通過總結優(yōu)秀工藝專家和優(yōu)秀操作員的經(jīng)驗知識構建專家知識庫核心信息，并通過機器學習，在線實時更新專家知識。

  2.引進激光在線粒度分析儀，獲取完備的粒度分布信息。

  3.基于現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)挖掘技術，確定磨機負荷運行區(qū)間。

  4.通過模糊決策和工藝分析，確定水泥粉磨系統(tǒng)關鍵工藝參數(shù)及控制量。

  5.基于邊界控制及先進控制理論方法，實現(xiàn)水泥質(zhì)量、磨機負荷、穩(wěn)流倉料位三者協(xié)調(diào)優(yōu)化運行。

  6.基于多線程的數(shù)據(jù)采集與處理技術，實現(xiàn)水泥粉磨過程電能消耗動態(tài)監(jiān)測與分析。

  關鍵技術

  水泥粒度分布直接影響著水泥的凝結、水化、硬化和強度等一系列物理性能，不同的粒度分布將導致不一樣的性能，過多的<3um的顆粒將導致水泥硬化、放熱速度過快以及裂化、需水量增加；如果 > 32um的顆粒過多將導致水泥（甚至是較長時間后也）不能完全水化，因此水泥的強度將大大降低。

  粒徑分布

  示意圖

  為實現(xiàn)磨機負荷運行區(qū)間合理和水泥質(zhì)量穩(wěn)定，需調(diào)節(jié)預粉磨環(huán)節(jié)實現(xiàn)入磨物料穩(wěn)定，具體思路為：一是綜合磨況，選粉機轉速、后主排風機調(diào)整范圍及水泥質(zhì)量因素，依據(jù)專家知識庫反饋，調(diào)整喂料量、循環(huán)風機轉速、電動閘板開度調(diào)節(jié)區(qū)間；二是縮小穩(wěn)流倉倉位變化幅度保證入磨物料量可控，采用方法：依據(jù)現(xiàn)場工況動態(tài)關系，通過分時分段合理調(diào)節(jié)喂料量、循環(huán)風機轉速、電動閘板開度實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化。

  根據(jù)穩(wěn)流倉倉位自動化調(diào)整磨機喂料量

  磨機負荷直接影響到磨機粉磨及選粉效率，準確判斷磨機負荷將成為提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量的關鍵。具體思路：

  1.依據(jù)磨機電流、出磨提升機電流，回粉量、磨后負壓、選粉機電流、磨音、出磨溫度等關鍵狀態(tài)及其變化趨勢，采用模糊決策等手段，預測工況平穩(wěn)的磨機負荷。

  2.磨機負荷高對粉磨效率影響大，兼顧回粉量、磨后負壓等參數(shù)變化趨勢對磨機負荷影響較為迅速等特點，采用專家監(jiān)督與決策機制，提高磨機負荷判斷準確性。

  水泥粉磨

  質(zhì)量控制基于“先穩(wěn)定再優(yōu)化”的原則，采取“高頻小幅”的處理方法。具體思路：1.依據(jù)在線激光粒度分析儀獲取的粒度分布曲線（<45um,3-32um,<3um），對照標準分布圖，通過查詢專家知識庫，獲取選粉機轉速、主排風機轉速的調(diào)節(jié)區(qū)間。

  2.綜合磨機負荷辨識結果，依據(jù)粒度偏差量，分時分段合理協(xié)調(diào)選粉機轉速和后主排風機轉速設定值。

  3.在質(zhì)量穩(wěn)定前提下，通過小幅調(diào)節(jié)選粉機轉速和后主排風機轉速設定值，提高水泥成品質(zhì)量，降低單產(chǎn)電耗。

  分布圖

  該技術可以應用在水泥粉磨（球磨機）系統(tǒng)關鍵參數(shù)在線測量技術、水泥粒度在線監(jiān)測（激光在線檢測技術）與控制、粉磨智能優(yōu)化控制技術、水泥粉磨企業(yè)能源管理系統(tǒng)這些方面。

  水泥質(zhì)量情況

  使用用前、后分別取十天比表面積數(shù)據(jù)進行對比，從表中可以看出使用前水泥成品樣比表面積的合格率為85.4%，使用后成品比表面積的合格率達93.3%。

  水泥質(zhì)量情況

  使用激光粒度儀前后1微米以下顆粒降低2%，3微米到32微米顆粒增加13.91%，45微米以上顆粒減少5.58%。

  水泥質(zhì)量情況

  熟料用量減少2%；使用后水泥凝結時間延長30分鐘；使用前水泥需水量比熟料需水量高13.9ml，使用后水泥需水量升高0.6ml基本保持不變。

  應用體會：

  1.確實可以優(yōu)化水泥顆粒級配，防止過粉磨，提高出磨水泥早、后期強度，降低需水量；合理平衡了臺時產(chǎn)量與質(zhì)量的關系。

  2.人員減少及勞動強度降低。

  3.熟料用量減少，電耗降低，水泥生產(chǎn)成本有效下降。

  4.由于條件限制，現(xiàn)在還沒有做到完全無人值守。有些企業(yè)購買了在線粒度分析設備，僅僅是做為了人工細度、比面表積檢測的替代。

  5.隨著水泥粉磨系統(tǒng)自動堆取料方案的使用、測控技術的進一步發(fā)展，做到”閉門自動運行“才是無人值守的目標。

  四．水泥技術發(fā)展方向

  朱其川認為，水泥應從追求成本轉變?yōu)樽非蟪杀咀非筚|(zhì)量，從由水泥產(chǎn)品本身的經(jīng)濟性轉變成混凝土、建筑全生命周期的經(jīng)濟性，從操作、巡檢轉變成機器代人。未來水泥技術發(fā)展方向可以從水泥質(zhì)量高穩(wěn)定性控制技術；基于在線分析與大數(shù)據(jù)分析的自動配料技術；水泥分別粉磨、調(diào)配技術；高效、低成本顆粒分級技術；低成本水泥冷卻技術；水泥筒倉防結壁及安全清倉技術；集一卡通、水泥粉磨生產(chǎn)無人值守、自動插袋、自動裝車為一體的數(shù)字水泥車間技術這些方面尋求突破。