國產(chǎn)大型輥壓機及粉磨系統(tǒng)工藝方案.doc

國產(chǎn)大型輥壓機及粉磨系統(tǒng)工藝方案來源：合肥水泥研究設(shè)計院1. 國產(chǎn)輥壓機發(fā)展簡介自上世紀八十年代中期，由合肥水泥研究設(shè)計院、天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院、洛陽礦山機器廠、唐山水泥機械廠四家單位聯(lián)合引進德國KHD公司輥壓機設(shè)計制造技術(shù)以來，經(jīng)過二十年的不斷完善，國產(chǎn)輥壓機的輥徑由800mm發(fā)展到今天的1600mm ；輥寬由200mm發(fā)展到今天的1400mm；裝機功率由90kW2發(fā)展到今天的1120kW2；整機重量由30多噸發(fā)展到今天的200多噸，通過量由40t/h發(fā)展到今天的800t/h；配套磨機的產(chǎn)量由20t/h發(fā)展到今天的180t/h，輥壓機產(chǎn)品質(zhì)量逐步提高，節(jié)能幅度達30%以上。回顧國產(chǎn)輥壓機二十年的發(fā)展歷程，大致可以分成三個階段： 1.1研究開發(fā)階段（1986年1992年）參加引進輥壓機設(shè)計制造技術(shù)的四家單位在做好引進樣機的轉(zhuǎn)化設(shè)計和制造的同時，相繼開發(fā)出各自的國產(chǎn)化輥壓機，并在1990年前后通過鑒定。在此期間國內(nèi)的減速機生產(chǎn)廠家、軸承生產(chǎn)廠家、液壓元器件生產(chǎn)廠家、耐磨堆焊生產(chǎn)研發(fā)等單位也都為國產(chǎn)化輥壓機的研制成功做出了貢獻。合肥水泥研究設(shè)計院經(jīng)國家“七五”重點科技攻關(guān)專題研究，推出第一臺國產(chǎn)輥壓機，并成功地應(yīng)用于工業(yè)性生產(chǎn)，取得了使磨機增產(chǎn)40%，節(jié)電15%的效果。 1.2 整改提高階段（1993年1999年）在此期間，由于各廠家制造的輥壓機在水泥生產(chǎn)中相繼出現(xiàn)問題，讓一些輥壓機用戶 “既嘗到了增產(chǎn)節(jié)能甜頭，也吃盡了頻繁檢修的苦頭”。使得許多青睞輥壓機增產(chǎn)節(jié)能效果的企業(yè)想上而不敢上。合肥水泥研究設(shè)計院對此進行了分析和整改、完善。一是注重加工件、配套件的質(zhì)量提高；二是優(yōu)化工藝系統(tǒng)及設(shè)備的選型與配套。經(jīng)國家“八五”、“九五”重點科技攻關(guān)課題的持續(xù)研究，集十余年的應(yīng)用經(jīng)驗，推出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)，設(shè)計更合理、性能更優(yōu)越，可靠性更高的第三代HFCG系列輥壓機。有效解決了包括輥壓機偏輥、偏載、水平振動和傳動系統(tǒng)扭振等一系列關(guān)鍵性技術(shù)難題。國內(nèi)的減速機、軸承、液壓元器件、耐磨堆焊材料等研發(fā)等單位的配套件質(zhì)量也都大大提高，為國產(chǎn)輥壓機的長期安全運轉(zhuǎn)奠定了基礎(chǔ)，使主機設(shè)備運轉(zhuǎn)率達90%以上，同時還開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SF系列打散分級機以及“V”型分級機等國家專利產(chǎn)品，使擠壓粉磨系統(tǒng)工藝更加完善，參數(shù)更加合理。1.3 快速發(fā)展階段（2000年至今）解決了大型國產(chǎn)化輥壓機設(shè)備制造和工藝配套兩方面的問題，使國產(chǎn)輥壓機進入全面推廣應(yīng)用的新階段。近年來國家水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰立窯，發(fā)展新型干法旋窯， 5000t/d 熟料生產(chǎn)線已成為市場的主流，這就要求國產(chǎn)化輥壓機也朝著大型化發(fā)展，我們抓住機遇，及時開發(fā)出裝機功率在1120kW2的大型 HFCG160-140輥壓機， 與4.213m開路水泥磨配套，產(chǎn)量可達170t/h以上，而4.213m閉路水泥磨配套的產(chǎn)量則可達180t/h以上，取得增產(chǎn)100%，節(jié)電30%的實際應(yīng)用效果。2. 輥壓機基本工作原理及其特點2.1輥壓機工作原理 輥壓機采用的是高壓料層粉碎原理使物料得以粉碎，是大能量一次性輸入。為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)性作業(yè)，采用一對相向運動的輥子，（其中一只固定輥一只活動輥）液壓力通過活動輥將拉入兩輥之間的物料壓實粉碎，輥壓機磨輥兩端設(shè)有側(cè)擋板以減少漏料。2.2輥壓機工作中存在的固有缺陷 邊緣效應(yīng)：輥壓機磨輥兩端漏料；向兩邊逸出的物料。選擇性粉碎：由于不同物料間物理性能的差異，即使在料餅中仍然存在未得到充分粉碎的物料顆粒。2.3輥壓機配套的分級設(shè)備基于以上輥壓機的工作特點，為給下一道工序（球磨機）提供合格的半成品，以充分發(fā)揮球磨機的研磨作用，必須設(shè)置物料分級裝置，將小于一定粒徑的物料作為半成品送入經(jīng)過改造的球磨中繼續(xù)粉磨至水泥成品，而大于此粒徑的物料返回輥壓機重新擠壓，這就構(gòu)成了輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)。目前我們配套的分級設(shè)備有打散分級機和V型分級機兩種（見圖1），其各有優(yōu)缺點。打散分級機V型分級機圖1 打散分級機和V型分級機結(jié)構(gòu)原理兩種分級系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：分級原理、分級精度“V型分級機”完全靠風(fēng)力提升分選，分級精度較高。適合分選0.5mm以下的物料； “打散分級機”機械與風(fēng)力結(jié)合，分級精度較低，分選粒徑可達3.0mm；分級系統(tǒng)的裝機功率、復(fù)雜程度和日常維護費用“V型分級機”設(shè)備本身結(jié)構(gòu)簡單，無回轉(zhuǎn)部件，但系統(tǒng)復(fù)雜。磨損主要集中在隔板、管道、旋風(fēng)筒、循環(huán)風(fēng)機等； “打散分級機”有回轉(zhuǎn)部件，設(shè)備結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但系統(tǒng)簡單。磨損主要是內(nèi)部的風(fēng)輪、打散盤、襯板等； 系統(tǒng)電耗“V型分級機”系統(tǒng)輥壓機和球磨機主機電耗低，輸送和分選電耗高；“打散分級機”輥壓機和球磨機電耗略高，輸送和分選電耗低。分選0.5mm以下物料時，“V型分級機”系統(tǒng)占優(yōu)，反之“打散分級機”占優(yōu)。對輥壓機工藝參數(shù)的要求“V型分級機”系統(tǒng)必須采用低壓大循環(huán)操作方式，否則料餅無法打散，更無法選出料餅中擠壓好的細粉。要求輥壓機磨輥長徑比大；KHD公司采用“V”選粉機時，2800 kW（或900kW）的輥壓機，一般只配到產(chǎn)量150t/h的系統(tǒng)中，而在大陸江西瑞昌KHD公司保證值在220t/h的帶“V”型分級機系統(tǒng)中，配置了21500 kW（17001800）的輥壓機；“打散分級機”可以采用高壓力小循環(huán)操作方式。磨輥長徑比應(yīng)小一些。兩種分級系統(tǒng)的選擇條件：裝機功率比 “V”系統(tǒng)中輥壓機規(guī)格必須足夠大，以保證產(chǎn)生足夠量0.5mm以下的細粉供“V”型選粉機分選。因此，輥壓機與球磨機裝機功率比應(yīng)該在：11.02.5（開路）； 11.02.0（閉路）。 “打散分級” 系統(tǒng)中，輥壓機與球磨機裝機功率比在12.53.5。若比值再加大，隨著輥壓機在粉磨系統(tǒng)中所起作用的降低，系統(tǒng)電耗隨之增加。物料水份應(yīng)用于水泥粉磨的“V”系統(tǒng)，水份1.0%；“打散分級”系統(tǒng)水份1.5%；如配料中有高水份原料（如礦渣），則應(yīng)單獨烘干，不允許在磨系統(tǒng)中通熱風(fēng)，以防石膏脫水。不同工藝要求的分級設(shè)備配置見表1。表1 不同工藝要求的2種分級設(shè)備配置 使用廠家國產(chǎn)福建內(nèi)蒙冀東江西瑞昌上海崛榮山東山鋁輥壓機21120kW21120kW21500kW2500kW2500kW分級設(shè)備V型分級機V型分級機V型分級機打散分級機打散分級機球磨機3550kW(閉路)3150kW(開路)3150kW(閉路)3550kW(開路)2500kW(開路)裝機功率比0.630.710.970.280.40磨輥直徑mm16001600170014001400磨輥寬度mm140014001800800650磨輥長徑比0.880.881.060.570.46磨輥線壓力t/cm5.25.04.86.36.25水泥品種PO42.5PO42.5PO42.5PO42.5PO42.5產(chǎn)量指標t/h180170180230135110表3 方案二主要設(shè)備配置 序號設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）單價（萬元）裝機功率（kW）1自卸式除鐵器15.02金屬探測儀12.03板鏈提升機NE200120304穩(wěn)流稱重倉2940294018.05棒閘11.06電液動棒閥13.07輥壓機HFCG140-801460.056028板鏈式提升機NE300138909打散分級機SF600/140165100104.213m球磨機1950.0355011重錘翻板鎖氣卸灰閥12.012氣箱脈沖袋式收塵器PPW967125.08.013高壓離心通風(fēng)機 15.05514空氣輸送斜槽12.015斜槽用高壓離心通風(fēng)機XQI5.4A10.57.516高速板鏈式提升機NBH450145.07517空氣輸送斜槽12.018斜槽用高壓離心通風(fēng)機XQI5.4A10.57.519N-3000高效選粉機16816020氣箱脈沖袋式收塵器PPW1282101120.08.021高壓離心通風(fēng)機 15045022氣箱脈沖袋式收塵器PPW968128.0823高壓離心通風(fēng)機 1159024空氣輸送斜槽11.025斜槽用高壓離心通風(fēng)機9194.5A10.57.526電動蝶閥12.527手動蝶閥42.028電動葫蘆 14.029非標準件設(shè)備1120合 計20455766.5表4 方案三主要設(shè)備配置序號設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（臺）單價（萬元）裝機功率（kW）1自卸式除鐵器15.02金屬探測儀12.03板鏈提升機NE150115224穩(wěn)流稱重倉2940294018.05棒閘11.06電液動棒閥13.07輥壓機HFCG140-801460.056028板鏈式提升機NE300138909打散分級機SF600/140165100104.213m球磨機1900.0335011重錘翻板鎖氣卸灰閥12.012高速板鏈式提升機NSE200125.03013空氣輸送斜槽14.014斜槽用高壓離心通風(fēng)機XQI5.4A10.57.515氣箱脈沖袋式收塵器PPW967125.0816高壓離心通風(fēng)機 15.07517氣箱脈沖袋式收塵器PPW965118.0818高壓離心通風(fēng)機 13.03719手動蝶閥42.020電動葫蘆 14.021非標準件設(shè)備180合 計1665.54847.54.2 技術(shù)經(jīng)濟指標分析比較以單套系統(tǒng)進行的上述三種方案技術(shù)經(jīng)濟指標分析比較見表5。表5 三種方案的單套系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟指標分析序號項 目方案/指標方案一方案二方案三1品種PII水泥2技術(shù)指標最大入料粒度 mm606060原料綜合水分 %1.01.51.5產(chǎn)品比表面積 m2/kg340340340系統(tǒng)產(chǎn)量 t/h160140125系統(tǒng)單產(chǎn)電耗 kWh/t343333系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率 %808085系統(tǒng)裝機功率 kW75495766.54847.53總平面指標占地面積 m261.513=799.55612.8=716.84811.8=566.4建筑面積 m2214516279964投資總額 基建投資 萬元3565.12600.92058.25建設(shè)投資構(gòu)成建筑工程費 萬元257.4195.2119.5設(shè)備費 萬元281720451665.5電氣費 萬元16012080安裝費 萬元169122.799.9其它費用 萬元161.711893.36噸水泥指標噸水泥基建投資 萬元/噸22.2818.5816.47噸水泥裝機容量 萬元/噸47.1841.1938.78表中產(chǎn)量及電耗等指標均為生產(chǎn) PII水泥（旋窯熟料）；2建筑工程取費按1200元/m2計；3安裝費按設(shè)備費的6 %計算；其他費用按前三項費用的5 %計算。5. 綜述通過以上比較，可以看出配V型分級機系統(tǒng)雖然單套系統(tǒng)產(chǎn)量較高，但其系統(tǒng)復(fù)雜，大量的動力消耗在輥壓機系統(tǒng)選粉和物料輸送上，而且用于選粉的管道及相應(yīng)設(shè)備（如旋風(fēng)筒、循環(huán)風(fēng)機等）磨損厲害，影響系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率，維護費用較高，其噸水泥電耗、噸水泥基建投資和噸水泥裝機容量都是較高的，而配打散分級機的開路磨系統(tǒng)在多項指標上占有優(yōu)勢，但目前由于受到國產(chǎn)水泥磨機減速機以及打散分級機設(shè)備大型化的制約，單套系統(tǒng)產(chǎn)量難以做得更大。因此，生產(chǎn)中在選擇方案時應(yīng)酌情考慮。. 水泥磨系統(tǒng)工藝方案水泥粉磨系統(tǒng)采用擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，這是經(jīng)過多年研究、試驗，結(jié)合水泥粉磨原料特點及水泥質(zhì)量要求，將輥壓機和球磨機的各自優(yōu)勢發(fā)揮到最大，從而實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)而總結(jié)出的實踐經(jīng)驗。四種主要的工藝方案的工藝流程簡介如下。3.1 輥壓機配V型分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（閉路磨）圖2 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)圖2 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內(nèi)，經(jīng)輥壓機擠壓后，再由提升機送入V型分級機，出V型分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，細粉（半成品）由風(fēng)帶入旋風(fēng)筒收集后入磨，出磨物料由提升機、斜槽等送至高效選粉機，分選出的粗粉通過斜槽回到磨機，細粉隨氣流進入高濃度收塵器內(nèi)，收下的灰即為成品，再由輸送設(shè)備送入水泥庫。 3.2 輥壓機配V型分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（開路磨） 圖3 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)圖3 采用V型分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內(nèi)，經(jīng)輥壓機擠壓后，再由提升機送入V型分級機，出V型分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，細粉（半成品）由風(fēng)帶入旋風(fēng)筒收集后入磨，出磨水泥即為成品再由輸送設(shè)備送入水泥庫。 3.3 輥壓機配打散分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（閉路磨）圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng)圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合閉路磨粉磨系統(tǒng) 熟料、石膏及混合材（粉煤灰等粉狀料直接入磨）等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內(nèi)，經(jīng)輥壓機擠壓后，再由提升機送入打散分級機，打散分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，分級出的細粉（半成品）入磨，出磨物料由提升機、斜槽等送至高效選粉機，磨內(nèi)通風(fēng)也進入選粉機，分選出的粗粉通過斜槽回到磨機，細粉隨氣流進入高濃度收塵器內(nèi)，收下的灰即為成品，再由輸送設(shè)備送入水泥庫。 3.4 輥壓機配打散分級機擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)（開路磨） 圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng)圖4 采用打散分級機的擠壓聯(lián)合開流粉磨系統(tǒng) 熟料、石膏及混合材等按一定比例配料后，由皮帶機、提升機送入穩(wěn)流稱重倉內(nèi)，經(jīng)輥壓機擠壓后，再由提升機送入打散分級機，打散分級后的粗粉返回穩(wěn)流稱重倉進行二次擠壓，分級出的細粉（半成品）入磨。出磨水泥即為成品再由輸送設(shè)備送入水泥庫。上述系統(tǒng)為防止鐵件和非磁性金屬進入輥壓機損壞輥面，在入穩(wěn)流稱重倉的皮帶機上均需要安裝交叉皮帶式除鐵器和金屬探測儀，當(dāng)有鐵件混入物料中時，除鐵器將自動除鐵，如有非磁性金屬材料通過，金屬探測儀將報警并急停皮帶機。 3.5 球磨機開路系統(tǒng)與閉路系統(tǒng)的比較擠壓聯(lián)合粉磨系統(tǒng)配V型分級機還是打散分級機都不造成影響水泥的性能指標，而主要取決于磨機是開路還是閉路磨系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)各有特點。 3.5.1帶內(nèi)篩分的開流粉磨系統(tǒng)的比較優(yōu)點是（1）開流粉磨系統(tǒng)的車間主體為單層廠房，在線設(shè)備少，操作簡單、系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率高，一般可達85%以上；（2）開停機時間和系統(tǒng)平衡時間短，非常利于系統(tǒng)避峰操作；（3）系統(tǒng)投資低，單位產(chǎn)能投資比同規(guī)模的閉流系統(tǒng)少1020%；（4）系統(tǒng)裝機功率低，由于電機功率主要用于做粉磨功，分選部分采用機械方式，因此，單位產(chǎn)能裝機功率小；（5）使用爐底渣、火山灰、燒結(jié)煤矸石、粉煤灰等作為混合材，可多摻混合材。如：江蘇、浙江、廣東等地水泥企業(yè)，使用效果可多摻混合材510%；（6）水泥顆粒分布寬，早期強度高，水泥需水量低24%。缺點是（1）成品中篩余有粗顆粒；（2）水泥成品溫度較高，尤其是使用于熟料生產(chǎn)線上的大型磨機時。但如果在窯系統(tǒng)選用好的篦冷機，有效降低入磨熟料的溫度，并適當(dāng)考慮磨內(nèi)噴水，則可將出磨水泥溫度控制在要求范圍內(nèi)。但一般高于同樣情況的帶OSepar選粉機的閉路系統(tǒng)。3.5.2 擠壓聯(lián)合閉路粉磨系統(tǒng)的比較 優(yōu)點是（1）閉流系統(tǒng)適用于普通大型磨機配以經(jīng)過改進的OSepa選粉機，生產(chǎn)高標號水泥和特種水泥（52.5#普通硅酸鹽水泥）；（2）同規(guī)格的球磨機閉路磨系統(tǒng)臺時產(chǎn)量比普通開流磨機產(chǎn)量高20%，比同規(guī)格帶內(nèi)篩分的開流磨機產(chǎn)量一般不高于10%；（3）出磨水泥溫度較低，對輸送、包裝、使用，尤其對大型磨機生產(chǎn)高標號水泥有利；（4）篩余中無粗顆粒，適合生產(chǎn)高層噴漿水泥。缺點是（1）增加設(shè)備數(shù)量，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，年運轉(zhuǎn)率低；（2）由于系統(tǒng)復(fù)雜，開停機過程時間長，如系統(tǒng)為避峰，不能長時間連續(xù)運行，其系統(tǒng)電耗增加；（3）單位產(chǎn)能投資、單位產(chǎn)能裝機功率均高于開流磨系統(tǒng)。 4系統(tǒng)工藝及設(shè)備配置方案示例某廠二期為新建2條5000t/d熟料生產(chǎn)線，產(chǎn)品主要為PII型水泥，考慮窯系統(tǒng)增產(chǎn)、水泥磨系統(tǒng)避峰等各種因素，要求粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)能力配置略大些，綜合經(jīng)濟性高及易于管理。我們就其單套系統(tǒng)生產(chǎn)能力分別為160t/h、140t/h和125t/h進行以下三種配置方案比較。 4