技术 | 基于可移动水泥粉磨站工艺的成套设备整体布局开发设计

前言

粉磨站是水泥从熟料到成品水泥终粉磨过程成套设备，通常由原料堆场设备系统，粉磨设备系统，输送设备系统，选粉筛分设备系统，动力收尘设备系统，入库包装设备系统六大部分组成。可移动式粉磨站同样遵照传统固定式粉磨站的功能设计，也包括上诉六大设备系统；不同的是优先考虑以下因素对成套设备进行整体布局设计，具体为：(1)设备可重复使用率，快速更换场地；(2)能适应不同品质的水泥品质要求；(3)减少设备组成的冗余，现场占地和高度；(4)方便现场组装和拆卸，减少建厂安装周期；(5)适应多种运输方式；(6)组装模块化接口。

一、可移动粉磨站工艺方案制定

基于上述几点并参考现有传统固定式粉磨站的工作方法，演化出以下四种工艺设计。以年产20万t为例，该可粉磨站系统的设计产能为30t/h，生产水泥品种为P·O42.5，比表面积≥3200m²/g，同时兼顾考虑可生产其它品种水泥(运转时间按每年300天，每天24h，设备运行率>80％计算)。具体设计出四种工艺方案，如图1所示：

图1 可移动式粉磨站四种工艺方案

从图1四个工艺图可以看出，第一种方案粉磨设备只有辊压机，辊压机工作时，只依靠辊压机的动辊和静辊在一定径向力的作用下，各自向中心线顺时针和逆时针啮合转动，具有能耗最低的特点。不足之处就是辊子的表面堆焊层容易磨损，会造成水泥粒径范围过大，对选粉机的要求很高，要选用两级或两级以上的高效选粉机，选粉机体积要增大和成本相对较高，同时根据研磨物料易磨程度，每半年至一年就要对辊压机辊体表面进行堆焊修复也提高了设备运行成本。

第二种方案粉磨设备只有球磨机，球磨机与辊压机相比，投资较低。圈流系统在V型选粉机和高级选粉机的双重保证下，在加大系统内部压差增加产量时也可有效保证水泥品质；不足之处就是由于球磨机工作特性，内部研磨体相互碰撞，却没有参与粉磨水泥熟料，产生无用功，进而转化无用热量，使系统耗能过大，同时，由于物料含水量接近为零，热量会传导到球磨机筒体上，进而传递到筒体两个轴承上，时间久了会造成润滑油膜变薄，减少轴承轴瓦的寿命，并增加轴承温度过高报警带来频繁停车的风险。

第三种方案粉磨设备只有球磨机且介质一次通过球磨机，其优点就是可以减少选粉机数量，系统只有一个终端选粉机，投资低；缺点是只能保证最低水泥品质，通过加大系统内部压差增加产量时，会造成成品水泥筛余量变低，且该系统球磨机的筛板和出料板孔径较圈流系统小，研磨体级配要增加，长此下去有加剧筛板孔堵塞风险，同时，研磨体粒径级配范围过大容易造成筛板孔磨损。

第四种方案采用辊压机串联圈流球磨，具有能耗低，产能高，投资较高，保证水泥品质，是最晚出现的终粉磨成套设备工艺方案。

四种工艺方案对比具体见表1。

表1 工艺方案适用性四种方案对比

从传统紧凑固定粉磨站布局设计理念出发，以节约资金成本和时间成本为目的，针对拆装的方便、占地面积的大小和运输方便性三方面对可移动粉磨站成套设备整体布局进行优化设计。

2.1 从拆装方便方面制定设计方案

保证拆装方便性首要任务是降低成套设备的整体高度，影响设备整体高度的方面有两个：第一、在满足生产进度、出粉质量和产量的前提下，单机设备的整体高度尽量缩短。第二，紧凑各个单机设备的布局，粉磨设备要与选粉筛分设备的收尘器要尽量布局在同一高度上。多个选粉机时，选粉机要尽可能布局在同一高度上。然后，再缩短斗提和风管等在高度方向上较长的设备。最后，降低钢结构的高度。

2.2 从占地面积方面制定设计方案

影响设备占地面积的因素有两个：首先，水平方向各设备布局不够紧凑，这就要求起相连接作用输送设备长度在满足生产节拍的同时连接要最短，提高设备间的紧凑程度；其次，应尽量减少输送设备的数量，例如原料混合阶段在输送机入料，只利用一个输送皮带机传递水泥熟料、石膏和粉煤灰等辅料；进入不同水泥成品缓冲仓时也只利用一个输送设备，采用分流装置分别入库。同时，物料输送要短，进而减少环保风机的使用数量；最后，风管设计时要优化成最短路径，并采用部分软连接风管进行设计。

2.3 从运输方便性方面制定设计方案

首先，按照设计生产能力对可移动粉磨站六大设备系统进行设备初选型；然后对现有设备进行拆分设计，例如：对球磨机筒体进行分段连接设计，同时，对分段区密封处进行密封设计等；其次，考虑对钢结构进行方便运输的拆分设计，计算好设备的体积。结构框架遵循原则：框架组装部件模块体积要方便运输，结构形式上要尽量统一，减少编号数量过多；设备固定钢结构框架要适应各设备与建筑钢结构框架的链接，设计后应该进行同一编号处理；地基钢结构要与连接钢结构进行对接接口设计(离开现场后可不重复使用)；最后，电器控制柜布置应尽量集中，尽可能将控制室和变电站集成在可移动重载车辆上。信号数据线缆采用电连接器形式进行分段链接，可多次重复使用。

基于上述理论本文初步设计了以上四种工艺方案的现场整体布局三维图，见图2。

图2 四种工艺方案的现场整体布局三维图

从图2中可得出初步厂区面积，辊压机终粉磨系统设备占地面积2694m²，总占地面积约100m×70m，7000m²；圈流球磨系统设备占地面积2510m²，总占地面积约100m×80m，8000m²；开流球磨系统设备占地面积2862m²，总占地面积约110m×80m，8800m²；辊压机串联圈流球磨系统设备占地面积2550m²，总占地面积约100m×80m，8000m²。

本文通过对现有固定式粉磨站工艺创新，在工艺创新基础上，对其进行了成套设备整体布局设计，并提出了针对粉磨站可移动特性成套设备整体布局相关设计理论，初步设计出可移动粉磨站四种工艺方案的设备整体布局，将为今后水泥终粉磨成套设备在环保节能降耗领域技术突破提供新的设计思路和参考。

作者：于乐

来源：《北方重工集团有限公司》

（本文来源网络，若涉及版权问题，请作者来电或来函联系！）