技术丨从联合粉磨到双圈流水泥粉磨系统

在辊压机问世之前，水泥的粉磨作业主要由球磨机来完成，因球磨机的能量利用率低，水泥粉磨系统的电耗为40~42kWh/t，而且噪音大，单套系统产量低，系统大型化困难。这种状况直到上世纪末，随着V型选粉机的出现，才彻底改变。由辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统，使得水泥粉磨系统的电耗降低至32~33 kWh/t，与相同规格的圈流球磨系统相比，系统产量可增加100%~120%。

2003年，由天津水泥工业设计研究院设计的当时最大规模的国产辊压机水泥联合粉磨系统在天津振兴水泥厂建成投产。新喂物料与出辊压机物料经循环提升机一同喂入V型选粉机进行打散分选，粗料再进入辊压机循环挤压，而细料由气体带入旋风收尘器被收集后作为中间产品喂入后续球磨中继续粉磨至要求的细度。这种流程对于辊压机来讲，因为细粉得到及时分选，挤压效果提高；对于球磨机来讲，由于入磨物料粒度均匀且较细，研磨体级配更加合理，粉磨效率也同样得到了提高。同时，辊压机的V型选粉机带有自循环风机，出循环风机的气体小部分进入高效选粉机，大部分再返回到V型选粉机作为选粉气体；而出球磨机的含尘气体直接进入到高效选粉机中用作选粉气体。V型选粉机、高效选粉机以及球磨机的用风量可以单独调节，易于操作。

系统投产后，各项技术指标良好，但循环风机叶轮的磨损非常严重，普通材质叶轮，运行一个月就需要更换一个新的，采用耐磨处理后的风机叶轮也只能坚持半年左右时间。究其原因，主要是受旋风筒收尘效率的限制，出旋风筒气体中粉尘浓度较高，约为30~40g/Nm3，并且由辊压机挤压产生的物料颗粒，表面棱角分明，颗粒尺寸较大，从而导致循环风机叶轮的磨损加剧。

为了彻底消除循环风机和旋风筒的磨损，天津院于2005年开发了半终粉磨系统。该系统取消了旋风筒和循环风机，经V型选粉机粗选后的物料不再由旋风筒收集进后进入球磨机，而是从动态选粉机的下部由风带入后直接进行分选。同时，出球磨机的物料经出磨提升机空气输送斜槽从动态选粉机的上部喂入，经动态选粉机分选后，细粉由气体带入后面的收尘器，收集后经成品输送进入水泥成品库储存，粗粉再次返回球磨机被继续粉磨。整个选粉系统用风由收尘器后的系统风机提供，如此一来，完全避免了含尘气体直接进入风机而磨损风机叶轮。

另外，由于出V型选粉机物料首先进入动态选粉机进行细选，部分达到成品要求的物料不再进入球磨机，而直接进入成品，减轻了球磨机的负担，提高了粉磨效率，与相同主机配置的水泥联合粉磨机系统相比，系统产量增加约5%。同时，整个系统中只有一台大风机，通风电耗也有1kWh/t左右的降低。

虽然循环风机的磨损问题得到了完美解决，但是，由于没有经过球磨机研磨的成品颗粒多为片状或针状，且水泥成品的粒度分布变窄，所以部分企业出现水泥需水量偏高，净浆流动度变差等问题，影响水泥的销售。

为了进一步降低水泥粉磨系统的电耗，采用大辊压机加小球磨的系统配置方案，已成为新建水泥粉磨系统的趋势，也是球磨机水泥粉磨系统改造的首选。如果在辊压机与球磨机组成的水泥粉磨系统中，辊压机的规格增大后，只用V型选粉机来调节辊压机和球磨机粉磨能力的平衡时，就需要降低V型选粉机内的风速，从而减少进入球磨机内的物料量，但是当V型选粉机内的风速降低到一定程度之后，将有部分细粉不能被选出而返回辊压机，从而导致辊压机振动等现象产生。

为了解决这个问题，我们在V型选粉机后加设一台动态选粉机，通过调整动态选粉机转子的转速，来控制入球磨机半成品的质量和数量，从而实现在保证辊压机运行状态稳定的情况下，达到调节辊压机和球磨机粉磨能力平衡的目的。因作为系统粉磨工作的两个主机设备——辊压机和球磨机各自单独配有选粉机，形成相对独立而又有联系的两个闭路系统，所以我们将该水泥粉磨系统称之为双圈流水泥粉磨系统。

双圈流水泥粉磨系统可以以多种方式运行，操作灵活多样，可在一定程度上改善水泥成品的需水量等性能：

a)通过调节出球磨机提升机出口处的三通分料阀，可以实现部分或者全部以开流方式运行，从而保证成品的工作性能，如需水量、流动度等；

b)系统在生产对水泥的工作性能要求较低的水泥时，辊压机侧的三分离选粉机直接将合格的成品选出进入成品储存，从而减少过粉磨现象，提高系统产量；

c)在生产对水泥工作性能要求较高的水泥时，通过调节旋风筒下面的三通分料阀，使三分离选粉机分选后的细物料可以部分或者全部进入球磨机，进一步优化水泥成品的颗粒级配和形貌，也可以降低选粉机转速，直接分选合适细度的半成品喂入球磨机，而粗粉全部返回辊压机。

双圈流水泥粉磨系统特点包括：

a)辊压机和球磨机粉磨能力的平衡，由设置在物料入球磨机输送过程中的分料阀来实现，从而保证了静态选粉机内的风量，提高了其选粉效率，避免了部分细粉未被及时选出而影响辊压机的稳定运行；

b)三分离选粉机可以分选出一部分（系统产量的20%~30%）成品，减少了入球磨机的细粉量，提高了粉磨效率，同时，因动态选粉机内的物料浓度低，选粉效率也有一定程度提高，系统产量与传统的联合粉磨系统相比产量增加约5%；

c)因辊压机系统和球磨机系统相对独立，并且可以部分或者全部以开流方式运行，系统操作简单灵活，易于调节；

d)因出V型选粉机的物料经动态选三分离选粉机分选后，细料经后面的旋风筒收集后，作为成品入库或者作为半成品入磨。出旋风筒后含尘气体的粉尘颗粒大小比原联合粉磨系统小，浓度也比原联合粉磨系统的低，所以，循环风机的磨损比原来要小很多，根据运行经验，正常情况下，循环风机的叶轮寿命可达5年以上。

双圈流水泥粉磨系统与半终水泥粉磨系统既有区别又存在联系，如果在双圈流系统中，辊压机侧的三分离选粉机直接出成品，那么两种系统所实现的功能是一致的，并且半终粉磨系统因设备数量少，系统布置更加简单电耗更低；但是，双圈流水泥系统的操作模式更多，可以让所有物料全部经过球磨机，从而保证成品水泥的工作性能（需水量、流动度等）更加接近普通圈流球磨水泥粉磨系统所生产的水泥，而半终粉磨系统无法做到这一点。

随着市场对降低水泥生产成本和提高水泥工作性能的要求越来越高，以及国家节能降耗政策引导作用越来越大，水泥生产企业对新的水泥粉磨工艺的接受程度也越来越高，双圈流水泥粉磨系统以其灵活的运行模式和方便的调节手段，成为目前最为合理的水泥粉磨工艺之一，它是新建水泥粉磨系统的趋势，也是球磨机水泥粉磨系统改造的首选。

作者：曹凯，石国平

来源：《中材装备集团有限公司》

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