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1、TRMK4541型水泥立磨终粉磨设备及系统工艺研究应用刘子河 刘 箴 胡 斌 摘 要：水泥立磨终粉磨已经被实践证明了是工艺系统简单、电耗低、水泥质量稳定以及操作方便等诸多优点，越来越多地得到水泥行业的认可。本文详细介绍了天津水泥工业设计研究院有限公司研制的首台国产大型水泥辊磨TRMK4541粉磨水泥的运行情况，在不使用助磨剂，没有磨内喷水的情况下，产量达到设计值，系统电耗比圈流球磨降低30%，水泥成品的颗粒分布和标准稠度需水量与球磨系统相当，混凝土的工作性能优良，立式辊磨及运行十分稳定，具有十分广阔的推广应用前景。关键词：水泥；立式辊磨机；水泥立磨终粉磨；料床粉磨1 前言目前，国内粉磨水泥熟料
2、仍然以球磨机为为主。球磨机的粉碎机理是对于大块物料，靠球的冲击，一定要被一个球击中才能有破碎作用，对于细小物料，靠球的剪切，颗粒必须夹在两个球之间的作用点上才能起研磨作用。在整个磨机中这样的机率很小，因此绝大部分的钢球作无用功。100多年来球磨机的结构和工艺系统有了很大改变，但粉碎机理依旧，所以能量利用率没有大幅度的变化。虽然人们一直想从根本上取消球磨机，但由于它结构简单、实用可靠、适合水泥工业粉磨要求的粒度，所以长期处于主导地位。水泥粉磨是保证水泥成品质量的最终工艺过程。近几年来，通过国内外科研工作者的努力，以立磨为代表的新一代水泥粉磨技术工业得到了广泛应用和发展。尤其是水泥辊磨终粉磨技术，
3、以其工艺系统流程简单，单位电耗低、水泥产品质量稳定以及操作方便等诸多优点，引起水泥行业的高度重视。国外大公司在水泥立磨终粉磨方面技术已经非常成熟。已经有大量的销售使用业绩。实践表明，水泥立磨终粉磨产品，完全可以和球磨机媲美，能够满足各种工程需要。例如，天津水泥设计研究院有限公司2004年9月为台湾幸福水泥公司在越南福山（phuc son）设计的无球化工厂，设计能力为5000t/d，采用1台LM48.4的生料磨、2台LM46.2+2C的水泥磨和1台MPS3070BK的煤磨。整个水泥厂的吨产品电耗降到7880kwh/t。成都院设计的阿联酋10000TPD生产线，也于2006年投产，印度新建的100
4、00TPD生产线也全部采用立磨，分别粉磨水泥原料、熟料和煤。还有多条新建水泥生产线采用了水泥辊磨终粉磨技术。在国内，湖北亚东、云南东骏、四川星船城等水泥公司采用了进口水泥辊磨，目前这些水泥辊磨系统均运行正常。目前水泥辊磨已成功的生产出了普通水泥、矿渣粉、矿渣水泥、火山灰水泥、石灰石水泥、凝灰岩水泥、粉煤灰水泥等，可以认为一般品种的水泥辊磨均能生产。但是进口水泥辊磨的设备价格和维护成本都比较高，在国内广泛的推广有一定困难。开发国产的大型水泥辊磨一直是国内水泥粉磨技术装备的一个大课题。天津水泥工业设计研究院有限公司多年来一直站在粉末技术前沿，致力于高效节能环保型粉磨设备研发。该院在国内最早研发立磨
5、，在大量原料立磨推广应用的实践基础上，于2005年率先在国内推出年产30万吨矿渣立磨，并取得广泛的应用。2008年又率先在国内推出国内为50006000TPD级配套TRM5341型水泥原料立磨。在TRM型原料辊磨和矿渣辊磨得到广泛应用的基础上，从2006年开始着手水泥辊磨的研发工作，并于2009年实现了张家口金隅水泥有限公司两台TRMS3131辊磨稳定粉磨水泥的目标，磨机产量和主机电耗达到了预期的指标，率先实现了水泥辊磨的工业应用。2010年6月，天津水泥工业设计研究院有限公司自主研发的国产大型水泥辊磨TRMK4541在越南福山水泥公司投产，经过短期的生产调试，磨机的各项技术指标达到了设计要求
6、。水泥成品的颗粒分布和标准稠度需水量与球磨系统的产品相当，混凝土的性能达到工程要求的优良水平。调试及运转结果：TRMK4541水泥辊磨生产OPC水泥的产量为150t/h，可以单台配套2750tpd熟料生产线或两台配套5500tpd规模熟料生产线，同时也可以用于100万吨/年规模的水泥粉磨站，是水泥粉磨技术领域的一种理想方案。本文重点介绍TRMK4541水泥辊磨在的应用情况，供参考。2 TRMK4541水泥立磨终粉磨系统2.1 系统流程TRMK4541水泥辊磨系统的流程详见图1。系统由原料给料系统，粉磨系统、产品收集系统及热风系统组成。熟料、石膏和混合材称重后，由喂料皮带经锁风阀喂入辊磨，物料在
7、辊磨中随着磨盘的旋转从其中心向边缘运动，同时受到磨辊的挤压而被粉碎。粉碎后的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起，粗颗粒落回到磨盘再粉磨；较细颗粒被带到选粉机进行分选，分选后的粗粉由内部锥斗返回到磨盘再粉磨，合格细粉被带入袋式收尘器收集作为成品。部分难磨的大颗粒物料在风环处不能被热风带起，通过排渣口进入外循环系统，经过除铁后再次进入辊磨与新喂物料一起粉磨。因为混合材的水分很小，所以外循环物料和新喂料共用一个喂料溜管。出收尘器的成品通过空气输送斜槽、提升机等设备送入到成品库中。图1 系统流程图磨机通风和烘干需要的热空气由热风炉提供，热风通过管道进入磨机，出磨气体通过收尘器净化后由系统风机送出
8、，一部分排入大气，另一部分循环入磨。图2是设备安装现场。图3是系统操作画面。图2 台湾幸福水泥公司在越南福山安装的TRMK4541水泥立磨图3 台湾幸福水泥公司在越南福山安装的TRMK4541水泥立磨系统操作画面2.2 系统主要设备该系统的核心设备是TRMK4541辊磨，由天津水泥工业设计研究院有限公司自主研发，采用新的措施来保证物料能够形成稳定的料床。磨机采用了新型高效笼形转子选粉机，保证成品比表面积可以在300400m2/kg范围内灵活调节，并保证水泥成品的颗粒分布在合理的范围内。系统主要设备参数详见表1。表1 系统主要设备参数序号名称单位性能及参数01辊式磨规格TRMK4541生产能力t
9、/h150180成品细度m2/kg320出磨水分0.5主电机功率kW400002外循环斗式提升机输送能力t/h265电机功率kW5503袋式收尘器处理风量m3/h450000压力损失Pa177004排风机风量m3/h500000全压Pa8000电动机功率kW16003 系统运行状况3.1系统产量及原料配比根据生产需要，该系统生产三个品种的水泥，不同品种水泥的产量及配比如下。表2 磨机产量及配比水泥品种产量,t/h比表面积,m2/kg配比，%熟料石膏石灰石黑石火山灰OPC150330955-PCB5015534093.551.5-PCB401603608444353.2水泥单位电耗生产不同品种水
10、泥时的单位电耗如下：表3 单位电耗水泥品种电耗,kWh/t主电机系统风机选粉机系统OPC21.7 9.3 0.3 31.3 PCB5021.0 9.0 0.3 30.3 PCB4018.1 8.8 0.3 27.2 由表3可以看出，该系统粉磨水泥时的电耗与圈流球磨系统相比降低30%，TRMK4541水泥辊磨与国外辊磨的电耗比较如下：表4 不同水泥辊磨的电耗比较磨机规格熟料(含矿渣)比例,%比表面积, m2/kg主机电耗,kWh/t系统电耗,kWh/tLM46.2+282.53481726LM56.3+391.63562028OK33-4893182134LM56.2+2903822031TRM
11、K454193.53402130TRMK45418436018273.3 各点气体温度压力出磨气体温度的设计值为90，因为磨机没有使用喷水，依靠熟料自身的热量和磨机粉磨做功发热，磨机的出口温度就会达到90以上。在实际生产中可以通过调节冷风量来控制出磨温度在90左右，成品水分0.5。控制合适的磨机压差是磨机形成料层，稳定运行的前提。额定产量条件下，磨机的压差在5000-6000Pa之间，入磨负压一般200-500Pa，相应的出磨气体负压在5500-6500Pa之间。磨机运行时各点气体温度压力如下表：表5 各点气体参数入磨气温入磨负压出磨气温出磨负压立磨压差出收尘器负压系统风机开度PaPaPaPa
12、%6811093600059007100943.4 系统风量磨机稳定运行时，对系统风量进行了测定，出袋收尘器风管的风量测定结果为：温度77，气体压力-7400Pa，工况风量350000m3/h，标况风量240000 Nm3/h。3.5磨机的振动值磨机振动对设备的影响很大，必须将磨机的振动值控制在一定的范围内才能有效的保护磨机。不同的检测点检测的振动值也是不同的，TRMK4541磨机的振动传感器安装在减速机壳体推力轴承部分的侧面壳体上。在运行中对磨机进行了振动检测，振动值在2.0mm/s左右，属较低的振动范围，在磨机旁感觉运行非常平稳。 3.6无需助磨剂与磨内喷水在水泥粉磨过程中添加助磨剂可以起
13、到稳定料床、提高磨机产量的目的，但是这样会带来生产成本的增加，TRMK4541在粉磨水泥时不添加助磨剂就能保证料床的稳定和产量，为企业生产节约了成本。在水泥粉磨过程中向磨盘上喷水也可以起到稳定料床的作用，但是喷水会增加系统的烘干成本，同时由于高温下水泥细颗粒提前水化现象，在一定程度上会降低水泥质量，尤其对水泥的强度造成不利的影响。TRMK4541在粉磨水泥时不喷水就能保证料床的稳定，实现了无助磨剂，无喷水运行，充分体现了TRMK型磨机优越的性能。受到行业的高度瞩目。4 产品性能水泥立磨终粉磨水泥产品，长期以来，一直存在粒形、粒级匹配、标准稠度需水量、水泥强度等问题。中国水泥发展中心物化检测所对
14、TRMK4541水泥辊磨的成品进行了性能检测，结果表明TRMK4541水泥立磨终粉磨系统生产的水泥成品性能优良。4.1水泥的颗粒分布及需水量TRMK4541辊磨粉磨的水泥成品颗粒分布情况如下：表6 水泥成品的颗粒分布水泥品种颗粒含量，%筛余，%比表面积，m2/kg5m5-10m10-30m30-45m45-60m60mn值30m45mOPC24.1113.6434.4416.498.283.040.9825.113.6320PCB4026.1913.7431.8613.809.385.030.9029.816.3330与国外水泥辊磨的产品比较如下图。图4 不同水泥辊磨的成品颗粒分布可以看出，T
15、RMK4541水泥辊磨的成品颗粒分布很宽，n值小于1。与此相对应，水泥的标准稠度需水量较低，只有26.4%，与圈流球磨系统产品相当。不同粉磨系统的水泥需水量如下图。图5 不同粉磨系统的水泥标准稠度需水量,%4.2混凝土的流动度TRMK4541辊磨粉磨的水泥成品配制的混凝土坍落度测定结果及与国外水泥辊磨的比较如下：水泥品种混凝土类型混凝土配合比坍落度mm水灰比水kg水泥kg矿粉kg砂kg石kg减水剂TRMK4541-PCB40C600.3154453.077.0705.01014.0聚羧酸1.2%240国外辊磨-PCB40C600.3154453.077.0705.01014.0聚羧酸1.2%2
16、00从上表可以看出，本系统生产的水泥成品配制的混凝土坍落度较大，具有良好的工作性能，有利于工程现场施工。5 结束语首台国产大型水泥辊磨TRMK4541正式投入工业生产，磨机运行平稳，各项技术指标达到了设计值，水泥辊磨成品的颗粒分布、标准稠度需水量与圈流球磨系统的产品相当，用其配制的混凝土具有良好的工作性能。水泥辊磨终粉磨技术在国际上已经得到推广应用，运行结果充分体现了该技术具有显著的节能效果和优良的产品性能，天津院自主研发的TRMK4541水泥辊磨的成功运行，必将极大地推动国产水泥辊磨的技术进步和水泥立磨终粉磨技术的发展。天山股份公司经研究考察，决定在新疆喀什5000tpd生产线上采立磨做水泥终粉磨，并于2010年10月中旬与天津院有限公司签订2台TRMK50.4水泥立磨，设计产量170180t/h。标志着国产水泥立磨的研发应用得到行业进一步认可。天津院一如既往，秉承科技引领发展，服务创建和谐的企业理念，为中国水泥装备的发展，为行业的节能减排，研发更多高校环保产品，为实现水泥生产无球化作出重要贡献。
