朱其川:水泥粉磨新技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)踐
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(jìn)程及生產(chǎn)工藝、技術(shù)的不斷提升,已經(jīng)由以球磨機(jī)為主,發(fā)展為高效率的球磨機(jī)與立式磨、輥壓機(jī)等多種新型粉磨設(shè)備并用的工藝組合,并朝著粉磨設(shè)備國產(chǎn)化、高效化、智能化發(fā)展。而在日益嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保政策壓力下,在產(chǎn)能過剩嚴(yán)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(tuán)河南運(yùn)營區(qū)技術(shù)中心總經(jīng)理朱其川以《水泥粉磨新技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)踐》為題做了報(bào)告,他用大量的實(shí)際案例和數(shù)據(jù)來說明不同水泥粉磨的技術(shù)要求和應(yīng)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(yīng)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(jī)系統(tǒng)做功效率高的優(yōu)勢進(jìn)一步提高粉磨效率,但是在實(shí)際應(yīng)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(yīng)用,取得了一定的成效,也有需改進(jìn)的地方。
半終粉磨工藝
應(yīng)用中需要解決的問題是:一是輥壓機(jī)需高效穩(wěn)定地運(yùn)行,產(chǎn)生足夠<32um的物料顆粒;
二是選粉設(shè)備的選粉精度需達(dá)到一定的要求,就是選粉機(jī)必須要盡可能多的選出粒度<32um的物料。
在處理上述問題時(shí),主要采取了以下三種措施:
(1)輥壓機(jī)的工作壓力>10Mpa,而且能夠在9Mpa長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行;運(yùn)行電流必須穩(wěn)定在額定電流的80%以上。
(2)選粉機(jī)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(jī)配置。
主機(jī)配置
應(yīng)用效果
朱其川在分享其應(yīng)用體會時(shí)講到,半終粉磨在操作中有其優(yōu)勢,但也有其需注意的細(xì)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(jī)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(dá)97%,45um篩余為0 是最理想的狀態(tài);此時(shí)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(yán)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(yàn),比對水泥成分、比表、顆粒分布與水泥性能的相關(guān)性。
第二是球磨機(jī)系統(tǒng)的控制。
1.控制入磨物料細(xì)度。入磨物料細(xì)度的控制,控制入磨物料細(xì)度48%~52%,出磨物料細(xì)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(qiáng)制過料隔倉;調(diào)整出料篦板通風(fēng)面積選擇最優(yōu)的使用方案;對部分活化環(huán)鏤空處進(jìn)行封堵,調(diào)整物料流速。
第三是半終粉磨需要精細(xì)管理,從主機(jī)選型、熟料、混合材、參數(shù)確定與調(diào)整、控制工具等進(jìn)行不斷研究調(diào)整,才能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。
二、陶瓷研磨體應(yīng)用
陶瓷研磨體在陶瓷行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,在水泥行業(yè)中也有應(yīng)用,如在白水泥和彩色水泥生產(chǎn)中應(yīng)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(jìn)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(yīng)用過程中也出現(xiàn)了臺時(shí)產(chǎn)量下降
烘干能力變差、磨尾循環(huán)負(fù)荷增大等問題。
所以在實(shí)際操作中為了獲得最佳使用性能,對于此類粉磨系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整。
一是降低入磨物料粒度
1.調(diào)整輥壓機(jī)做功
為降低入磨物料粒度,對輥壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)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(jī)壓力,最大限度開大插板開度,提高輥壓機(jī)做工效果,以適用于陶瓷球。
更換陶瓷球前后輥壓機(jī)做功調(diào)整
2.對V選進(jìn)行調(diào)整
使用陶瓷球后,隨著輥壓機(jī)做功提高,把6組調(diào)風(fēng)葉片由半開調(diào)整到全部打開,V選補(bǔ)風(fēng)風(fēng)門由開度60%開到100%,以便選出更多的細(xì)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(shí),系統(tǒng)臺時(shí)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(jī)級配情況
通過上表可以看出,使用鋼鍛時(shí),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(jī)總裝載量降低86t。
更換陶瓷球前后各主機(jī)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(shí)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(shí)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(yīng)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(jī)滑履瓦溫度也隨之下降15℃。
3.經(jīng)近2年實(shí)際運(yùn)行測算,陶瓷球的球耗為12.3g/t,低于鋼鍛的35g/t。
4.磨機(jī)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(jià)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(xiàng):臺時(shí)產(chǎn)量有下降的風(fēng)險(xiǎn),若臺時(shí)產(chǎn)量下降,在實(shí)行峰谷電價(jià)的區(qū)域生產(chǎn)成本下降部分會被沖減;陶瓷球?qū)δC(jī)鋼襯板的磨損暫時(shí)還未得出明確結(jié)論;一二倉長度、篦板形式及研磨體級配應(yīng)有效調(diào)整。
三、水泥粉磨控制系統(tǒng)無人值守應(yīng)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(yīng)用可以達(dá)到的目的有以下幾點(diǎn):
1.通過總結(jié)優(yōu)秀工藝專家和優(yōu)秀操作員的經(jīng)驗(yàn)知識構(gòu)建專家知識庫核心信息,并通過機(jī)器學(xué)習(xí),在線實(shí)時(shí)更新專家知識。
2.引進(jìn)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(shù),確定磨機(jī)負(fù)荷運(yùn)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(guān)鍵工藝參數(shù)及控制量。
5.基于邊界控制及先進(jìn)控制理論方法,實(shí)現(xiàn)水泥質(zhì)量、磨機(jī)負(fù)荷、穩(wěn)流倉料位三者協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行。
6.基于多線程的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)水泥粉磨過程電能消耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測與分析。
關(guān)鍵技術(shù)
水泥粒度分布直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能,不同的粒度分布將導(dǎo)致不一樣的性能,過多的<3um的顆粒將導(dǎo)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(dǎo)致水泥(甚至是較長時(shí)間后也)不能完全水化,因此水泥的強(qiáng)度將大大降低。
粒徑分布
示意圖
為實(shí)現(xiàn)磨機(jī)負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間合理和水泥質(zhì)量穩(wěn)定,需調(diào)節(jié)預(yù)粉磨環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)入磨物料穩(wěn)定,具體思路為:一是綜合磨況,選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、后主排風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)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(dòng)態(tài)關(guān)系,通過分時(shí)分段合理調(diào)節(jié)喂料量、循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)閘板開度實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化。
根據(jù)穩(wěn)流倉倉位自動(dòng)化調(diào)整磨機(jī)喂料量
磨機(jī)負(fù)荷直接影響到磨機(jī)粉磨及選粉效率,準(zhǔn)確判斷磨機(jī)負(fù)荷將成為提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量的關(guān)鍵。具體思路:
1.依據(jù)磨機(jī)電流、出磨提升機(jī)電流,回粉量、磨后負(fù)壓、選粉機(jī)電流、磨音、出磨溫度等關(guān)鍵狀態(tài)及其變化趨勢,采用模糊決策等手段,預(yù)測工況平穩(wěn)的磨機(jī)負(fù)荷。
2.磨機(jī)負(fù)荷高對粉磨效率影響大,兼顧回粉量、磨后負(fù)壓等參數(shù)變化趨勢對磨機(jī)負(fù)荷影響較為迅速等特點(diǎn),采用專家監(jiān)督與決策機(jī)制,提高磨機(jī)負(fù)荷判斷準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)分布圖,通過查詢專家知識庫,獲取選粉機(jī)轉(zhuǎn)速、主排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)區(qū)間。
2.綜合磨機(jī)負(fù)荷辨識結(jié)果,依據(jù)粒度偏差量,分時(shí)分段合理協(xié)調(diào)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和后主排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值。
3.在質(zhì)量穩(wěn)定前提下,通過小幅調(diào)節(jié)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速和后主排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值,提高水泥成品質(zhì)量,降低單產(chǎn)電耗。
分布圖
該技術(shù)可以應(yīng)用在水泥粉磨(球磨機(jī))系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)在線測量技術(shù)、水泥粒度在線監(jiān)測(激光在線檢測技術(shù))與控制、粉磨智能優(yōu)化控制技術(shù)、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(jìn)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(dá)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(jié)時(shí)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(yīng)用體會:
1.確實(shí)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(qiáng)度,降低需水量;合理平衡了臺時(shí)產(chǎn)量與質(zhì)量的關(guān)系。
2.人員減少及勞動(dòng)強(qiáng)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(shè)備,僅僅是做為了人工細(xì)度、比面表積檢測的替代。
5.隨著水泥粉磨系統(tǒng)自動(dòng)堆取料方案的使用、測控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,做到”閉門自動(dòng)運(yùn)行“才是無人值守的目標(biāo)。
四.水泥技術(shù)發(fā)展方向
朱其川認(rèn)為,水泥應(yīng)從追求成本轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蟪杀咀非筚|(zhì)量,從由水泥產(chǎn)品本身的經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)變成混凝土、建筑全生命周期的經(jīng)濟(jì)性,從操作、巡檢轉(zhuǎn)變成機(jī)器代人。未來水泥技術(shù)發(fā)展方向可以從水泥質(zhì)量高穩(wěn)定性控制技術(shù);基于在線分析與大數(shù)據(jù)分析的自動(dòng)配料技術(shù);水泥分別粉磨、調(diào)配技術(shù);高效、低成本顆粒分級技術(shù);低成本水泥冷卻技術(shù);水泥筒倉防結(jié)壁及安全清倉技術(shù);集一卡通、水泥粉磨生產(chǎn)無人值守、自動(dòng)插袋、自動(dòng)裝車為一體的數(shù)字水泥車間技術(shù)這些方面尋求突破。
編輯:周程
監(jiān)督:0571-85871667
投稿:news@ccement.com