浅议Atox50立式磨工艺参数的设定原则

图1 生料粉磨系统工艺布局图

　　0 前言
　　Atox50立式磨是一种集粉磨与粉体分级为一体的高效粉磨系统，它以气力携带、输送粉体，靠加载研磨压力的磨辊与磨盘的相互挤压、研磨粉碎物料，通过调整合适的风速和选粉机转速满足细度指标。风取决于粉磨的生料量，而生料量又取决于系统所加载的研磨压力，这三个因素都是在实际的生产中可以直接调控的主变量，为可控参数，三者互为影响、互相制约，在实际生产中，风、料、研磨压力的匹配是保证磨机处于平衡稳定状态的关键。本文拟从Atox50磨在实际生产中的风、料、压力三者平衡的角度浅议磨机各工艺参数设定的依据，探讨如何提高磨机的粉磨效率，以达到降低能耗、增加台时产量和减轻设备损耗的目的。Atox50立磨风、料、研磨压力参数的设定分别如下。

　　1 工艺流程及主机设备参数
　　我厂生料粉磨系统采用的是三风机系统，粉磨系统为无循环风管的工艺布局，生料磨、煤磨都设计在窑尾，生料磨采用出增湿塔的热风来烘干物料，煤磨使用的热风来自高温风机出口。工艺布局见图1，主机设备性能见表1。

　　2 风量、风速对磨机成品量的影响
　　风量决定了磨内粉体的携带量，风速决定了粉体被带起的高度，风量和风速受系统拉风、喷口环面积、磨机压降以及工艺布局等影响，风量和风速的大小决定了最终的成品量。

　　2.1系统风机（循环风机）的工作性能应满足磨机所需的风量和风速Atox50立磨是靠风力输送成品生料的，风量的大小直接决定了可以被携带的生料量，然而，风量并不是唯一的因素，风速的大小同样至关重要，因为受喷口环面积、选粉机转速以及磨内结构所造成的磨机压降的影响，粉体必须有足够的出口动能才能被带出磨机出口，进入四管旋风收尘器进行风料分离，风速的大小影响着旋风收尘器的分离效率。

　　喷口环处的出口风速和风量是影响磨机成品量的重要因素之一，为达到这样的工艺要求，通常都要求系统风机的风量在80×104 m³/h以上，风机的压头在1×105Pa以上，所以在实际生产中需要调整高温空气量和循环空气量即入磨总风量（75～84×10⁴m³/h），以保证立式磨适宜的喷嘴环风速（一般不小于45～55m/s）和适当的入磨风温。

　　2.2 喷口环面积大小影响磨机的稳定运行
　　Atox50立式磨机的喷口环的面积大小可以通过遮挡喷口环的挡板来调节，过大将导致出口风速减小，生料粉带不到合适的高度，造成外循环变大，主电机负荷加重；过小将导致出口风速变大，细粉带起量增多，造成内循环大，选粉机负荷加重。这些都将影响风、料混合均化效果，降低磨机换热效率，导致出口温度升高和出磨生料水分增大。在调试时一般使用以下两个调节方案：一是通过热风炉低产量时用250mm（约50%的喷口环面积）宽的挡板遮盖喷口环，这可以帮助在低产量时稳定磨机的振动；二是正常生产时用125mm（约25%的喷口环面积）宽的挡板遮盖喷口环。然而，受不同生产线设备选型、原材料物理性能等因素影响，喷口环的面积应根据实际生产情况作适当的调节，找到适合各企业粉磨系统的最佳喷口环面积，使磨机形成稳定的料层、合理的外循环与内循环，保证磨机均衡稳定地运行。

　　2.3选粉机合适的转速可保证产品细度和减缓设备磨损
　　Atox50立式磨机采用的是鼠笼式高效选粉机，它通过导向叶片将随风携带的粉体以一定的角度喷射在旋转的笼子上，在离心力的作用下，细粉克服重力和叶片的摩檫阻力，随风进入旋风收尘器进行气固分离，其成品入库；粗粉则落入选粉机底部，再通过底部的卸灰口落到磨盘上重新研磨，形成内循环，通常要经过多次循环，才能使全部粉体达到要求的细度。其选粉效率通常在90%以上。一般调试要求选粉机转速为1250r/min（80%的额定转速），然而，随着磨机耐磨衬磨损造成的研磨效率下降和选粉机叶片磨损导致的分级效果降低，随着使用时间的延长有些中控操作者往往只知道通过提高转速来降低细度，而不知在磨况稳定不减产的情况下适当地降低风速也可以明显降低细度，这种操作习惯造成转速的提高是错误的，无形中增加了对选粉机叶片的磨损。由此应该在设备使用寿命和产、质量之间作出权衡，找出最佳的转速范围，使之达到最佳的经济效益。

　　2.4磨机供风系统的设计差异对系统风量的影响
　　一般而言，5000t/d生产线常用的磨机供风系统布局分为无循环风路和有循环风路。无循环风路布局的供风系统将磨机循环风管和高温废气风管合粉磨技术No.4.2009-16-SICHUAN CEMENT为一个，能起到处理窑尾废气和风循环的双重作用，这种设计投资较少，但造成磨机系统风量的稳定性差，我厂立磨系统就是无循环风管的风路布局。在开磨用风时无法避免进入热风，喂料稍迟时就造成磨内温度急剧上升，若完全关闭热风阀，只开冷风阀，则产生立磨系统风路不能循环，导致窑尾袋收尘器正压过大；若进口风路全部关闭，将造成喷口环出口风速低，磨盘上的积料在开启主电机时会从振动筛观察孔中涌出；当因配料秤故障或断料时，短时间的止料都会导致温度升高，使用极不方便。且我厂使用的是窑尾生料磨与煤磨双磨布局，煤磨开机时将造成双磨供风不匀，此时应根据煤磨所用的风量及时减少生料磨的喂料量，否则将造成饱磨，但由于风路的补偿作用，减料时不必完全根据风量的比例作相应减少，只能适当递减，使其平稳过渡。而有循环风路布局的供风系统因其风量自动及时补偿，且可以在开、停磨时不掺入热风，不会出现上述无循环风路系统的弊端，有利于操作。这就要求中控操作者根据生产线的工艺布局特点，在磨机刚开时参照生料入磨的速度把握好拉风、喷水、加压的时机，力争保持良好的粉磨状态，为后续的快速加料创造条件。

　　3 生料的易磨性和喂料速率对磨机稳定运行的影响
　　3.1原材料的矿物组成决定了粉磨的难易程度水泥生产所需原料的矿物组成和结晶形态决定了其破碎的难易程度和粉磨的易磨性状况，也是决定粉磨工艺参数的重要条件。

　　3.2合适的料层厚度可以保持较高的粉磨效率和减小磨机振动
　　稳定料层厚度是立磨操作的关键，料层薄则粉磨效率高，但易振动；料层厚则振动小，但粉磨效率低，料层不均匀将造成振动增大。理论上讲，料层厚度应为磨辊直径的2%±20mm，该立磨磨辊直径为3000mm，因此60±20mm是适宜的料层厚度。料层厚度受挡料圈高度、系统拉风、喂料量、喷水量等影响。挡料圈高度一般在安装时根据喂料粒度及粒度级配等确定，我厂目前挡料圈高度为240mm。操作中调节料层厚度的前提是做到系统拉风与喂料量的匹配，拉风过大将造成磨内物料走空，料层变薄，振动变大；拉风过小则物料进出不平衡，料层增厚，粉磨效率下降，甚至造成饱磨。喷水的调节是在拉风与喂料量匹配的情况下，对料层厚度进行微调，在振动值稳定的前提下保持较薄的料层厚度，可以提高粉磨效率。

　　3.3喂料速率的大小取决于磨况的平衡稳定程度
　　所谓磨况，是指磨机的粉磨平衡稳定程度，即磨机处在平衡稳定或不稳定的粉磨状态，其中磨内压差、主机电流、内外循环量、振动、料层等参数是衡量它的主要标志。喂料量的大小要根据磨况来决定，刚开磨时由于磨内较空，可以预加70%左右的生料，待压差、主机电流、料层、磨机振动稳定后，随着研磨压力和系统排风的加大，若磨机有富裕的粉磨能力，可以适当加料。操作中要求能使磨机逐渐由一系列低端的粉磨平衡逐步地向高端的粉磨平衡过渡，过渡中尽量减少波动。当磨机加料到额定能力时，此时应稳定运行一段时间，使磨机达到物料进出平衡、破碎平衡、风料平衡的稳定状态，此时可以选择是否增产。我们知道，任何平衡都是具有一定弹性的，在这个平衡下，适当的加减一些料，对磨况的影响是不大的。

　　4研磨压力对磨况的影响
　　磨辊的自重与研磨压力所产生的势能等同于粉体产生新表面所需要的表面能，表面能的提高能使磨机达到理想粉磨的效果。

　　4.1研磨压力应根据物料的量和易磨性设定合理的范围
　　研磨压力一般常用的设定范围是80~130Bar（1Bar=1×105Pa），这要根据生料的易磨性和设计产量等设定，我厂目前使用的满负荷研磨压力为116～118Bar。研磨压力小将导致物料粉碎量少，外循环量增大，造成料层增厚、压差增大，影响磨内通风，产量降低，同时影响刮料板的安全使用；研磨压力过大将导致料层过薄，造成物料碎而不细，增加内循环负荷和磨内压差，同时增大主电机负荷，造成粉磨功率浪费，不利于长时间的稳定运行和节能降耗目标的实现。

　　4.2研磨压力加载的时机和幅度要根据磨内物料量而定

　　判断磨内料量多少最直观的参数是磨内压差，压差为磨机喷口环处的静压损失。磨机刚开时，系统拉风要参照磨机出口压力，通常在6000～000Pa之间，物料入磨后，等压差逐渐达到45～50MPa时，落辊加压粉磨。待料层均匀、振动稳定后，逐渐加大研磨压力。若磨机出现急停现象，是由于磨内存料较多，可以提前落辊加压粉磨。这就要求操作者在实际生产中总结经验，根据压差、外循环量、入磨皮带电流、入磨皮带上的摄像头等准确判断磨况，判断好加压时机，过早则料层不稳，容易造成振动较大，过迟则造成磨内物料多，压差大，易饱磨，这些均不利于后续的提产操作。加载幅度要依据液压泵最小工作压力差而定，换言之，就是使液压泵在输入新的压力设定时要有动作，一般每次加载幅度不应超过5Bar，待液压压力反馈稳定后再根据磨内压差增减情况决定是否再加压或减压，最后逐渐根据喂料量决定最终的研磨压力。

　　4.3 研磨压力的卸载
　　研磨压力的卸载常在止料停磨时开始，在操作中要做到“快而不急”，减压在止料时开始，每次减4～5Bar左右，待反馈稳定后再减压，直到减至最小压力，一般为80Bar。过急减压将导致溢流阀一直处于开状态，不利于液压站的稳定工作。且在止料时，因入磨皮带上的物料走空需要一定的时间，同时考虑到磨机内外循环量，通常在这段时间内将研磨压力减到最小是不会造成磨机振动变大的。待磨内压差和主电机电流降低时，可以停磨，此时，磨内物料基本磨空，方便以后开磨。