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1、全国水泥立磨技术装备研讨会论文集 立磨制生料系统的优化 陈涛赵建涛 ( 成都建筑材料工业设计研究院有限公司，6 1 0 0 2 1 ) 摘要：立廉浚其独特的优势越跨萤夸炎型璧料制备象统的首选誊旌系统畿优化设评点；曼风杌系统 较双风机系统实用露靠；在调爷气流热焓的谩备：5 - 面，采用管道喷涨替代增湿塔的设计方壤豢琨出占 地少、流程简_ ：；投资省的优势- ? _ 薯? ? ： 一 ? 。蛩 关键谰：立磨i 风执；增湿塔 立磨是利用厚料床原理来粉磨物料的装备。其最 初应用于磨煤。后逐渐发展到粉磨软质原料，并于2 0 世纪6 0 年代首次用于水泥厂粉磨硬质原料。 立磨磨内通常装有2 4 个磨辊磨辊
2、通过磨盘的 旋转而被带动被研磨的物料在磨辊和磨盘之间形成 粉磨料层。磨盘周边设有挡料圈。通过液压系统调节 磨辊作用于料床的压力大块物料直接被压碎，细小 物料受挤压后形成料床进行粒间粉碎。经过研磨的 物料从挡料圈边缘溢出进入风环。自下而上的热风将 细物料带走，并通过立磨顶部的选粉机进行分选，不 合格物料继续返回磨内研磨。进入风环处的大颗粒物 料将穿越风环而沉积在磨底部通过刮料板排出磨 外。再重新喂人磨内。 1 立磨与传统管磨的比较 与传统管磨相比。立磨具有如下优点： ( 1 ) 能耗低，粉磨效率高。立磨采用料床粉磨原 理，大大地降低了粉磨无功消耗；同时大量的外循环 和内循环减少了过粉磨现象，提高
3、了粉磨效率；新型 立磨设计中，降低了风环处风速，加大了物料外循环 量。系统能耗进一步降低。与传统管磨系统相比，能耗 可降低1 0 一3 0 。 ( 2 ) 系统漏风少，热利用率高，烘干能力强。立磨 密闭性好。漏风少：物料在热风中以悬浮态进行热交 换且循环数十次。加上立磨的通风能力强。换热效率 7 4 得到了极大提高。因此其允许低温大风量的新型干法 窑窑尾废气作为烘干热源。允许烘干含水分为8 的 物料。如采用外加热源的方式，则可烘干水分达2 0 的物料。 ( 3 ) Y r 磨集粉碎、粉磨、烘干、选粉等工序于一体， 系统还具有流程简单可靠、运转率高、操作维修方便、 噪音小、占地面积小、土建费用低
4、、允许入磨物料粒度 大等优点。 立磨的主要缺点在于不适用于磨蚀性大的物料。 磨辊和磨盘衬板与物料磨蚀性系数成正比而球磨机 内衬和球与物料磨蚀性系数的平方成正比。磨辊、磨 盘衬板磨损大，将影响系统产量、质量、运转率及企业 效益。一般认为只有当磨辊、磨盘衬板使用寿命在 60 0 0 h 以上。选用立磨才是合适的。 下面以50 0 0 t d 水泥熟料生产线中生料制备系统 方案比较为例( 表1 ) ，对立磨系统的特点进一步加以 说明。 由表1 中可见。立磨系统具有台时产量高、流程先 进可靠、电耗低、占地面积小、土建费用低等优点。尽管 立磨系统的一次投资高于管磨系统但从经营成本来 看，立磨的优点显而易
5、见。在上述方案中，与管磨方案 相比，考虑系统年利用率及有效功耗。立磨系统每生产 I t 生料可节电约5 6 5 k W h ，年节电量约13 5 1 万k W h 。按 电价0 5 元k W h 计仅电费一项一年可降低生产成本 6 7 5 5 万元。立磨系统虽然一次性投资比管磨系统贵 望盐鱼婴窒鱼 7 6 2 3 7 万元但一年多即可收回投资。 随着单条水泥熟料生产线日趋大型化的发展，生 料制备采用管磨系统的局限性日趋突出。目前国产管 磨单台产量最大仅为2 0 0 2 3 0 t h 。对于大规模生产线， 生料管磨制备系统难以达到一磨配一窑的水平，必须 选用两套或多套管磨粉磨系统。这将导致系统
6、流程复 杂、操作及管理难度大、生料成分波动增加、产品质量 控制难度加大，生产成本上升。 立磨单台生产能力则更能适应烧成系统规模的 大型化。目前国外已有多家制造商能供应配套75 0 0 谢 表1生料粉磨及废气处理系统方案比较 序号比较内容立磨管磨 立磨 管磨+ 组合式选粉 1系统形式 ( 引进分交)机抖6 r e x ( 1 0 + 4 ) m 2系统套数 12 3生产能力 ( t h ) 4 0 02 x 9 0 4人磨粒度 ( 姗) 1 0 0 2 5 系统总装机容量( k W ) 1 05 9 01 31 3 0 磨机(kW) 35 5 02 x 35 5 0 选粉机 皿W ) 2 0 0
7、2 x 1 1 0 5 高温风机( k W ) 25 0 025 0 0 循环风机( k W ) 31 5 02 x 9 0 0 窑尾废气风机( k V O 7 1 07 1 0 主机设备重量( t ) 15 5 919 4 4 磨机 ( t ) 4 9 42 x 3 5 0 主减速机 ( t ) 9 02 x 6 2 主电机 ( t ) 3 02 x 3 0 6 选粉机 ( t ) 3 x 6 7 高温风机及电机( t )7 0 7 0 循环风机及电机 ( t )5 6 2 X 3 8 分离器 ( t ) 3 9 系统单位装机电耗( 生料) 7 2 6 4 83 4 5 5 ( k W h
8、t ) 8耐磨蚀性 略差 强 9对物料水分的适应性强 中 1 0对铁件的灵敏度灵敏不灵敏 1 1 工艺流程简单复杂 1 2操作调整响应时间 数分钟 2 0 3 0 r a i n 1 3占地面积 ( 一) 12 0 022 0 0 1 4设备费用( 万元)52 5 8 8 539 9 5 9 0 其中引进设备费用( 万元) 34 9 8 3 8 1 5土建费用 ( 万元) 2 2 8 74 6 7 7 8 1 6安装费用 ( 万元)6 2 4 0 78 8 8 5 7 1 7总投资 ( 万元) 61 1 1 6 253 4 9 2 5 1 8生产成本( 7 J ：E 年)30 0 136 0
9、1 吣主：立磨系统按三风机考虑。 生产线生料制备的立磨。现世界上运行的最大立磨是 L O E S C H E 公司1 9 9 9 年设计制造的L M 6 3 4 型立磨用 于泰国T h u n gs o n g 集团S i 锄水泥厂6 号生产线。电机 功率54 0 0 k W ，实际生产能力7 0 9 t h ，成品细度R 9 0 m 为1 2 。当然。立磨的能力和规格会随原料磨蚀性的 变化而不同。 通过对比可以看出立磨系统应作为当今大型生 料粉磨系统的首选系统。 2 风机系统的设计 我们将窑尾排风、生料制备及窑磨废气处理系统 放在一起来看，根据系统风机的设置数量、气流通过 方式，可分为三风机
10、系统( 图1 ) 和双风机系统( 图2 ) 两 种设计方式。 r 一一一喜一一一一一1 ，- 曰I L 0 矗回 舁一 图1 三风机系统 图l 所示的三风机系统主要是指生料制备系统设 有单独的循环风机，再加上窑尾高温风机和废气风 机，共3 台风机，故称为三风机系统。出磨含尘气体经 旋风收尘器收下大部分成品后由系统循环风机送人 废气处理收尘器中净化、排放。 三风机系统的主要优点在于：由于3 台风机的存 在，将烧成、生料制备和窑磨废气处理各系统隔离开 来。各系统之间界面明确、相对独立，尽量避免相互干 扰，从而确保了各系统操作的可靠性和稳定性。如当 窑尾工况发生变动时，可以通过调节高温风机和废气 风
11、机来满足窑系统通风量的要求而循环风机稳定立 磨进口负压，确保生料磨系统的运行工况不受其影 响；当生料磨系统产量或原料水分发生变化而导致其 用风量发生变化时，可以通过调节系统循环风机和废 气风机来适应其变化，而烧成系统的运行工况不受其 影响。当生料磨系统停机时，耗能最大的循环风机停 止运行，窑系统靠高温风机和废气风机运转。此外。由 7 5 全国水泥立磨技术装备研讨会论文集 于出磨高浓度含尘气体预先经过旋风筒收尘。则废气 处理系统的主收尘器的处理负荷下降且壳体承受负 压要求低。 ，曰 L 一一一一 一一一一一一一一j 图2 双风机系统 图2 所示的双风机系统主要是指生料制备系统没 有循环风机仅靠窑
12、尾高温风机和废气风机来控制 窑、磨系统，故称为双风机系统。出磨高浓度含尘气体 直接送入废气处理收尘器中净化。 双风机系统的主要优点在于：系统流程简单，设 备少，占地面积小、投资省。其缺点主要在于窑尾、生 料粉磨和废气处理三系统之间的独立性差运行中相 互干扰，可操作性不如三风机系统。尤其是当烧成系 统工况出现波动时，必须调节高温风机和废气风机的 工作点( 或调节系统管线上的阀门) ，从而须在立磨、 旁路风管、循环风管之间建立新的平衡点。易影响到 立磨的正常工况，系统调节难度大。对操作人员的水 平要求高。此外，由于高浓度的含尘气体直接进入收 尘器中，收尘器工作负荷极大。会降低其使用寿命和 粉尘排放
13、标准。尤其是电收尘器的收尘效果更难以保 证。同时。废气风机的全压高达95 0 0 P a ( 就对电收尘 裹2 两种系统的风机电耗 系统三风机系统两风机系统 操作窑磨联合窑磨联合 原料综合水分( )6 6 生料成品水分 ( )0 5 O 5 生料磨产量( t h ) 4 0 04 0 0 风量( m 3 h ) 8 4 0o o O8 4 00 0 0 高温风机压力( P 8 )72 0 0一72 0 0 装机功率( k W )25 0 0 25 0 0 风量 ( m 3 h ) 8 4 00 0 0 循环风机压力 ( P a ) 一90 0 0 装机功率 ( k W ) 31 5 0 风量(
14、 m 3 l a )8 2 00 0 08 2 00 0 0 废气风机压力 ( P a )一20 0 0 - 1 00 0 0 装机功率( k W ) 7 1 035 5 0 装机功率合计( k W j63 印60 5 0 7 6 器而言，三风机系统则仅需要20 0 0 P a ) 以上。收尘器 壳体必须进行特殊设计以承受此负压整个收尘器成 本增加。且使用效果不如三风机系统。而且由于负压 的影响双风机系统的漏风系数将超过三风机系统 5 0 以上，系统无功消耗大，且易出现正压现象。 两种系统主机方案比较如表2 所示。 从表2 的数据看，表面上三风机系统的总电耗略 高于双风机系统。但我们来分析一下
15、停磨单开窑时的 情况。三风机系统中，耗能最大的循环风机停止运行。 而在双风机系统中能耗最高的废气风机此时还必须 继续运转。本来立磨停止运行时。废气风机的全压从 1 00 0 0 P a 降至20 0 0 P a l 1 可满足系统要求但如果废 气风机大幅度降低风机转速将会导致风量不能满足 系统要求风机只能通过管线上的阀门调节来适应工 况的变化，节能效果难以体现。而三风机系统中三台 主风机均可采用调速方式来实现节能故两种方案中 系统的实际功耗基本相当。 尽管三风机系统投资略有增加但从系统的可操 作性、稳定性及节能的角度出发我们认为三风机系 统设计更为实用可靠。尤其是当煤磨还布置在窑尾 时，各系统
16、之间的风量、压力关系更为复杂，双风机系 统的操作不稳定性显得更为突出。 3 增湿塔的设置方案 增湿塔作为调节气流热焓量的设备在生料粉磨 系统中主要有两种设置方案，如图3 所示。 i 一一 窖肆5 圃一一固j 一! 坦亟蟊_ 二圃 ：，j a 增湿塔在高温风机前 r 岖圈一： 蜊悃：坦囹j 圃 L j b 增湿塔在高温风机后的旁路风管上 圈3 增湿塔设置方案图 两种方案的特点对比参见表3 。 增湿塔通过喷水对热气流进行降温从而加大了 气流密度，降低了气流的工况流量。但由于增湿塔漏 风，气流的标况流量也会增加会减弱降温所带来的 风量减少的好处。如果增湿塔设置在高温风机前面 塑盐童堑窒堡 气流的这种变化会影响高温风机消耗的功率。在高温 风机提供的全压不变的情况下风机轴功率将随气体 工况流量按正比例变化。在系统设计中，我们需要权
