巴基斯坦GCL公司水泥立磨粉磨系统设计选型优化与系统调试.docx

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1、摘要近年来，国际水泥界在工艺方面的大量工作主要是集中在对新型干法工艺全过程进行优化和完善方面,而对于每一个项目，首要是工艺设计选型方面的优化。本文介绍了公司在为巴基斯坦GC1.公司水泥立磨终粉磨系统设计选型过程中，没有采用定型的设计文件，而是针对其存在的个性问题，对于部分生产线系统，在设计阶段就对施工图纸进行了优化调整，从而使方案更精准地达到最优效果。1巴基斯坦GC1.公司项目概况巴基斯坦GC1.公司水泥立磨终粉磨项目是公司继与巴基斯坦PC公司签订余热发电EP合同后，在“一带一路”中亚市场取得的又一重大突破。该系统设计OPe水泥生产能力225th,原料由熟料、破碎后的石膏和混合材组成，配比为9

2、0：6：4,产品性能指标依据中国水泥标准，即：比表面积N350m2kg,90m筛筛余W.0%,成品水分0.5%l该粉磨站系统共包含5个车间：混合材破碎车间、熟料库车间、配料车间、粉煤灰车间和粉磨车间。粉磨后的成品通过斜槽送入原有的水泥储存系统。本文主要介绍工艺方面的设计选型优化。该项目年月签订合同，年月开始建设，年月日通过考核验收。水泥粉磨系统主机采用生产的1.GMC5725水泥立磨，该立磨是目前国产最大的水泥立磨。本项目技术合同比国内的承包工程合同要求更具体、更广泛，因此，优化的空间较小，且调整设备参数需征得用户的同意。在用户审查初步设计期间，水泥工艺设计人员与用户详细交流沟通，对部分生产线

3、系统进行了优化调整，最终确定了优化后的施工设计图，得到了用户的认可。现将优化过程进行总结。2工艺设计优化2.1 混合材破碎系统优化该粉磨站的混合材主要采用石灰石、矿渣和粉煤灰，大块物料破碎后直接送至配料站仓中，而无须破碎的物料通过应急料仓送至配料站仓中。设计中强化以多破少磨为原则，破碎系统的成品出料粒度由合同签订的75mm颗粒占90%改为25mm颗粒占90%,经过与设备厂家沟通和核算,破碎机达到额定产能200t/h时，装机功率315kW即可满足要求，仅此一台设备，就降低了40kW的装机功率，而且出料粒度变细，一定程度上降低了磨机内因有大块物料引起跳停出现的概率，保证生产系统的稳定连续运行，也有

4、利于后期电耗的考核。然后，又通过改变板喂机的支撑形式、提高板喂机的角度和增加板喂机的长度，使破碎机所在平面提高了3.5m,地坑深度降低了2.6m。最后，又通过降低皮带机转运站的物料落差,重新核算收尘风量,使得2套转运站的收尘器和风机均降低了一个规格。通过以上优化，车间设计显得更为合理。混合材破碎系统优化前后的布置如图1和图2所示，工艺流程如图3所示，主机设备参数对比如表1所示。至配料站图3混合材破碎系统工艺流程示意2.2 熟料储存及输送系统优化在本厂区内，业主已拥有一条6700t/d的熟料生产线，新建粉磨站所需的熟料均来自该生产线。本设计方案是在老线的黄料库侧开洞，然后通过链斗输送机将熟料送至

5、新的黄料库和熟料库。本车间的优化主要是通过降低物料溜子高度，进而降低收尘系统的风量，使收尘器和风机得以降低规格，装机功率减少了22kW,保证系统良好工况的同时,降低了设备费用，也为业主减少了土建投资。装机功率的降低也为后期电耗考核产生了一定的积极作用。熟料储存及输送系统工艺流程如图4所示，优化前后主机设备参数对比如表2所示。2.3 配料系统优化因为业主要预留一套粉磨车间，故本项目每个配料仓下设计2套出料系统，建设1套，预留1套。配料系统的优化较为简单，不再赘述。配料系统优化前后主机设备参数对比如表3所示。I熟料仓I图4熟料储存及输送系统工艺流程表2熟料储存及输送系统优化前后主机设备参数对比优化

6、前优化后转运站收尘器（编号13.40）PPC32-6t8900m3h转运站收尘器（编号13.40）JYDC-112A,5040m3h风机（编号13.41）106801/11,风机（编号13.41）6000m3h,功率18.5kW功率7.5kW转运站收尘器（编号13.43）PPC32-6,8900m3h转运站收尘器（编号13.43）JYDC-112A,5040m3h风机（编号13.44）10680m3h,风机（编号13.44）6000m3h.功率18.5kW功率7.5kW表3配料系统优化前后主机设备参数对比优化前优化后熟料仓顶收尘器PPC32-6,8900m3h熟料仓顶收尘器PPC32-5,64

7、00m3l风机10235m3h,功率18.5kW风机7300m3h,功率15kW2.4 水泥粉磨系统优化风机的电耗占整个系统电耗的30%左右，风机的负荷是由风压和风量决定的，虽然尾排风机是变频调速，但是选型偏大依然会增大系统的电耗。主机所给出的风机推荐选型全压为75008100Pa,鉴于本项目所使用的立磨为我公司首台套大型立磨，且为海外项目，因此，在投标报价阶段，风机全压按8100Pa进行选型，在项目优化阶段，经过核算及与现场运行数据调研对比分析，将尾排风机的选型压力调整为7500Pa,相比方案阶段的选型仅压力就减少了600Pa,使风机的装机功率减少了约500kW,如取风机的功率因数为0.75

8、,则降低的可比水泥电耗为5000.75225=1.67（kWht）,为后期电耗考核产生了较大的积极作用。水泥粉磨系统工艺流程如图5所示，系统优化前后主机设备参数对比见表4。图5水泥粉磨系统工艺流程表4水泥粉磨系统优化前后主机设备参数对比优化前优化后气动三通分料阀（编号15.04）,800inin800mm,55气动三通分料阀（编号15.04）,600mmX600mm,55收尘器（编号15.15）PPC32-6,过滤面积18613,9300m3h收尘器（编号15.15）PPC52-6,过滤面积312m15000nh风机（编号15.16）10700m3h,功率22kW风机（编号15.16）1800

9、0m3h,功率30kW尾排风机（编号15.18）,8100Pa,673000m3h,2500kW尾排风机（编号15.18）,7500Pa,673000m3h,2000kW电动葫芦（编号15.58）,25t电动葫芦（编号1558）,1613系统运行指标该项目合同中约定的可比水泥综合电耗为30kWht,实际考核电耗为25.82kWht,也证明了该项目的设计选型及优化非常成功。优化改造后水泥粉磨系统考核电耗数据如表5所示。表5优化后水泥粉磨系统考核电耗数据设备装机容量kW功率利用率/%实际电耗/（kWht）磨机主电动机500085.816.76选粉机50019.50.38排风机200087.66.8

10、4其他辅机79260.41.87系统829279.825.854结论通过对本项目的优化改进，有效地解决了投标报价阶段设计选型不匹配的问题，为立磨粉磨系统的优异电耗奠定了坚实的基础。基于本项目的设计选型优化,可得出如下相关结论：（1）现在的设计人员依旧延续之前项目的设计经验，收集现场的反馈信息较少，富余系数较大，先前的设计选型已成功应用于诸多项目，也许已成了单位的标准设计文件，后期又未及时更新，因此，对于当前项目，先前的设计选型较为保守，已跟不上现代企业发展和市场竞争的需要，针对以后的项目一定要广泛结合现场生产数据，做到精准计算、精确选型。（2）重视工程投标阶段的技术工作，熟悉招标要求中的设计标

11、准、规范和准则等，多了解当地的人文地理、环境、气候条件、习惯做法等方面的经验，在投标阶段即采取项目优化设计选型，力求投标阶段的方案达到最优的状态。水泥立磨系统调试中最容易出现的问题巴基斯坦GC1.公司水泥粉磨系统于年月开始建设，月份完成安装和设备单机调试，月日正式带料调试，并于年月日通过考核验收，系统主机采用生产的1.GMC5725水泥立磨，该立磨是目前国产最大的水泥立磨。此项目是由公司主导的EP项目，并负责系统调试，该系统设计OPC水泥生产能力225th,产品性能指标依据中国水泥标准，比表面积N350m2kg,90m筛筛余1.0%,成品水分W0.5%。现将系统调试中出现的问题以及解决方法进行

12、总结。1系统工艺流程及主机配置水泥立磨终粉磨系统工艺流程:原料由熟料、破碎后的石膏以及石灰石组成,石膏和石灰石平均水分小于1.0%,熟料、石膏和石灰石这三种原料按照90：6：4的比例配料后（生产过程中根据产品相关指标对配料比例做细微调整），由皮带输送至立磨喂料口（磨机进料口前设置金属探测器及三通阀门，防止大块金属进磨）。入磨物料经过碾压粉磨后经磨内选粉机分选，合格物料经布袋收尘器收集后通过斜槽和斗式提升机输送至水泥成品库。通过立磨喷口环下方刮板机排出的物料经循环皮带和斗式提升机返回至入磨皮带机，与从配料站来的新鲜物料混合后再次进入磨机进行碾压粉磨。工艺流程示意见图1,主机配置见表1。图1水泥立

13、磨终粉磨工艺流程示意表1主要设备参数设备名称性能及参数型号1.GMC5725；设计能力225t/h；比表面积水泥立磨（35010）m2kg;90Nm筛筛余1.0%;出磨水分0.5%;主电动机功率5OOOkW；选粉机功率500kW收,型号JPCl76-2X10；处理风量6170OOm3/h；有效过滤*面积100oOm2；排放浓度20mgNnI3排风机全压7500Pa;风量673OOOm3h;电动机功率2OOOkW2调试中出现的问题分析和处理2.1 磨机频繁跳停2.1.1 调试初期在系统带料联动试车初期，因振动值偏高磨机频繁跳停，系统连续运行时间无法超过2h。从反馈到中控的参数来看，磨机振动特点为

14、：振动值不但高而且具有突发性，减速机振动值经常突然跳至5mm/s以上（设定为5mms报警，8mm/s持续3s跳停）。通过调整研磨压力、系统风量等工艺参数未能解决问题。经过分析，判断频繁振动跳停的原因可能是磨盘上有大块物料或异物，后经停磨期间进磨观察，确实发现磨盘上有大块熟料和石灰石存在。出现大块熟料的原因是该时间段内，进入配料库的熟料是由装载机通过应急料斗喂入，业主提供的熟料由于长时间户外堆放产生大量结块且上料斗未设置栅格。为了解决此问题，在应急下料口设置了80mmx80mm筛网的栅格；另外，通过对混合材破碎机的检查发现破碎机篦板与反击板对接处缝隙达100mm,很多大块石膏、石灰石从缝隙窜出进

15、入配料库，后将此缝隙调整为40mm。通过以上调整，减速机振动值有明显好转，振动值基本可以稳定在4.5mm/s以下，突发性振动频率明显降低，磨机可以稳定运行8h左右。2.1.2 调试中期相比调试初期，虽然磨机跳停次数减少，但连续运行时间仍然很难达到20h以上。常常因为磨机本体振动值突然升高跳停。尤其是当系统产量从150t/h提高到200t/h时，磨内循环增加，磨机压差变大（维持在60006400Pa）,料层不稳，磨况稳定性差。当压差超过6500Pa,磨机本体因为振动升高而跳停。初步分析是因为磨机研磨效率低，系统通风不好，导致磨机内有大量不合格的粉料，而合格的粉料也不能及时排出磨机，导致磨机内循环

16、率高，磨机压差大,料层不稳。对此，我们进行了以下检查和整改：检查布袋收尘器发现有1个风室没有工作，收尘器压阻大，通风差，并对此进行了相应整改；发现磨机入风口有大量物料堆积，造成通风面积减小约40%,严重影响磨机通风，后对其进行了清理；对喷水系统进行调整，最大喷水量调至10th,并投入使用。通过以上调整，磨机振动值降低至2.03.5mms且持续稳定，磨机压差稳定运行在52005800Pa之间，系统可稳定运行48h以上。2.1.3 调试后期调试后期系统产量进一步提高，达到250Vh。但经常出现在各个参数都运行正常的情况下，由于磨机本体振动值突然升高而跳停现象。造成这一现象的主要原因是在调试后期，由

17、于业主新建熟料库未完成建设，所以直接将出篦冷机熟料通过拉链机送入配料库。同时，由于业主对原有的熟料线生产控制不到位，出篦冷机熟料平均温度超过150oCo由此造成每当高温熟料进入磨机，磨机便经常出现突然振动跳停。究其原因，由于业主提供的熟料没有经过熟料库的均化和缓冲，易磨性变化大、温度高，导致磨内料层稳定性差，磨机运行不平稳。为此，磨机的研磨压力、系统循环风和冷风的比例都要频繁调整，操作要求高、难度大。尤其是由于熟料温度高造成磨内温度过高时，磨盘上的物料变得非常松散和易于流动。不但料层变薄，而且不易被磨辑有效碾压，引起振动1。由于业主的这种进料方式既违背了工艺原则，又对设备安全、设备运转率、磨机

18、产能的发挥等造成不利影响，经与业主协商，同意采用原有熟料库熟料经过二次倒运由应急下料口入配料库。通过这种方法，熟料平均温度可以得到控制，易磨性得到均化，整个系统在260t/h产量下连续稳定运行。2.2 磨机主电动机电流高1.GMC5725水泥立磨采用的是“3磨辐+3摊铺板”结构形式，3个摊铺板预先将料床压实加固并排出其中的气体，然后3个磨辐对稳定的料床进行研磨，以提高研磨效率，减小振动。磨机主电动机额定电流560A,调试初期产量在130180t/h时，磨机平均电流480A,并经常会达到530A,磨机电流居高不下。开始认为是磨机挡料环过高，料层过厚导致，但当挡料环高度由340mm降至310mm后

19、发现，不但磨机主电动机电流、料层厚度基本未发生变化而且排渣增多。后经多次进磨观察发现3个摊铺板的高度不一致，分别为101mm、112mm和12Imm,且高度偏低，后统一调整为135mm高度。经此调整，磨机电流大幅下降，平均电流降至380400A02.3 排渣大在调试初期和中期，磨机排渣量大，排渣量一直在60120th之间波动。分析原因为：摊铺板高度设置过低，部分物料未能通过摊铺板而被刮出磨盘；磨机内循环率高，磨内粉料多，压差大，料层不稳，研磨效率低，排渣大;喷吹环风速低。通过对排渣原因的分析，相应采取了以下措施：将摊铺板统一调整至135mm；向磨内料床喷水，通过调节喷水量来稳定料层，增加研磨压

20、力；分别在每一个磨辐后面封堵一个喷口格栅，在设计风量下，将喷口环风速由40m/s增至46m/so通过以上措施的实施，磨机排渣量得以控制在5t/h以下。2.4 细度不达标在调试初期和中期，水泥比表面积一直处于325m2kg以下，90m筛筛余处于1.2%2.5%之间。一旦增加选粉机转速，就会出现磨机压差增大，磨内粉料增加，料层不稳，导致磨机振动跳停，无法通过增加选粉机转速实现对细度的控制原因分析：从磨机的设计产能、工艺调节等角度分析，在300400m2kg范围内是可以通过转速进行调节的。根据参数调整和成品性能指标对比发现，选粉机对细度的调节范围很窄，选粉机分选效率低。采取措施：进入选粉机进行全面检

21、查，结果发现选粉机的导向叶片角度安装与设计偏差较大，设计角度为63.9。，而实际导向叶片角度不一，集中于65。67。之间，由于安装角度的误差导致导向叶片间距减小，通风面积降低，入分选环风速提升，分选环面积增大，牛顿效率降低，分级粒径变大，选粉效率下降。通过对选粉机导向叶片的矫正，成品的比表面积和筛余均达到设计要求。2.5 产品水分偏高、磨内结块严重在调试中后期，出磨水泥水分含量为0.45%0.75%水泥水分偏高，不但会降低水泥性能，而且容易导致下料不畅，严重时导致水泥库内板结，酣成严重后果。原因分析：为稳定料层，当系统产量为240t/h时，将喷水量增大到7.5t/h,大量的喷水导致磨内很容易形

22、成结块，振动值增加，进而影响磨机的连续稳定运行。另外，由于循环风使用比例大（循环风阀门全开），干燥空气补充较少，导婺磨内气体水汽含量不断增大，烘干能力和速率严重下降，导致水泥水分含量偏RJo采取措施：喷水管上有3个喷头，均布在磨辐碾压研磨轨迹上方，由于喷水的主要作用是用于稳定研磨区的料层，所以将预压区上方对应的喷头堵住，既减少喷水量也可以避免磨内紊流气体将预压区上方喷嘴的喷水携带入磨盘中央造成磨内结块。对喷水系统改造后，通过降低喷水使用量（240t/h产量下使用喷水量由7.5t/h降到约4.5t/h）和循环风的利用比例（循环风阀门由100%关至85%）,磨内结块问题得到明显好转，水泥水分可控制

23、在0.25%0.45%之间。3系统运行指标通过对摊铺板、挡料环、喷水系统和选粉机的调整和改善，该水泥立磨系统可以在255t/h台时产量下稳定运行。生产OPC水泥配比为89.3%熟料、6.8%石膏和3.9%石灰石，其运行参数及主要性能指标见表2表4o表2水泥立磨系统运行参数参数控制范围参数控制地围喂料量/(th)255-260磨机减速机振动值/(mms)2.53.0入磨皮带电流/A58.5-60.5磨机本体振动值/(mms)5.O-8.O入磨风温几85-95排风机电流/A177-180出磨风温83-87循环风阀开度/%8(MoO入磨负压/Pa180-200冷风阀开度/%40-50磨机压差/Pa4

24、400-4600平均料层厚度mm65-75研磨正压力/MPa6.97.2喷水量/(th)3.2-5.6研腾反压力/MPa2.82.2选粉机转速/Hz20-20.5磨机电流/A400-440选粉机电流/A230-240排渣提升机电流/A29.531熟料温度ft：50-90表3水泥性能90m筛比表面积标准碉度凝结时间min抗压强度/MPa筛余/%/(m2kg)用水量/%初凝终凝2d7d28d0.8335125.716026522.436.451.0表4水泥粉磨系统电耗指标设备装机容量kW功率利用率/%实际电耗/(kWht)磨机主电动机选粉机排风机其他辅机系统505002000792829285.819.587.660.479.816.760.386.841.8725.854结论(1)水泥立磨相对生料立磨和矿渣立磨，调试更加困难的主要因素是物料中水分少，物料流动性好，料床稳定性差。(2)喷水对水泥立磨稳定高产运行至关重要，但在料层稳定情况下，尽量降低喷水量，以防磨内结块和水泥水分偏高。(3)摊铺板对料层的稳定具有重要作用，但摊铺板高度要适当，过高达不到对料层预挤压排气的效果，过低将对磨机电动机造成额外的负荷，对料床的稳定性和产量的提升均产生不好的影响。(4)选粉机是磨机的重要组成部分，在工艺调节中占据重要地位，选粉机分级粒径和选粉效率直接影响系统产能的发挥和产品性能指标。