1、生料粉磨作業(yè)的功能和意義
　　生料粉磨是水泥生產的重要工序，其主要功能在于為熟料煅燒提供性能優(yōu)良的粉狀生料。對粉磨生料要求：一是要達到規(guī)定的顆粒大?。梢约毝取⒈让娣e等表示）；二是不同化學成分的原料顆?；旌暇鶆?；三是粉磨效率高、耗能少、工藝簡單、易于大型化、形成規(guī)模化生產能力。由于生料粉磨設備、土建等建設投資高，消耗能量大（一般占水泥綜合電耗的1/4以上），因此采用高新技術，優(yōu)化生料粉磨工藝，對水泥工業(yè)現(xiàn)代化建設有著十分重要的作用和意義。
　　2、粉磨的基本原理
　　物料的粉磨是在外力作用下，通過沖擊、擠壓、研磨克服物料晶體內部各質點及晶體之間的內聚力，使大塊物料變成小塊以至細粉的過程。
　　為提高粉磨效率，近百年來許多學者從各個不同角度對粉碎理論進行了研究，提出了不少有價值的學說，在一定程度上近似地反映了粉碎過程的客觀現(xiàn)實。其中，最著名的有三個基本原理：第一粉碎原理即雷廷格的粉碎表面積原理；第二粉碎原理即克爾皮切夫和基克的粉碎容積或重量原理；第三粉碎原理即邦德的粉碎工作指數(shù)原理。但是由于破碎和細磨過程本身受著很多因素的影響，而這些因素在不同的具體條件下又有著不同的變化。諸如，物料的性質、形狀、粒度、產品的細度、設備類型、操作方法等。
　　3、現(xiàn)代生料粉磨技術發(fā)展的特點
　　隨著新型干法水泥技術日趨勢完善，生料粉磨工藝取得了重大進展，其發(fā)展歷程歷經(jīng)兩大階段：第一階段，20世紀50年代至70年代，烘干兼粉碎鋼球磨機發(fā)展階段（包括：風掃磨及尾卸、中卸提升循環(huán)磨）；第二階段，20世紀70年代至今，輥式磨及輥壓機粉磨工藝發(fā)展階段。其發(fā)展特點如下：
　　1）原料的烘干和粉磨作業(yè)一體化，烘干兼粉碎磨機系統(tǒng)得到了廣泛的應用。并且由于結構及材質方面的改進，輥式磨獲得新的發(fā)展。20世紀90年代中期以來，輥式磨及輥壓機終粉磨已成為首選技術裝備。
　　2）磨機與新型高效的選分、輸送設備相匹配，組成各種新型干法閉路粉磨系統(tǒng)，以提高粉磨效率，增加粉磨功的有效利用率。
　　3）設備日趨大型化，以簡化設備和工藝流程，同窯的大型化相匹配。鋼球磨機直徑已達5.5m以上，電機功率達6500kW以上，臺時產量300t以上；輥式磨系列中磨盤直徑已達5m以上，電機功率達5000kW以上，臺時產量500t以上。
　　4）采用電子定量喂料秤、X熒光分析儀或γ-射線分析儀、電子計算機自動調節(jié)系統(tǒng)，控制原料配料，為入窯生料成分均齊穩(wěn)定創(chuàng)造條件。
　　5）磨機系統(tǒng)操作自動化，應用自動調節(jié)回路及電子計算機控制生產，代替人工操作，力求生產穩(wěn)定。
　　4、中卸提升循環(huán)磨系統(tǒng)
　　中卸提升循環(huán)磨保持了風掃磨的優(yōu)點，從烘干作用來說，它是風掃磨和尾卸提升循環(huán)磨的結合；從粉磨作用來說，又相當于二級圈流系統(tǒng)。磨機構造如圖
　　中卸提升循環(huán)磨有如下特點：
　　1）熱風從兩端進磨，通風量較大，又設有烘干倉，有良好的烘干效果。
　　由于大部分熱風從磨頭進入，少部分從磨尾進入，故粗磨倉風速大，細磨倉風速小不致產生磨內料面過低的現(xiàn)象，同時有利于除去物料中的殘余水分和提高細磨倉溫度，防止冷凝。這種磨機系統(tǒng)，利用窯尾廢氣可烘干含水分8%以下的原料，如另設高溫熱源，則可烘干含水分14%的原料。
　　2）磨機粗、細磨分開，有利于最佳配球，對原料的硬度及粒度的適應性較好。
　　3）循環(huán)負荷大，磨內過粉碎少，粉磨效率較高。
　　4）缺點是密封困難，系統(tǒng)漏風較多，生產流程也比較復雜。
　　磨機規(guī)格為ф3.5×10m，產量85-110t/h，入料粒度為25mm，產品細度為4900孔篩篩余12%，磨機為中心傳動，功率為1250kW，利用350℃的預熱器廢氣可烘干8%以下的水分，廢氣用量1.4-1.5m³/kg生料，熱氣體通過鎖風裝置后同濕物料一起通過磨頭的空心軸，進入烘干倉，烘干倉中的揚料板使物料充分暴露在熱氣體中，造成強化烘干后物料進入粗磨倉，粗磨后的物料通過磨機中部的卸料口離開磨機，然后經(jīng)空氣斜槽、斗式提升機進入組合式選粉機；從選粉機出來的粗粉導入細磨倉，但是為了使烘干倉內的物料有較好的流動性，亦有少部分粗粉隨著喂入的原料一起再回到粗磨倉中去。
　　熱氣體大部分從磨頭進入粗磨倉，為了防止冷凝和除去自由水分，亦有少部分熱氣通過細磨倉。烘干廢氣則從磨機中部卸料口抽出，經(jīng)組合式選粉機、排風機，最后進入窯尾電收塵凈化后排出。
　　在烘干含水較大的原料時，中卸磨前亦可增設立式烘干塔，對原料進行預烘干后再入磨機。由于立式烘干塔阻力較小，故在處理含水較大的原料時，選擇這種系統(tǒng)是有利的。
　　本項目干法生料粉磨所選用的ф3.5×10m中卸提升循環(huán)磨機系統(tǒng)，烘干熱源為預熱器廢氣。
　　5、生料粉磨系統(tǒng)的調節(jié)控制
　　為實現(xiàn)最優(yōu)控制，使粉磨作業(yè)經(jīng)常處于良好狀態(tài)，在烘干粉磨系統(tǒng)生產中，越來越廣泛地采用電子計算機和自動化儀表，實行生產過程的自動調節(jié)控制。生料粉磨系統(tǒng)是水泥工廠生產中實行自動控制最為成功、并且得到普遍應用的一個工序。自動控制主要有以下五個方面的內容：
　　1）調節(jié)入磨原料配比，保證磨機產品達到規(guī)定的化學成分；
　　2）調節(jié)喂入磨機物料總量，使粉磨過程經(jīng)常處于最佳的穩(wěn)定狀態(tài)，提高粉磨效率；
　　3）調節(jié)磨機系統(tǒng)溫度，保證良好的烘干及粉磨作業(yè)條件，并使產品達到規(guī)定的水分；
　　4）調節(jié)磨機系統(tǒng)壓力，保證磨機系統(tǒng)的正常通風，滿足烘干及粉磨作業(yè)需要；
　　5）控制磨機系統(tǒng)的開車喂料程序，實行磨機系統(tǒng)生產全過程的自動控制。
　　5.1 原料配料控制
　　采用電子秤-電子計算機自動調節(jié)生料磨系統(tǒng)的喂料配比，是20世紀60年代取得的成果。40多年來，國外許多現(xiàn)代化水泥廠幾乎全部實現(xiàn)了原料配料的自動控制。這個自動控制系統(tǒng)的應用成功，主要在于對生料化學成分可以進行在線快速分析和建立了一套數(shù)學模型及控制算法。
　　控制系統(tǒng)的目標是調節(jié)入磨原料配比，保證規(guī)定的生料化學成分?？刂葡到y(tǒng)分為兩段，首先對待用的各種物料進行取樣及分析，再由分析得到的化學成分計算出各種原料的要求配經(jīng)。計算公式是線性的，很容易由計算機計算出。在某些情況下，即使不可能取得最理想的配比，也可求出近乎理想的配比。
　　計算機取得的各種原料的成分是取樣值的平均數(shù)。原料成分的波動會導致生料成分的波動。近年來，很多工廠采用了自動取樣裝置及X熒光分析儀、γ-射線分析生料成分，將測定的結果輸入計算機，以便及時得到各種原料配比，并調整其流量。
　　樣品的抽取一般有兩種方式，即磨入口取樣及磨出口取樣。前一種取樣方式雖可縮短控制的滯后時間，但由于進磨機前的物料均勻性差，樣品代表性不強，有可能造成較大的誤差，故一般采用后一種取樣方式。
　　采用電子計算機進行配料計算和控制的指導思想及基本原則如下：
　　1）對取樣器采集的樣品，一般是間隔測量分析，同時考慮到原料在喂料機上的輸送時間、在磨內的粉磨時間以及制樣、分析所需的時間，故計算一次配料的時間周期大致為30至60min。生料配料控制程序也是按此時間定期啟動。
　　2）配料計算中所用的生料目標率值，一般是應用熟料的率值，以便考慮煤灰摻入的影響。
　　3）采用修正控制加積分控制的方法。對原料成分數(shù)據(jù)之所以進行修正計算，是由于給定的原料成分是某一段時間的平均值，而實際上從礦山開采的原料資源在質量上有所波動的，雖經(jīng)預均化，入磨原料的成分仍然時刻波動，故原料成分的實際值與給定值之間有偏離。對于產生偏差的主要原因進行的理論分析，可有兩種考慮辦法：一種是假定偏差是由于原料中所含比例最大的那種氧化物的波動引起的，例如，石灰石中的CaO，砂巖中的SiO₂，頁巖中的Al₂O₃和鐵粉中的Fe₂O₃等，即修正的要素是選用這些原料中含量最多的氧化物；另一種假定是認為生料成分的波動是由于幾種原料中配合比例最大的那種原料化學成分波動，或者是由化學成分波動最大的那種原料的化學成分波動而引起。這樣，在四種原料配料中假定已知其中三種原料的化學成分未變，或假定四種原料中的三種含量較小的氧化物的成分未變，就可以根據(jù)兩次取樣間的原料配比及出磨生料中四種氧化物的含量計算下一周期所需的原料新配比（當然計算中也要考慮煤灰的影響）。
　　4）對原料成分進行修正計算后，實際上每一次生料率值的瞬間值與目標值仍會產生微小的偏差。為消除這些偏差，在每次新配比計算中都要考慮前幾個周期進入均化庫的生料率值，以便消除或減小累計偏差，使在均化庫中的這幾個周期的生料的平均成分值與設定的目標值趨于一致。
　　5）校正已出磨生料的偏差，可采取兩種不同的方法。一種是要求在很短的時間內（例如1個周期）將偏差校正過來，其結果很可能造成新磨制的生料成分的大幅度波動；另一種是允許在較長的時間內（例如10個周期或更多時間）將偏差校正過來，這樣雖然新磨制的生料成分不需過大的變動，但需時較長，遇有意外情況時，可能直至滿庫偏差仍未校正過來。故配料控制設計中，應根據(jù)均化庫型式、容量及其他具體情況，確定適宜的控制方式。
　　6）配料計算中，可視電收塵回灰、增濕塔回灰、煤灰摻入比均為常數(shù)，因而每次只對磨頭配料的幾種原料進行配比計算。同時，計算時一律采用干基，最后再換算成幾種原料的配比總和為百分之百的濕料。
　　7）計算所得的各種原料新配比，可由計算機通過電子定量喂料皮帶秤自動調節(jié)，亦可由操作員根據(jù)打印的配比報告（即操作指南）以手動操作進行調節(jié)。
　　5.2 磨機負荷控制
　　對磨機負荷進行自動控制的目的，是為了在原料硬度及水分變動時，使磨內物料滯留量保持一定，從而使磨機在較高的粉磨效率下運轉，防止磨機堵塞，實現(xiàn)穩(wěn)定生產。磨機負荷調節(jié)是對一個長滯后現(xiàn)象進行調節(jié)的系統(tǒng)，常用的調節(jié)方法有以下幾種：
　　1）選粉機返磨的回粉加新喂料量等于常數(shù)的調節(jié)方法；
　　2）以提升機功率（或電耳信號）為主控信號，而以電耳信號（或提升機功率）為監(jiān)控信號的調節(jié)方法；
　　3）采用電耳信號、提升機功率及選粉機回粉信號，輸入計算機用數(shù)學模型進行分析控制或極值控制的方法。
　　不論采用哪一種調節(jié)系統(tǒng)，新喂料量都有一個極限，以防出現(xiàn)故障。在采用提升機功率為主控信號，電耳信號為監(jiān)控信號的調節(jié)系統(tǒng)時，一般是使監(jiān)控信號在超過某一數(shù)值時才起作用，低于該數(shù)值時基本不起作用。
　　國外對生料磨的負荷控制，大多采用回粉加新料等于常數(shù)的方法，而生料磨的負荷控制則多采用電耳信號及提升機功率信號。這是因為兩種方法較為簡單，同時，生料磨的影響因素較多，僅用回粉加新料等于常數(shù)的控制方法顯得不足，故目前發(fā)展的趨勢是采用電子計算機進行綜合控制。
　　5.3 磨機系統(tǒng)溫度控制
　　磨機系統(tǒng)溫度控制的目的，是為了保持良好的烘干及粉磨作業(yè)，保證成品水分達到規(guī)定要求。
　　烘干粉磨磨機系統(tǒng)的溫度控制，大多采用單回路自動調節(jié)系統(tǒng)。對磨機成品水分的控制可有兩種方法：一種是根據(jù)原料及成品水分，通過調節(jié)系統(tǒng)排風機風門，改變入磨熱風量，控制烘干作業(yè)；另一種是通過改變熱風入口管道上的冷風門，調節(jié)入磨熱風溫度，控制烘干作業(yè)。兩種方法相比，后一種方法有利于保持磨機系統(tǒng)的生產穩(wěn)定。在帶有預烘干設備的烘干粉磨系統(tǒng)及利用選粉機等設備同時進行原料烘干時，亦需通過調節(jié)各種設備系統(tǒng)的排風機風門或冷風摻入量的辦法，調節(jié)熱風進入量或改變熱風溫度，以控制這些設備的出口氣溫，達到控制烘干過程的目的。
　　5.4 磨機系統(tǒng)壓力控制
　　磨機系統(tǒng)壓力控制的目的，是為了檢測各部通風情況，及時調節(jié)，滿足烘干及粉磨作業(yè)要求。磨機出、入口負壓差，表示磨內通風的阻力大小，壓差增大表示磨內可能負荷過大或隔倉板篦縫可能發(fā)生堵塞；其他任何兩點之間的壓差有較大變動，都表明兩點間阻力的變化。一般在生產情況基本正常，壓差變動不大時，可適當調節(jié)排風機的風門；壓差變動過大時，則需及時檢查設備狀況，及時消除故障。
　　5.5 磨機開車喂料程序控制
　　對磨機啟動時的喂料程序控制的目的，是為了避免磨機啟動時，由于喂料不當發(fā)生磨滿堵塞。該程序控制可以保證對磨機的喂料量進行均勻地、按一定程序地逐步加大，實現(xiàn)最優(yōu)操作。控制辦法是在磨機啟動后，檢測出它的負荷值，用計算機按一定數(shù)學模型運算處理，向喂料調節(jié)器送出喂料量的目標值，使之逐步增大喂料量，直至磨機進入正常負荷狀態(tài)為止。
　　6、ZX1500組合式選粉機
　　在水泥廠圈流粉磨系統(tǒng)的配置中，以前一般采用旋風式選粉機和0-SEPA平面渦流選粉機為主要分級設備。前者系統(tǒng)簡單，投資省，但選粉效率較低、分級效果較差。渦流選粉系統(tǒng)的選粉效率高，但又存在處理風量小，系統(tǒng)復雜，對收塵器的要求高、投資高的問題，特別在生料烘干磨系統(tǒng)和風掃磨系統(tǒng)中尤顯突出。
　　針對上述問題，成都市利君實業(yè)有限責任公司同多個專業(yè)設計院所合作，在引起技術的基礎上研制開發(fā)出了系統(tǒng)配置簡單且成本較低，能大幅提高磨機系統(tǒng)產量且處理風量大的ZX系列組合式選粉機。
　　ZX系列組合式選粉機的基本工作原理：固態(tài)物料從選粉機上部進入選粉機，經(jīng)分選后合格成品從排風管排出并經(jīng)旋風、電收塵或布袋收塵（生料一般采用電收塵，水泥一般用布袋收塵）收集，粗粉從排灰口排出；含塵氣體從選粉機下部進入選粉機，經(jīng)粗粉分離器分離后粗粉排出，細粉隨氣體上升到渦流選粉區(qū)進行分選。渦流選粉區(qū)其分選原理與O-SEPA選粉機相同，故其分選效率也基本相同。
　　與O-SEPA渦流選粉系統(tǒng)相比，ZX系列組合式選粉機主要有以下優(yōu)點：
　　1）能處理較大量的含塵氣體，系統(tǒng)中料路、氣路合一，使整個系統(tǒng)更簡單，特別是在烘干粉磨系統(tǒng)和風掃磨系統(tǒng)中，可省去為處理大量含塵氣體而建立的粗粉分離器系統(tǒng)，因而其優(yōu)越性更加顯著。
　　2）ZX系列組合式選粉機帶一組低阻高效旋風收塵器，可將80%的合格成品收集下來，因而大大減輕了下一級收塵器的處理壓力和工作負荷，使系統(tǒng)的運轉率更高，投資更省。
　　3）ZX系列組合式選粉機采用了從下部進風（含塵氣體）的型式，系統(tǒng)的阻力更小，布置更流暢。
　　4）ZX組合式選粉機內部也增設了渦流打散器和采用了異型斷面轉子葉片，使選粉機效率更高，能耗更低，磨損更小。