在水泥生產(chǎn)過程中，粉磨是電耗最高的工藝環(huán)節(jié)，約占水泥綜合電耗的60～70%，而長(zhǎng)期以來，電能利用率僅有7%左右的球磨機(jī)一直在粉磨中占主導(dǎo)地位，粉磨工藝的節(jié)能改造便成為水泥界研究的重點(diǎn)，近二十年來，與傳統(tǒng)球磨機(jī)相配套的預(yù)粉磨裝備技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。預(yù)粉磨裝備通過部分或全部地取代球磨機(jī)第一倉(cāng)粉磨任務(wù)，使物料的破碎主要在預(yù)粉磨裝備中完成，從而提高整個(gè)粉磨系統(tǒng)的能量利用率，且能在降低能耗的同時(shí)保證水泥成品的質(zhì)量與球磨生產(chǎn)水泥相當(dāng)?？梢哉f，在立磨終粉磨系統(tǒng)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用之前，預(yù)粉磨裝備的利用是水泥工業(yè)粉磨工藝發(fā)展的又一主要途徑，而且預(yù)粉磨裝備在現(xiàn)有球磨系統(tǒng)上進(jìn)行節(jié)能技改有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)預(yù)粉磨裝備選擇范圍比較廣，其中南京凱盛國(guó)際工程有限公司研制擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的KVM-P型系列高壓水泥預(yù)粉磨立磨及工藝系統(tǒng)，累計(jì)獲得授權(quán)專利31項(xiàng)，其中發(fā)明專利5項(xiàng)，該系列立磨已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多個(gè)水泥節(jié)能技改項(xiàng)目中使用，針對(duì)粉磨不同物料采用不同的工藝方案，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)配料中種類繁多的混合材需求，從而在降低能耗的同時(shí)保證水泥質(zhì)量，將粉磨工序電耗（工序電耗統(tǒng)計(jì)范圍：配料庫(kù)底至水泥庫(kù)頂）從現(xiàn)有的30～38kWh/t降低到24～28kWh/t，粉磨能耗水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

  1、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

  充分利用輥式磨的高效粉碎與粉磨原理，結(jié)合球磨機(jī)最終加工水泥的研磨工藝，在"立磨+普通V選+球磨機(jī)"預(yù)粉磨系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，南京凱盛公司開發(fā)出外循環(huán)水泥立磨與"KVM-P立磨+普通V選+精選+球磨機(jī)"水泥預(yù)粉磨系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：立磨設(shè)計(jì)有高轉(zhuǎn)速溝槽磨盤和輪胎式高效磨輥，粉磨效率高；立磨本體不帶選粉機(jī)和噴嘴環(huán)；水泥熟料等物料從磨盤中央上方喂入，借助離心力和摩擦力逐步向磨盤邊緣移動(dòng)，并被磨盤上的磨輥咬住，處于磨輥與磨盤之間粉磨區(qū)的物料不僅受擠壓力作用，還受到相對(duì)速度造成的剪切力的作用，使得物料得到高效粉磨，物料經(jīng)高壓碾壓后通過離心力拋出，經(jīng)刮板刮出從立磨斜下方的排料口排出。

  該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：高效的KVM-P高壓外循環(huán)水泥立磨能制備出細(xì)粉量高、松散狀的粉體物料，較多的細(xì)粉量減輕了后續(xù)球磨機(jī)的粉磨負(fù)擔(dān)，松散狀的粉體為后續(xù)打散分級(jí)節(jié)省了風(fēng)量與電耗；特殊的磨盤、磨輥設(shè)計(jì)增加了外循環(huán)立磨的研磨面積，有益于提高研磨效率；立磨設(shè)計(jì)成外循環(huán)立磨減小了后續(xù)選粉氣體阻力，間接地節(jié)省了風(fēng)機(jī)投資和選粉電耗。

  該水泥預(yù)粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖1，工藝流程簡(jiǎn)述如下：來自水泥配料站的物料經(jīng)過配料皮帶、循環(huán)斗提機(jī)喂入帶精細(xì)選粉轉(zhuǎn)子籠的V型選粉機(jī)，經(jīng)過V型選粉機(jī)初步選粉后，細(xì)粉經(jīng)過收塵器收集喂入后續(xù)球磨機(jī)，粗粉喂入外循環(huán)水泥立磨，經(jīng)過立磨碾壓后，與來自配料站的新鮮物料一起經(jīng)過循環(huán)斗提機(jī)喂入帶精細(xì)選粉轉(zhuǎn)子籠的V型選粉機(jī)進(jìn)行顆粒分級(jí)，細(xì)粉喂入球磨機(jī)系統(tǒng)，粗粉返回立磨進(jìn)行循環(huán)粉磨。

  圖1  外循環(huán)水泥立磨預(yù)粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

  本系統(tǒng)將V型選粉機(jī)與精細(xì)選粉機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體，組成VXR型選粉機(jī)；在立磨上方設(shè)置應(yīng)急儲(chǔ)備小倉(cāng)，以防循環(huán)斗提在緊急狀況下被壓死；在配料皮帶上設(shè)置除鐵器和金屬探測(cè)儀，金屬探測(cè)儀設(shè)置在入循環(huán)斗提機(jī)的溜子前皮帶機(jī)頭部附近，溜子設(shè)置三通分料閥與外排裝置，為使得除鐵器有較好的除鐵效果，將除鐵器下方的皮帶機(jī)托輥設(shè)置為平托輥。該系統(tǒng)核心裝備采用南京凱盛國(guó)際工程有限公司獨(dú)立立磨規(guī)格為KVM22.3-P，球磨機(jī)規(guī)格為Ф3.2×13m，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為100t/h，電耗≤27kWh/t。

  2、系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行情況

  南京凱盛公司開發(fā)設(shè)計(jì)的 "KVM-P型高壓水泥立磨+VXR型選粉機(jī)+球磨機(jī)"水泥預(yù)粉磨系統(tǒng)于2014年3月在南方水泥某廠建成并帶料運(yùn)行，水泥混合材采用"石灰石+粉煤灰"，磨制P.O42.5水泥，水泥配比（熟料:石膏:石灰石:粉煤灰=82%:3%:8%:7%），球磨機(jī)裝研磨體量為70%時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)量達(dá)到80t/h，成品比表面積在340～370m2/kg。

  穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后將研磨體加到90%，系統(tǒng)產(chǎn)量達(dá)105～110 t/h，水泥比表面積在350 m2/kg左右；現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行照片如圖2所示。

  圖2  KVM22.3-P高壓預(yù)粉磨立磨運(yùn)行過程中的現(xiàn)場(chǎng)

  研磨體加到100%時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定在110～120t/h，最高產(chǎn)量130t/h，水泥細(xì)度為1.8～3.0%(80微米篩余，以下同)，比表面積在360～380m2/kg。通過調(diào)節(jié)V選風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和轉(zhuǎn)子籠轉(zhuǎn)速，將入球磨機(jī)物料80微米篩余控制在20%左右，小于0.3mm的顆粒控制在99%以上，出磨水泥細(xì)度在1.6～2.2%。

  磨制P.C32.5時(shí)(熟料:石膏:石灰石:粉煤灰=60%:3%:27%:10%)，產(chǎn)量也在110～120t/h，出磨水泥細(xì)度在1.8～2.6%；由于球磨機(jī)為開路，再加上石灰石摻量較大，二倉(cāng)過粉磨現(xiàn)象比較嚴(yán)重，加入合適的助磨劑后，糊球糊鍛現(xiàn)象得到了改善，出磨水泥細(xì)度在2.0%以下，比表面積在370～410m2/kg。磨制P.O42.5水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定運(yùn)行在120t/h，工序電耗(從水泥配料站低至水泥入庫(kù)斗提機(jī))在26kWh/t以下。

  所磨制P.O42.5水泥，其標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為24～27%，初凝時(shí)間為130～210分鐘，終凝時(shí)間為270～340分鐘，3天抗壓強(qiáng)度為27～29MPa，7天抗壓強(qiáng)度為37～41MPa，28天抗壓強(qiáng)度為48～54MPa。

  3、小結(jié)

  采用外循環(huán)水泥立磨預(yù)粉磨技術(shù)，并結(jié)合VXR型選粉機(jī)選粉工藝，在預(yù)粉磨過程中能磨制出較多的粉狀物料(＜0.3mm)，在選粉工藝上能將該部分細(xì)粉選出、又不會(huì)使1mm以上粒徑的物料帶出V型選粉機(jī)，將這部分細(xì)粉喂入球磨機(jī)進(jìn)行研磨，能大大提高球磨機(jī)的產(chǎn)量，降低工序電耗，以"KVM22.3-P外循環(huán)立磨+ VXR型選粉機(jī)+Ф3.2×13m球磨機(jī)"集成的新型預(yù)粉磨系統(tǒng)為例，磨制P.O42.5水泥時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)量可穩(wěn)定運(yùn)行在110t/h以上，工序電耗在26kWh/t以下，將水泥預(yù)粉磨系統(tǒng)的粉磨電耗降低到一個(gè)新的水平，同時(shí)為中國(guó)建材行業(yè)水泥粉磨節(jié)能降耗提供了一個(gè)新的選擇。