??摘要：本文闡述了外循環(huán)水泥立磨裝備與工藝系統(tǒng)的開發(fā)應用情況，并介紹了以外循環(huán)立磨為核心裝備的不同粉磨工藝系統(tǒng)及相關應用案例。結果表明：該立磨具有較高的粉磨效率，產品性能好，原料適應性強等特點，與管磨機可以配置成水泥聯(lián)合粉磨、半終粉磨系統(tǒng)，也可配置外循環(huán)立磨水泥終粉磨系統(tǒng)，系統(tǒng)電耗與水泥性能指標優(yōu)越性較為突出。

??關鍵詞：水泥，外循環(huán)立磨，聯(lián)合粉磨，半終粉磨，終粉磨

??1、概述

??目前，水泥粉磨主要有管式磨、立式磨和輥壓機三種粉磨方式，尤其在中國水泥工業(yè)中，采用輥壓機和管式磨組合成的預粉磨、聯(lián)合粉磨成為主流水泥粉磨技術路線。就輥壓機聯(lián)合粉磨而言，其粉磨電耗大多數(shù)在30kWh/t以上，這種工藝雖然比管磨機節(jié)電效果明顯，但是由于其粉磨原理的原因，其電耗進一步降低比較難。此外，近年來興起的輥壓機和管式磨組成的半終粉磨系統(tǒng)，雖有節(jié)電效果，由于受到輥壓機系統(tǒng)水泥性能的制約[1]，大部分已建成的生產線已經棄用半終粉磨生產模式（一般僅僅生產PC32.5水泥采用半終粉磨系統(tǒng)），成功在用的案例較少。

??立式磨由于其能耗低、運行穩(wěn)定、操作簡單、維護工作量小，在水泥生料粉磨和煤粉磨中取得了很大成功，目前，無論是生料粉磨還是水泥粉磨，國內外普遍采用的立式磨屬于磨內循環(huán)式，即立式磨上方設有選粉機[2]。因此，立式磨內部需要通入大量風，由于要由噴嘴環(huán)高速的噴射風將大部分物料吹起帶入選粉機內，因此這種內循環(huán)立式磨風機消耗功率比較大，即使是水泥終粉磨，其產品電耗也要在28~34kWh/t[3,4]，節(jié)能優(yōu)勢并不是非常明顯。

??本文介紹了一種新式的外循環(huán)水泥立磨作為聯(lián)合粉磨、半終粉磨或終粉磨系統(tǒng)的主機設備，不僅解決了水泥產品性能問題，而且解決了系統(tǒng)粉磨電耗高的問題。實際運行表明，外循環(huán)水泥立磨粉磨系統(tǒng)電耗為25~29kWh/t，達到了國內外先進水平。

??2、KVM水泥立磨介紹

??根據(jù)傳統(tǒng)內循環(huán)立磨原理，融入獨特的節(jié)能理念及創(chuàng)新設計的南京凱盛KVM（Kisen Vertical Mill）型外循環(huán)式立磨。主要工作原理為：

??水泥熟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，并被磨盤上的磨輥咬住。水泥混合料間的擠壓研磨在旋轉的磨盤和磨輥之間的間隙內進行。物料經高壓力碾壓后隨磨盤轉動離心力拋出，經刮板收集后由提升機將物料送入選粉設備，其中的細粉送入管磨機(或選為成品)，粗粉繼續(xù)回立磨粉磨。外循環(huán)立磨系統(tǒng)具有以下顯著特點：

??（1）立磨本體不帶選粉機

??將如圖1所示的內循環(huán)立磨的選粉機移出形成如圖2所示的內循環(huán)立磨。其優(yōu)勢在于：首先，較傳統(tǒng)內循環(huán)立磨而言，物料全部經過機械提升，降低了磨內物料輸送功耗及系統(tǒng)風機功耗；其次，選粉工藝的外移，可根據(jù)不同的粉磨工藝進行特殊設計，有利于高效、節(jié)能選粉工藝的實施；最后，取消了磨內噴嘴環(huán)設置，大大減緩了高速含塵氣流對磨輥、殼體內壁等部件的磨損。

??（2）粉磨效率高

??充分利用輥式磨料床粉磨原理，如圖3所示，處于磨槽外側粉磨區(qū)的物料不僅受到擠壓力的作用，還受到相對速度造成的剪切力的作用，更容易使物料得到高效率的粉磨。

??特殊磨輥設計增大了物料的粉磨區(qū)域，配合特殊設計的磨槽（磨盤襯板），實現(xiàn)磨輥對物料層的均勻施壓（如圖4所示），不論是壓縮還是剪切粉磨，都具有優(yōu)異的粉磨效率。

??此外，中心喂料方式，物料借助離心力和摩擦力逐步向磨盤邊緣移動，能有效克服物料料床斷面流速不均、旁路失效及兩端溢流的問題。

??（3）粉磨后物料分散效果好

??由于粉磨過程是剪切和擠壓共同作用，出立磨物料呈松散狀，大大降低了后續(xù)選粉工序中物料分散、分級的功耗，同時，可采用高濃度分選工藝（料氣比≥4.5），無需另外設置打散工序，降低了選粉風量，節(jié)約設備投資并有效降低系統(tǒng)風機電耗。

??（4）控制簡單、操作方便

??由于輥壓機屬于短粉磨軌跡、純擠壓的工作原理，受力面積窄，造成局部壓強過大。在長期、連續(xù)、大壓強的工況下，輥面耐磨層易疲勞損壞，引起機械故障，需反復停機補焊輥子。而立磨則有效避免這類機械故障。從操作控制上，輥壓機控制復雜，需配合穩(wěn)流倉、輥速及輥壓進行調節(jié)。而外循環(huán)立磨和一般管磨控制方式相同，通過循環(huán)提升機電流控制通過量，簡單易行。（應用實例-圖5）

??（5）粉磨后物料顆粒球形度高

??輥壓機和立磨兩種設備擠壓后物料顆粒形貌分別如圖6~圖7所示。由于外循環(huán)立磨擠壓和剪切的共同作用，其粉磨后物料顆粒球形度高[5]。而輥壓機的粉磨軌跡短，純擠壓作用使得其物料顆粒大多呈板片狀、柱狀等。這就使得外循環(huán)立磨應用于水泥半終粉磨和水泥終粉磨系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，其獲得的成品水泥需水性可以與管磨機產品相媲美[6]。

??3、KVM水泥立磨工藝系統(tǒng)

??目前，外循環(huán)立磨用于水泥粉磨主要有聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)及終粉磨系統(tǒng)等三種工藝系統(tǒng)。

??（1）立磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)

??該系統(tǒng)采用外循環(huán)立磨作為預粉磨設備（見圖8~圖9）。如圖8所示，物料通過外置式高料氣比的V型選粉機分選后，粗粉返回立磨繼續(xù)粉磨，細粉則送入到管磨機，經管磨機粉磨后形成最終成品。

??圖9是另一種外循環(huán)立磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，其中立磨預粉磨系統(tǒng)所采用的V型選粉機為帶臥式動態(tài)轉籠的V型選粉機，該選粉機兼有V 型選粉機和第三代選粉機的優(yōu)點，相比較于采用普通V型選粉機的系統(tǒng)，可有效地降低和控制后序管磨的入磨粒度，進而大大改善了磨機的粉磨狀況。

??圖10是外循環(huán)立磨預粉磨系統(tǒng)中出立磨物料及出V選細粉粒度分布（采用圖8所示粉磨工藝系統(tǒng)），經外循環(huán)立磨粉磨并分選后，大大降低了入管磨的物料粒度，特征粒徑為0.057mm，該入磨物料其0.08mm篩余在30%以下。粉磨效率較高的立磨承擔了大部分物料的破碎功能，管磨機完成對物料最后加工工序。

??（2）水泥立磨半終粉磨系統(tǒng)

??其工藝流程如圖11所示。該系統(tǒng)在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)基礎上，增加精細選粉系統(tǒng)，通過高效的選粉系統(tǒng)，將立磨碾壓的合格成品提前選出，不再進入管磨機，這樣一方面可以有利于外循環(huán)立磨料床的穩(wěn)定，提高其粉磨效率；另一方面，又有合格的細粉被提前選出，大幅度減少了管磨機內的“過粉磨”現(xiàn)象，避免細粉在管磨機內形成料墊，提高球管磨機的破碎與研磨效率，達到提產降耗的目的。

??最近興起的輥壓機半終粉磨系統(tǒng)，如前所述，由于其粉磨后物料顆粒球形度低，將合格細粉拿出后，會導致水泥標注稠度需水量增加，因而該部分成品比例不能太高，一般不超過水泥總量的15%~20%。而采用立磨半終粉磨系統(tǒng)，則該部分成品比例對水泥需水性影響不大，因而可配置高效選粉系統(tǒng)，盡可能將合格細粉全部提前選出，系統(tǒng)產量更高、電耗更低。

??（3）水泥立磨終粉磨系統(tǒng)

??該系統(tǒng)完全取消了粉磨效率較低的管磨機，完全由高效料床粉磨實現(xiàn)水泥制成，實現(xiàn)水泥粉磨的無球化。一方面有利于降低系統(tǒng)電耗（較無預粉磨設備的管磨粉磨系統(tǒng)，產品工序電耗降低35%以上），另一方面也能大幅降低金屬消耗。其工藝流程圖如圖12所示。

??KVM水泥立磨在水泥粉磨中的應用

??3.1  外循環(huán)立磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)應用

??3.1.1  A廠水泥磨系統(tǒng)應用

??A廠原有水泥粉磨系統(tǒng)為Ф3.2×13m的水泥閉路系統(tǒng)，產量低，電耗高達38-40kWh/t。南京凱盛國際工程有限公司采用 “KVM22.3-P外循環(huán)立磨＋帶轉子籠的V型選粉機＋收塵器＋Ф3.2×13m管磨機(開路)”組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)對其進行改造，其工藝流程圖如圖9所示。該生產線水泥配比及生產指標如表1所示。

??水泥粉磨系統(tǒng)中預粉磨設備KVM立磨表現(xiàn)出較高的粉磨效率，出立磨物料中細粉含量為：小于0.045mm顆粒占17-22％，小于0.08mm顆粒占24-28％。另外使用帶轉子籠的V型選粉機有效地防止0.5mm以上的顆粒進入管磨機，保證了入進入管磨機的物料基本都在0.5mm以下，針對如此細的物料有針對性地設計管磨機內部結構，充分發(fā)揮管磨機高效研磨功能，使得系統(tǒng)產量與電耗指標均為優(yōu)越。

??3.1.2  B廠水泥磨系統(tǒng)應用

??B廠有多套Ф3.2×13m的水泥管磨機，由于水泥原料水份較大，磨制PC32.5R水泥時綜合水份含量一般在3.5％左右，最高達4.3％，即使磨制PO42.5水泥時原料綜合水份也達到2.5%，臺時產量在35~40t/h，系統(tǒng)工序電耗在45~50kWh/t。為了提產降耗，該廠采用南京凱盛自主研發(fā)的“KVM22.3-P外循環(huán)立磨＋V型選粉機＋臥式精細選粉機” 預粉磨系統(tǒng)對管磨機系統(tǒng)進行技術改造，組成管磨機為開路的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，其工藝流程圖如圖13所示。

??該生產線特點有：

??(1) 因水泥原料水分較大，設計上引入該廠窯系統(tǒng)的窯頭廢氣進選粉系統(tǒng)

??中對物料進行烘干，新加入的高水份物料先進入選粉系統(tǒng)初步烘干后再進立磨進行粉磨，但會增加水泥工序電耗；

??(2)為實現(xiàn)物料在選粉系統(tǒng)中的有效烘干，該系統(tǒng)采用V選和臥式精選分

??開設置的方式，強化烘干，但另一方面，該類型選粉系統(tǒng)使得水泥粉磨電耗增加；

??(3)該生產線因管磨機本身原因（磨機年代久，傳動效率低），高于同規(guī)格

??同裝機功率的管磨機(研磨體裝載量相同時)，運行電耗高，低于額定裝載量下，實際功耗超額定功率。

??該生產線水泥配比及生產指標如表2所示。

??該生產線的成功投運，是外循環(huán)水泥立磨系統(tǒng)在高水分原料水泥磨生產線上取得重大突破，通過合理的裝備與工藝設計，外循環(huán)水泥立磨系統(tǒng)對較高水分原料具有較好的適應性。

??3.2  外循環(huán)立磨半終粉磨系統(tǒng)應用

??C廠水泥磨為新建水泥粉磨系統(tǒng)，采用“KVM26.3-P外循環(huán)＋3.8×14.5m管磨機+V選+精細選粉機”組成的共用一套精細選粉機的雙圈流半終粉磨系統(tǒng)，該系統(tǒng)與核心裝備均為南京凱盛公司研發(fā)，其工藝流程圖如圖14所示。

??該工藝系統(tǒng)特點是，外循環(huán)立磨和管磨機共用一臺精細選粉機，立磨系統(tǒng)經V選分選后的細粉料由精細選粉機下進風進口帶入精細選粉機分選，管磨機物料則經上部撒料裝置進入精細選粉機。該系統(tǒng)減少了一套選粉系統(tǒng)，降低了設備和土建投資，同時，立磨成品和管磨機成品可在選粉機內充分混合，避免了半終粉磨系統(tǒng)中前后兩部分成品成分差異大而導致水泥質量波動的問題。但共用一臺精細選粉機，對系統(tǒng)的設計，精細選粉機性能以及操作控制要求更高。表3為該半終粉磨系統(tǒng)生產指標。

??從表3數(shù)據(jù)與廠里老線輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，該系統(tǒng)生產的水泥需水性低于輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產的水泥需水性，水泥其它性能相當。

??3.3  外循環(huán)立磨終粉磨系統(tǒng)應用

??如前所述，KVM外循環(huán)立磨磨制的細粉顆粒形貌球形度優(yōu)于輥壓機，該立磨可作為終粉磨磨制水泥。南京凱盛自主研發(fā)的“KVM-C46.4+V型選粉機+精細選粉機”外循環(huán)立磨終粉磨系統(tǒng)，在D廠獲得成功運用。該系統(tǒng)工藝流程圖如圖12所示。其特點是：

??(1)在不噴水情況下，立磨實現(xiàn)穩(wěn)定運行，為生產高品質水泥提供保證；

??(2) 系統(tǒng)簡單，粉磨電耗低；

??(3)水泥性能與該廠相同配料的閉路管磨生產的水泥相當，水泥標準稠度需水量稍低于閉路管磨水泥。

??該生產線水泥配比及生產指標如表4所示。

??值得一提的是，該廠另外三臺閉路管磨，生產同品種水泥（相同配比和水泥細度指標）時，其水泥標準稠度需水量均比該外循環(huán)立磨終粉磨系統(tǒng)生產的水泥稍高，標準稠度用水量絕對值約高1-2%，，從兩種水泥在商混站使用情況看，外循環(huán)立磨磨制的水泥適應性已可與管磨水泥相媲美。

??4、結語

??采用外循環(huán)水泥立磨的聯(lián)合粉磨、半終粉磨和終粉磨系統(tǒng)具有電耗低、投資少、見效快、維修工作量少等一系列的特點，該工藝技術路線正在國內大范圍地推廣應用，目前外循環(huán)立磨在水泥聯(lián)合粉磨、半終粉磨和終粉磨系統(tǒng)中均獲得成功應用，電耗在24~29kWh/t。相比輥壓機和內循環(huán)立磨而言，具有明顯的優(yōu)勢。該技術可以用在新建生產線，也可以用在對管磨、輥壓機預粉磨等生產線的改造。

??參考文獻

??[1] 李邦憲，孫繼亮，何正凱.聯(lián)合粉磨工藝與半終粉磨工藝 的生產實踐和現(xiàn)狀簡介，2015第七屆國內外水泥粉磨新技術交流大會論文集 ，101-106.

??[2] 韓仲琦.立磨技術在水泥工業(yè)的應用與發(fā)展[J].中國水泥，2009，（12）:53~56.

??[3] 趙國東.水泥立磨終粉磨系統(tǒng)的節(jié)能分析及其產品工作性能探討[J].水泥工程，2012，（4）:9-11.

??[4] 鐘根，康宇，鐘永超，李安平.兩種水泥立磨終粉磨系統(tǒng)的比較研究.水泥，2016(6): 24-26.

??[5] 康宇，鐘根. 立磨與輥壓機碾磨后的物料顆粒形貌對比分析[J]. 中國水泥，2014(5)：76-79

??[6] 康宇，鐘根，王飛，鐘永超，李安平. 立磨與輥壓機水泥成品的性能對比分析.中國水泥，2017(3)：107-110

??中國水泥網將于2018年6月13-14日在杭州舉辦“2018第十屆國際粉磨峰會”，本屆峰會以“超低電耗 高性能水泥 無人值守”為主題，將邀請行業(yè)專家深度探析降低粉磨能耗途徑及高性能水泥標準，并舉行互動論壇，現(xiàn)場解答疑問、交流經驗。敬請關注！

??詳情點擊：2018第十屆國際粉磨峰會暨全球熟料貿易大會