技术球磨机‘饱磨’问题解决实例

2022-05-31 10:07:31

磨机正常运行功率为3350~3480kW,此时加入助磨剂,出库提升机、入库斗提电流和选粉机电流均不同程度升高,磨机功率逐渐上涨至3450~3530kW,出磨负压没有明显变化,出磨气体温度会缓慢上升;此时即使保持喂料量不变,运行2h后风压会逐步走低,磨机功率会在5min内迅速降至3200kW以下,磨机出口气体温度将快速上升,出磨、入库斗提和选粉机电流接近空车,磨机几乎无排料,出现饱磨现象。该阶段助磨剂的使用未能起到改善磨机研磨效果的作用,反而恶化了磨况,使饱磨状况更容易发生

水泥球磨机

现场巡检察看磨音变化,在饱磨发生前0.5h和发生时,现场反馈二仓钢球撞击声音清脆,且响声越来越大,饱磨时筒体温度高;在饱磨前10min和发生时,一仓声音沉闷。在球磨机饱磨状态下急停检查,一仓料球比高,料平面距离钢球面约0.4m,磨机篦板表面粘附细粉,很多篦孔塞满粉状和颗粒物,过料面积非常小;二仓料球比小,约1.5个钢球露出料面。在磨机正常磨况下(非饱磨状态)止喂摇空后检查,一仓钢球填充率0.26,窜入少量40mm小球,中间隔仓篦板干净、篦孔通畅;二仓钢球填充率0.30,钢球级配良好。

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原因分析

助磨剂加入生产过程中,球磨机一仓饱磨形成一般原因可分为:

(1)物料水分高,降低了研磨效率和物料流动性。查阅近一年入厂混合材料和石膏检测水分,混合材料中的电炉渣水分波动大,入磨物料综合水分计算值在1.29%~2.18%,对比前后未见明显增大。生产过程中,当入磨物料综合水分1.29%时,饱磨发生频次没有变化,可排除水分为引起饱磨的主要影响。

(2)液体助磨剂的加入,增加了物料水分。该厂使用掺量1‰的液体助磨剂,对物料综合水分增加小于0.1%,掺量一直未变。

(3)中间隔仓篦板堵塞严重,过料和通风能力差。检查空磨篦板,一仓篦板宽度为12mm和15mm,篦缝通畅,不应成为影响饱磨因素。

(4)物料计量设备异常。该厂计量设备相对稳定,排除成为引起饱磨原因。

(5)物料易磨性变化或颗粒过大。入磨颗粒料有熟料和天然石膏,熟料小磨易磨性实验反映处于正常水分,熟料结粒正常,波动小;天然石膏掺量5%,对破碎效率影响很弱。

(6)一仓破碎能力差。检查磨机一仓填充率0.26,窜入少量40mm钢球,与一仓0.29的填充率和大于40mm钢球设计要求相比,破碎能力稍有下降。分别检查在磨机加助磨剂和不加助磨剂,饱磨发生时急停检查,对比空磨时篦板的通畅性,中间隔仓篦板面粘附约2mm厚粉料,篦孔被粉料和颗粒料堵塞,阻碍了物料流经一仓,是引起饱磨的主要原因。

引起隔仓篦板被堵塞过程分析:

(1)一仓钢球填充率下降,混杂了小体积钢球,破碎能力较之前弱,导致一仓料球比高,有颗粒料被挤进筛板缝隙;

(2)由于熟料出库温度达160~180℃,磨机出口气体温度最高可达132℃,石膏会超量脱水引起水泥流变性变差,二仓也会发生轻微糊球现象。

为了控制磨机出口气体温度,在磨机一仓喷水(2t/h)降温,以稳定磨况和改善水泥流变性。在磨机一仓喷的水受温度影响会少量蒸发变成气体,水蒸气混合气流中的粉尘,随风粘附于篦板,另外喷水落点靠近选粉回粉料位置,细粉料被喷洒水润湿;随着助磨剂加入磨内,一仓少量细粉料和选粉机回粉料流速变快;当混杂了水分的细粉料加快速度和大量涌入篦板,沾染水汽的篦板会不断粘附粉料,篦板上粘附一层粉料,甚至有粉料塞进篦孔缝隙,物料流经时进一步受阻。此时喂料量不变,而篦孔被粉料和颗粒料堵塞,一仓穿过中间篦板物料量减少,负荷逐渐升高,随着料球比增大,靠近篦板的物料将会被挤压进篦孔和夹层筛板,恶化过料和通风,直到磨内篦板完全无法出料、一仓负荷超限为止。此时经一仓流到二仓的物料很少,二仓料球比小,运行中钢球冲击的声响大,磨内温度升高。

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处理措施和效果

加入助磨剂出现饱磨征兆初期,通过减少喂料量来改善磨况和消除饱磨,或者在饱磨时,采取骤然增加风量然后快速恢复,试图避免饱磨的发生均无效果,主要是该饱磨受一仓破碎效率和磨内喷水的影响,前者影响表现为在不加助磨剂出现饱磨,后者影响表现为在掺入助磨剂后加剧了筛板堵塞程度,增加了饱磨发生频次。

因此,将一仓球径小于50mm的钢球筛选掉,填充率增加到0.29;一仓磨内喷水取消,通过降低冷却机一、二段炉排料厚、加大熟料冷却机的风量,熟料库多点循环下料,提高磨内负荷等方式,从而降低磨机研磨和出口气体温度。

通过提升一仓填充率、增大平均球径和取消磨头喷水,加强一仓破碎能力,避免向一仓直接喷水发生气化和落入细粉末,磨况明显稳定很多,饱磨情况完全消除;也杜绝了熟料直接遇水,发生预水化和强度损失。在磨机运行约一周后,对掺加助磨剂工况下,统计6h磨机功率、出口风压和出磨提升机电流数据,对比曲线如图1

 

图1 调整前后参数变化曲线

表1 调整前后产量和45μm细度变化

 

图1(a)显示频繁发生饱磨时间段内,球磨机功率、出磨斗提电流、出磨风压变化幅度很大。在发生饱磨时,出磨斗提电流变化要先于磨机功率,趋势基本一致,而出磨风压的绝对值与前两者变化趋势相反,该段时间内磨况变化大,研磨效率低。图1(b)显示调整一仓钢球和取消喷水后,磨机运行功率上涨30kW,前述三个参数波动幅度小,反映出研磨效率提高,磨况平稳。调整前后的磨机产量、水泥细度变化进行了统计,见表1

表1可以看出,台时产量和45μm细度统计有明显变化,调整后磨机平均产量高出调整前18t/h,标准偏差由14.5降低至1.8;45μm筛余量降低0.8%,标准偏差由1.03降低至0.57。

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结语

国内很多工厂在水泥粉磨阶段,受到炎热的外部环境和高温熟料影响,磨机温度会超过控制限度,超限的磨机温度会劣化水泥流变性能以及缩短磨机轴瓦使用寿命,为了可以达到显著降低出磨气体或物料温度的效果,低成本的磨内喷水方法成为常选手段。但磨内喷水会引起磨机篦板孔隙粘附粉料和堵塞,导致磨内通风不良和过料不畅;再遇到一仓破碎效率不足,则磨机产量和工况恶化程度显著。

另外,鉴于磨内喷水也会使水泥预水化而损失强度,出现收尘袋糊袋现象,增加入库水泥水分等,在发生磨机出口气体温度、水泥温度超限情况时,建议寻求加强熟料冷却效果和通过设备改造引入冷风降温的措施,审慎使用磨内喷水的办法。

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