師華東，杜自彬，王應(yīng)麗，曲佳佳（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039）

0 引言

在水泥生產(chǎn)中，粉磨過(guò)程的能源消耗占了生產(chǎn)全過(guò)程的大部分，約占水泥生產(chǎn)總能耗的60%～70%[1]。因此如何提高粉磨效率、降低粉磨電耗、提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量一直是我國(guó)水泥技術(shù)工作者研究的課題。助磨劑具有消除靜電，分散顆粒的作用，能夠消除水泥粉磨時(shí)物料的結(jié)塊及黏糊研磨體及襯板的弊端，改善鋼球磨粉磨條件，提高粉磨效率，從而提高水泥產(chǎn)品的比表面積，降低水泥的電耗，降低水泥成品的溫度[2]。

我公司在緬甸某5000t/d水泥總包項(xiàng)目，通過(guò)在水泥粉磨車(chē)間增加助磨劑系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化水泥粉磨的工藝，助磨劑系統(tǒng)由液料罐、計(jì)量泵、流量計(jì)組成，其中計(jì)量泵采用高精度齒輪計(jì)量泵，精度為±0.5%。該系統(tǒng)的應(yīng)用提高了水泥的比表面積，降低了系統(tǒng)的電耗，降低水泥成品的溫度。對(duì)水泥企業(yè)節(jié)能減排，提高企業(yè)的自動(dòng)化水平，具有很好的參考價(jià)值。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 工藝流程簡(jiǎn)介

緬甸某5000t/d水泥總包項(xiàng)目水泥粉磨車(chē)間工藝流程見(jiàn)圖1，粉磨系統(tǒng)采用聯(lián)合粉磨工藝，其主機(jī)設(shè)備主要有輥壓機(jī)、水泥磨、組合選粉機(jī)。其中，輥壓機(jī)型號(hào)：RP170-140，能力：710～830 t/h，功率：2×10250kW。水泥磨型號(hào)：Φ4.2m×14.5m，能力：180 t/h，功率：4000kW。組合選粉機(jī)型號(hào)FZN-36，風(fēng)量：330000m3/h，風(fēng)壓：2000～2500Pa，能力：870t/h，功率：280kW。水泥助磨劑為液體，通過(guò)加入到進(jìn)水泥粉磨車(chē)間的進(jìn)料皮帶上，來(lái)實(shí)現(xiàn)水泥的高效粉磨，通過(guò)加入到粉磨車(chē)間進(jìn)料皮帶上，更有利于助磨劑的分散。

助磨劑系統(tǒng)主要由液料罐、計(jì)量泵、流量計(jì)組成，工藝流程如圖2。其中，液料罐儲(chǔ)量：4000L。計(jì)量泵型號(hào)BS475，能力：0～90L/h，功率：1.1 kW，變頻調(diào)速。流量計(jì)型號(hào)UKJL-10。計(jì)量泵采用高精度齒輪計(jì)量泵，精度為±0.5%。高精度齒輪計(jì)量泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來(lái)輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。具有流量穩(wěn)定，不易泄露，精度較高，不易老化的特點(diǎn)。水泥粉磨系統(tǒng)助磨劑的添加采用變頻控制的高精度齒輪計(jì)量泵是一種比較好的選擇。

圖1 水泥粉磨車(chē)間工藝流程圖

圖2 助磨劑系統(tǒng)工藝流程圖

1.2 計(jì)量泵的選型設(shè)計(jì)

工藝要求：考核水泥品種為波特蘭水泥I類(lèi)（美國(guó)測(cè)試材料標(biāo)準(zhǔn)ASTM生產(chǎn)普通波特蘭1類(lèi)水泥，名稱(chēng)為C-150，1類(lèi)）組成，92.5%熟料，5%石膏，2.5%石灰石；產(chǎn)量：180 t/h；平均比表面積：3 500±100 cm2/g；電耗：34.5kWh/t；最高水泥溫度：90℃。

助磨劑加入量：水泥臺(tái)時(shí)的0.1%；助磨劑密度：1.15kg/L；計(jì)量泵流量=180×0.1%×1000/1.15=164L/h。計(jì)量泵選型流量應(yīng)大于工藝所需流量，并保留一定的富裕。計(jì)量泵應(yīng)在其額定流量范圍的30%～100%的范圍內(nèi)工作，此時(shí)計(jì)量泵的精度會(huì)比較高，使用壽命會(huì)比較長(zhǎng)。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，工藝選取兩臺(tái)0～90L/h的計(jì)量泵。

2 控制系統(tǒng)

通過(guò)將助磨劑系統(tǒng)接入中控，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，將助磨劑加入量，累計(jì)值，流量反饋到中控操作界面。使助磨劑系統(tǒng)和粉磨系統(tǒng)一樣，時(shí)時(shí)處在監(jiān)控之下，中控操作員根據(jù)助磨劑加入量和磨機(jī)產(chǎn)量、磨機(jī)工況、系統(tǒng)電耗的關(guān)系，實(shí)時(shí)調(diào)控系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)。這樣能使助磨劑加入量更加精確，有利于控制成本，減少電耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

該系統(tǒng)既可以中控控制，又可以就地控制。在控制柜上設(shè)有“遠(yuǎn)程/本地”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。需要“遠(yuǎn)程”控制時(shí)，控制柜上“遠(yuǎn)程”開(kāi)關(guān)打開(kāi)，在中控室對(duì)助磨劑系統(tǒng)進(jìn)行操作。當(dāng)需要就地控制時(shí)，控制柜上“本地”開(kāi)關(guān)打開(kāi)，由現(xiàn)場(chǎng)操作員就地操作。中控控制方式簡(jiǎn)介如下：①上電并且打到自動(dòng)擋，反饋“備妥”信號(hào)；②中控給定“運(yùn)行”信號(hào)；③系統(tǒng)給中控“應(yīng)答”信號(hào)；④中控給定“流量”信號(hào)，4～20 mA對(duì)應(yīng)0～90 L/h；⑤反饋“流量”信號(hào)，4～20 mA 對(duì)應(yīng)0～90 L/h；⑥有故障反饋“故障”；⑦管路堵塞或者無(wú)料等會(huì)有“報(bào)警”；⑧給定和反饋都有信號(hào)隔離器需要中控7個(gè)點(diǎn)，其中“給定”和“反饋”是4～20 mA 信號(hào)，其余是AC220V 3A觸點(diǎn)信號(hào)，“故障”和“報(bào)警”信號(hào)是無(wú)故障或者無(wú)報(bào)警的時(shí)候斷開(kāi)，有故障或者有報(bào)警的時(shí)候吸合。其中，計(jì)量泵啟動(dòng)是閉合以后，觸點(diǎn)會(huì)有220V電源通過(guò)，其余都是干觸點(diǎn)。手動(dòng)控制通過(guò)在控制柜中輸入需要流量，并按需要調(diào)整好給定流量。

助磨劑系統(tǒng)與磨機(jī)臺(tái)時(shí)聯(lián)動(dòng)時(shí)：①設(shè)置助磨劑加入系統(tǒng)的量程，4～20mA 對(duì)應(yīng)0～90L/h；②采集磨機(jī)臺(tái)時(shí)數(shù)；③助磨劑加入量（L）=磨機(jī)臺(tái)時(shí)×加入量÷密度×1000；④把磨機(jī)的加入賦值給助磨劑的加入量，就可實(shí)現(xiàn)和磨機(jī)的聯(lián)動(dòng)。

整套系統(tǒng)功能完善，操作方便，順序啟動(dòng)、停止，性能穩(wěn)定、可靠。

3 調(diào)試效果

按照熟料92.5%，石膏5%，石灰石2.5%，助磨劑，水泥臺(tái)時(shí)0.1%配比加入。每1h統(tǒng)計(jì)1次做對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 加水泥助磨劑性能對(duì)比表

由表1可知，（1）在產(chǎn)量大致不變的情況下，加入助磨劑后，比表面積提高約100cm2/g。

物料被粉磨后，顆粒越來(lái)越細(xì)，由于顆粒間靜電的作用，越細(xì)的物料越容易團(tuán)聚在一塊。加入助磨劑之后，助磨劑顆粒吸附在物料顆粒的表面，引起顆粒表面特性的變化，具體表現(xiàn)在物質(zhì)的表面硬度以及強(qiáng)度發(fā)生了改變，同時(shí)也消除了顆粒間的靜電吸附。物料表面硬度、強(qiáng)度的降低，物料的分散，更有利于物料粉磨的進(jìn)行，故加入助磨劑后比表面積提高[3]。

（2）在產(chǎn)量大致不變的情況下，加入助磨劑后，水泥電耗降低約0.8kWh/t。隨著粉磨過(guò)程的進(jìn)行，在靜電及各種力的作用下，物料團(tuán)聚在一塊，不利于物料進(jìn)一步磨細(xì)。助磨劑加入后，助磨劑顆粒吸附在物料顆粒的表面，引起顆粒表面特性的變化，消除了顆粒間的靜電。相當(dāng)于物料被進(jìn)一步分散，從而提高了磨機(jī)的產(chǎn)量進(jìn)而降低粉磨電耗[3]。

（3）在產(chǎn)量大致不變的情況下，加入助磨劑后，水泥溫度降低約9℃。助磨劑加入之后，在其他工況不變的情況下，磨機(jī)的產(chǎn)量會(huì)增加，產(chǎn)量的增加有利于降低水泥的溫度。再者助磨劑能消除物料的靜電，減少磨內(nèi)粘附及選粉機(jī)內(nèi)的團(tuán)聚，提高磨機(jī)及選粉機(jī)效率，在一定程度上降低水泥溫度。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著水泥行業(yè)的高速發(fā)展，節(jié)能降耗的需求越來(lái)越迫切。水泥助磨劑在節(jié)能降耗方面有很大的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多的水泥企業(yè)在水泥粉磨車(chē)間，增加助磨劑系統(tǒng)，來(lái)降低能耗，節(jié)約成本。助磨劑系統(tǒng)主要由液料罐、計(jì)量泵、流量計(jì)組成。其中計(jì)量泵的選型是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。水泥粉磨系統(tǒng)助磨劑的添加采用變頻控制的高精度齒輪計(jì)量泵是一種比較好的選擇。通過(guò)在相同配比，大致相同的產(chǎn)量下，添加助磨劑能提高水泥比表面積約100 cm2/g，降低水泥電耗約0.8 kWh/t，降低水泥溫度約9℃。