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水泥粉磨系统优质高产节能降耗的技术分析 [复制链接]

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 由于许多圈流水泥磨使用的是老式的选粉系统,生产出的水泥比表面积偏低,水泥微粉量少,早期强度不足。另因磨机的仓长比不合理,加之隔仓板和出料篦板篦缝大,破碎仓未能细碎的物料涌入研磨仓,致使研磨仓研磨能力不足,磨尾吐渣严重,既污染了环境,又增加了工人劳动强度,而且水泥产量还低。为此合肥水泥研究设计院已利用高产高细磨技术对现有圈流水泥磨进行技术改造。圈流磨内的物料流量大,而且随着物料的波动而波动。因此要求在破碎仓与研磨仓之间的筛分装置必须适应这一工况,既要控制粒度,又要保证流量。在确定筛分方案时,围绕提高水泥比表面积和产量的目标,适当调整仓位、优化研磨体级配和填充率,同时采用特殊的出料装置。根据通过筛分装置的物料粒度已得到有效控制的情况,在研磨仓内主要使用微型研磨体,强化研磨能力,以增加水泥中的微粉量及提高出磨细度合格率。经改造后一般能使5-25μm的微粉量增加10-15%,水泥三天抗压强度提高3.9MPa,水泥比表面积增加20m2/kg,磨机产量提高10-15%。


  1、老式磨机存在的缺陷


  1.采用滑动轴承:摩擦系数大,起动困难,运行阻力大,运行过程中主轴承产生大量的摩擦热,缺油短水易产生事故,导致磨机运转率低,维修量大,操作人员多。


  2.电耗高:老式磨机滑动轴承的摩擦系数在0.04—0.08,主轴承能耗占装机容量的11—15%,磨内研磨结构的影响,粉磨效率低,水泥吨电耗在25—30KWh,生料在14—18KWh。


  3.耗油高:滑动轴承润滑油在轴瓦与中空轴的正压力和高温的影响下易产生劣变,润滑油消耗高,有些磨机密封不良油耗会进一步加大,老式2.2m磨机年耗油在1—2吨。大型磨机需配套润滑站,投资增加,运行中产生费用,设备安全运行受其影响大,需经常维护维修。稀油产生的油渍还会影响文明生产。


  4.产量低:滑动轴承摩擦系数大,磨机起动困难,起动电流高,致使多数磨机达不到额定装载量;受落后的粉磨工艺的影响,其磨机内部研磨结构技术落后,研磨效率低;不合理的研磨体的级配,这些都会导致磨机产量低。水泥厂常用的Ф2.2x7m和Ф2.4x13m水泥磨闭路产量多为10--13t/h和28—30t/h,现代磨机已达18—22t/h和32—36t/h。


  5.安装维修困难:巴氏合金瓦安装时需要长时间的刮研、磨合,维修量大。


  6.磨内研磨结构落后:老式磨机多数采用阶梯衬板、有些采用环沟衬板和双曲面;隔仓板也多采用单隔仓,二仓也不设置活化装置,仓尾也没有排料控置装置,这些大大影响了磨机的研磨效率。


  2老式磨机改造


  1.主轴承改造


  2.磨内改造:衬板、隔仓板、料球平衡装置。


  3.磨机工艺改造:根据物料特性重新确定仓长比,调整研磨体级配和物料流速,磨前预粉碎技术。


  4.扩径改造:对Φ1.83m、Φ2.2m、Φ2.4m的短磨的筒体加粗,前题是主轴承改造,原电机、减速机、大小齿轮、基础不变,产量可增加25%以上。


  5.加长改造:将筒体较短的水泥磨加长,以适应水泥新标准,提高产量。


  6.提速改造:老式磨机转速较低,大部分研磨体没处于最佳工作状态,提速后增加了研磨次数,增加了动能。改造方法:主轴承更换为滚动轴承,满足功率需求后改变减速机的速比。


  1、球与段的研磨功能差异


  磨机各仓实际上都具有破碎及研磨功能,只是主次及程度不同而已。细磨仓的主要功能是研磨,而小钢球与小钢段的研磨能力是不同的。物料填充在研磨介质之间,研磨效率的高低主要取决于研磨介质与物料之间的接触表面积。若接触表面积大,则研磨机会多,单位时间内的成品生成率就高。等质量的球与段相比,由于段的线接触方式,从而明显比球具有更高的接触表面积。对于单仓而言,同样的研磨体装载量和同样的喂入细料量,单位时间内钢段仓的成品生成量比钢球仓要高,这是粉磨理论及应用实践所证明了的。需要指出的是,目前细磨仓的研磨介质尺寸相对物料而言都太大,这里有篦缝宽度限制等原因。丹麦的康必登磨和我国开发的高细磨都较好地解决了这一问题,在细磨仓成功地应用了微细钢段,显著地提高了研磨效率。当然采用高效能的筛分隔仓板及磨尾回段装置是成功的关键。因此应当明确,对于细磨和超细磨,段比球的研磨效率要高。


  2、水泥细磨仓的研磨体改用小钢球的原因


  目前国外水泥磨机在细磨仓趋向于使用小钢球代替钢段,其原因为:
  ⑴使用小钢球的能耗比小钢段低;
  ⑵优质小钢球的磨耗比钢段小得多;
  ⑶小钢球磨出的水泥颗粒形貌呈球形的比钢段磨出的要多,但使用钢段可使磨内物料流速较快、能防止水泥在磨内结团。


  磨机的粉磨功能总体上包括破碎与研磨两个部分,磨机工况的最优化即是使破碎与研磨能力达到平衡,从而提高粉磨效率,此时产量与成品细度均在较好水平,这也是解决粉磨问题的最基本原则。正确分析不同工况下破碎与研磨能力的匹配情况,才是决定细磨仓的研磨体采用钢段还是采用钢球的判断依据。


  3、细磨仓选用小钢球的必要充分条件


  ⑴圈流粉磨
  开流粉磨,磨机内物料一次性通过,出磨料即为成品,因此对研磨的能力要求较高。圈流粉磨则需保证一定的物料循环量,无论采用离心或高效选粉机,磨尾卸料的细度筛余(80μm)一般控制在30-40%,所以对研磨能力的要求相对低于开流磨。为保证成品细度,开流磨的细磨仓一般应采用钢段。圈流磨的细磨仓可采用小钢球,一方面可加快物料流速,增加通过量;另一方面入细磨仓的物料筛余(μm)要比开流磨高,对保证有一定的小钢球冲击有好处。


  ⑵预粉碎
  磨前的预粉碎有一级或多级和开流或圈流,它决定了入磨物料的粒度。目前高效细碎机、辊压机等可明显降低入磨粒度,甚至80%左右的物料在2mm以下,这实际上已完成了磨机Ⅰ仓的大部分功能,缓解了磨机的负担。预破碎效果好,则Ⅰ仓的长度要缩短,且钢球的平均球径可下降。而钢球的平均球径的下降则使Ⅰ仓的研磨功能增强,进入细磨仓的物料筛余相对降低,从而细磨仓的研磨负担减轻。若入料粒度稳定在很好的水平上,则开流磨的细磨仓也可采用小钢球,既能保证细度,又提高了产量。相反,若预粉碎环节很差,磨机Ⅰ仓完全成了破碎仓,则细磨仓的研磨负担加重,即使圈流磨也不能轻易使用小钢球。尽管调节选粉机能控制细度,但可能因研磨能力不足而无形中牺牲了产量。


  ⑶磨机长度
  这主要针对开流磨而言。目前水泥厂使用十几米开流长磨的为数不少,一般分三至四仓。磨机长度决定了物料的粉磨路径即粉磨时间的长短,长磨机内物料的有效粉磨时间自然要长。况且较双仓短磨,长磨机的合理多仓使粉磨功能更加明确,研磨体级配易于合理,粉磨效率大为提高,则采用小钢球为宜。如此时再使用钢段,既会减缓物料流速,降低产量,又容易造成过粉磨现象,产生糊段及逆粉碎效应,反而降低研磨效率。


  ⑷仓长比例
  这主要针对圈流磨而言。目前双仓圈流磨的Ⅰ、Ⅱ仓长度各厂并非完全相同。有比例为1:2的,也有接近1:1的。1:2的比例为正常范围,此时Ⅱ仓选用小钢球比较合适。若两仓长度相近,则易造成Ⅰ仓粗磨能力过剩而Ⅱ仓细磨能力不足。若再使用小钢球,则Ⅱ仓在相对减小的粉磨容积中难以完成所需的研磨任务,最后导致产量下降。


  ⑸粉磨水泥的品种
  这主要针对水泥而言。水泥的品种不同,则对粉磨的细度要求也不同。兹举两种:


  a.快硬(或超细)水泥要求水泥水化快、早强高。除矿物组成有要求外,对水泥的细度控制也很严格。这也对磨机的粉磨提出了更高要求。此时无论开流长磨还是圈流磨都应考虑在细磨仓使用小钢段,而对钢球的使用一定要慎重。从目前的应用实践看,用钢段磨制的超细水泥效果较好。


  b.多混合材掺量水泥为降低生产成本,工厂尽可能地多掺混合材,如有的企业矿渣甚至掺到40-50%的比例。矿渣的易磨性差,对于共同粉磨时,磨机的研磨功能必须很强。掺量高时,喂料中矿渣及循环回磨的细料之和比例很高,而粗磨仓对这些料的研磨作用很有限。细磨仓应优先使用小钢段,否则即使高效选粉机也难以提高产量,因为磨机研磨能力不足,磨尾卸料中成品量有限,若再提高磨机循环负荷,则磨机更适应不了。


  ⑹水泥颗粒的球形化
  如前所述,水泥颗粒的球形化程度越高,则水泥的强度越高。为提高水泥强度和充分发挥熟料的作用,对水泥颗粒的球形化要求高的,应创造条件,在水泥磨的细磨仓使用小钢球。


  4、椭圆球在水泥粉磨中的应用


  从棒球磨降低粉磨电耗中得到启迪,出现了椭圆球,它具有圆形球所不具备的优点,已开始应用于水泥粉磨中。


  ⑴椭圆球与同直径的圆球相比,质量增加,冲击力增强;与同重量的圆球相比,椭圆球重心低,斜面稳定性好,提升高度比圆球高,破碎能力大,而其较好的稳定性又使得研磨体作泻落运动时的剪切作用大大增强。


  ⑵椭圆球表面各点曲率半径不同,可形成不同粒径的接触角,与不同粒径的物料同时接触的机会大于圆球。计算机模拟实验表明:椭圆球与物料的有效接触面积比圆球大30%,且在接触角内对不同粒径的物料产生弧形钳制,因而对物料具有选择性粉磨和良好的筛分作用,使水泥的颗粒级配和颗粒形貌得到有效改善。


  ⑶弧形钳制使得椭圆球的点接触在粉磨物料时不再是几何意义上的点接触,其接触作用已向曲线和曲面延伸。椭圆球特殊的几何形状和设计参数增加了磨机的粉磨能力,增大了成品的比表面积,提高了水泥的实物质量。实践已经证明,椭圆球作研磨介质时,比圆球提高水泥比表面积20m2/kg以上。


  ⑷电荷有尖端放电特性,电荷富集椭圆球的两端,可减轻椭圆球大粉磨面的微粉吸附,从而提高了粉磨效率。


  ⑸由于椭圆球之间、椭圆球与衬板之间接触物料的面积增加,使得钢球和衬板的损耗减少,噪音降低。


  5、球段混装


  已有报道,在圈流水泥磨的尾仓中采用球段混装比单纯使用小钢球(Φ20-40mm)或单纯使用钢段的效果要好,既保证了合理的水泥比表面积,又提高了磨机的产量。而单独使用小钢球研磨,水泥水泥比表面积、抗压强度下降;单独用钢段磨机产量下降。另从颗粒图象观测仪观察发现,水泥颗粒的圆度系数也得到较大提高。

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