我公司水泥粉磨系统原采用1台辊压机（CLM150-90）和2台球磨机（分别为1号磨Φ3m×11m、2号磨Φ2.6m×13m）组成联合粉磨系统，磨机总体产能水平100t/h左右。该系统的2台水泥磨起初为矿渣微粉磨，因公司矿渣立磨技术的推广应用，使得两台磨闲置，后通过公司生产要素的整合优化，为2台磨机配备了1套辊压机系统，用于粉磨熟料粉，与立磨矿渣微粉配制水泥。因辊压机与磨机之间设有半成品库，故有别于传统的在线联合粉磨方式，此为生产过程的灵活控制、用电避峰填谷创造了条件。后来，根据国家产业政策的要求，2号磨机被淘汰拆除，原辊压机和1号磨形成了产能不匹配的“大辊压机+小磨机”的生产现状。
为了尽可能发挥辊压机的预粉磨潜能，实现多破少磨、提升效率，我们采取了一系列改进措施，通过预粉磨系统增设动态选粉机、强化预粉磨能力、突出磨机细磨整形作用等措施进行技改实践与探索，并结合改造对联合粉磨和辊压机半终粉磨工艺进行了试生产尝试，取得了一些改造经验和系统产能提升50%以上的较好效果。
2 辊压机系统的选择与优化
2.1 生产工艺流程改造方案
结合我公司现场情况，最初制订方案时有两种方案可供选择：
方案一：由现有CLM150-90辊压机+现有V型选粉机+新增侧进风高效选粉机+异地建设安装原有旋风除尘器+异地建设安装更换后的循环风机+原有尾排除尘器及风机+原有中间半成品库+原有Φ3m×11m开流球磨机组成挤压联合粉磨系统，见图1。
方案二：由现有CLM150-90辊压机+现有V型选粉机+新增侧进风高效选粉机+新增大尾排除尘器及风机+原有中间半成品库+原有Φ3m×11m开流球磨机组成挤压联合粉磨系统，见图2。
图1 联合粉磨工艺流程（方案一）
图2 联合粉磨工艺流程（方案二）
2.2 设备选型
针对两种方案的联合粉磨系统，其主要设备参数选型比较见表1。
表1 两种方案的联合粉磨系统主机设备
2.3 技术经济指标对比
两种方案的联合粉磨系统技术经济指标对比见表2。
2.4 方案选择
经综合比较：方案二工艺布置相对简单、易于生产控制，对于新建工程宜采取，但作为技改工程受条件限制较难实现。从我公司改造看，方案一系统投资比方案二低100万元以上，达到相同效果改造相对简单。因现有空间所限，在利用现有框架外，部分设备异地建设，主要指旋风除尘器和循环风机的安装；系统改造技术成熟可靠，具有实施的可操作性，可解决Φ2.6m磨机淘汰后产能不足问题，故我公司选择方案一进行改造。
表2 粉磨系统主要技术经济指标比较
3 粉磨工艺的选择与探索
3.1 半终粉磨工艺试生产
3.1.1 生产工艺改进
在方案一的基础上，为了探索半终粉磨工艺产生的效果，结合现场2号线的部分设施，在投资不大的前提下，我们又进行了适当改进，将辊压机系统来自旋风除尘器和袋除尘器约15%～20%细粉作为成品不再入磨而是先入半成品库，之后与出磨物料按比例搭配入成品库。见图3。
图3 辊压机半终粉磨（方案一改进）
改进后的高效选粉机选下的粗粉经原有空气斜槽输送，再经斗式提升机提入Φ10m磨头仓，与粉煤灰按比例计量后入磨粉磨。双旋风筒和袋除尘器选下的细粉经新增加的空气输送斜槽、NE30斗式提升机提入Φ6m半成品库。磨机生产时，Φ6m半成品库内的成品细粉按既定的量经新增设的空气输送斜槽（磨房北侧）输送，同时出磨成品经磨尾斗式提升机提升也入该空气输送斜槽，二者混合后经斜槽输送、钢丝胶带提升机提升入成品库，以此保证成品熟料粉质量稳定性。
3.1.2 试生产情况
2015年3月，按照适当增加辊压、降低出辊压机成品细度、提升循环负荷量的思路进行了试生产。有关参数见表3和表4。对出磨后混合物料进行粒度分析见表5。
表3 半终粉磨工艺试生产时辊压机部分参数统计
表4 半终粉磨工艺试生产时球磨机部分参数统计
表5 出磨后混合物料粒度分析
从试生产情况看：
1）辊压机系统运行相对平稳，在较之前辊压提高0.5MPa和喂料量降低5～10t/h条件下，出辊压机物料筛余有所降低，比表面积也有提高。
2）辊压机选出的成品细粉总量在10～25t/h，细度能够满足水泥指标要求，但是由于颗粒分布比较窄、细度偏细，同比标准稠度用水量由改造前26.5%上升到28%，提高了1.5个百分点，其中SO3含量明显偏高，应该是采用脱硫石膏在辊压机系统提前被选出，并因为如此，从早期强度看，此部分细粉强度同比出磨成品略高，可能是由于硫酸盐的激发对早强起到了一定作用。
3）由于细粉被选出，造成入球磨机物料粒度较之前有所上升、粗颗粒所占比例增多，为保证生产质量稳定，对选出的部分细粉仍按入磨控制，作为成品部分与入磨物料之间的比例通过调整基本稳定在3∶1。
4）因细粉被选出较大部分，而辊压机成品细度虽有所降低但降低幅度毕竟有限，造成入磨物料细度仍相对偏粗，并没有达到改造初衷入磨粒度大幅降低的目的，而球磨机内部结构调整是按照三仓改为二仓、加快物料流速、为大幅度提产创造条件的思路进行的，造成磨机内部优化改造与辊压机半终粉磨工艺调整效果相左，致使出磨成品中粗颗粒偏多，水泥整体颗粒级配不尽合理，磨机产能提升空间受限，使得试生产工作无法继续进行，最终在保持质量相对稳定前提下，综合产能仅维持在75～78t/h的水平上。从试生产经验看，如果想进一步提产，除非对球磨机进行内部结构改造，恢复至三仓，延缓物料流速，否则质量很难保证。
3.2 联合粉磨工艺试生产
3.2.1 生产工艺改进
结合半终粉磨工艺试生产情况，在现有条件下要想达到目标90t/h水平，必须对磨内结构进行重新调整，鉴于磨内大幅调整的时机不合时宜，权衡利弊后我们转向对联合粉磨进行了尝试，即将高效选粉机的下料溜子直接连接到称重仓顶部，高效选粉机选出的物料返回称重仓，旋风筒及袋除尘器的物料入磨粉磨，控制入磨物料80μm筛筛余量。改进后的工艺流程见图4。
图4 辊压机联合粉磨（方案一改进）
3.2.2 试生产情况
2015年5月，我们对该辊压机联合粉磨系统进行了试生产，从试生产情况看：
1）操作上的变化。采取半终粉磨工艺时由于需要选出部分成品，从用风操作上采取了适当控制低风速，循环风机阀门开度在10%～12%。而采取联合粉磨工艺时采取大风大料操作思路，循环风机阀门开度在70%以上。
2）在初期调整大约1个月左右的时间内，辊压机成品筛余值大大降低，即入磨物料基本控制在80μm筛筛余不超过12%，此时通过对球磨机研磨体级配进行适当调整，磨机产量一度稳定在85～90t/h的水平，说明降低入磨物料细度后，磨内物料流速加快，磨机研磨作用减弱，但起到了对物料的“整形”作用，磨机产能目标的实现近在咫尺。
3）磨机产能虽得以提升，但对应辊压机系统产能仅维持在70～75t/h之间波动，此时又出现了辊压机与磨机产能不匹配的问题，因有半成品库的存在，生产上采取辊压机系统24h连续运转、磨机8～12h运转的局面。
4）由于受改造空间的限制，在辊压机系统新增设的高效选粉机进风形式选择上，我们选择了单侧侧进风式N2500型，实践证明该形式的选粉机是制约辊压机产能不能有效提升的关键因素。设备自身的结构特点造成了其侧进风平风道内容易积料，随着积料量的增多，造成风道截面面积缩小，通风风速提高，并延伸影响到同向运转的选粉机鼠笼转子，造成转子受系统内部循环风被动牵引加剧，选粉机转子调速功能受到一定程度限制，无法将选粉功能发挥出来。
5）针对高效选粉机设备自身缺陷问题采取的改进措施：①将采用半终粉磨工艺时加密的鼠笼转子叶片割去一半，目的是减弱循环风对转子的牵引作用；②解决侧进风平风道积料问题，风道下部增加密闭的卸灰溜槽，将积料引至高效选粉机下部的灰斗，同时溜槽上增设了可控的自然风进风管道。通过上述改进，其一解决了高效选粉机转子频率下调到25Hz时受循环风牵引自转跳闸问题，使转子调速趋于正常；其二风道积灰问题得到解决，使高效选粉机内风速降低，也减弱了循环风对转子的牵引力量；其三自然风的引入，降低了V型选粉机在系统大风量操作下的通风量，使V型选粉机内风速、风量恢复到原有正常水平，使本应在V型选粉机内分选的粗颗粒避免因风速过快被带入高效选粉机，造成高效选粉机负荷加大而降低了选粉能力。
3.2.3 磨内调整
1）隔仓板及活化衬板调整
改造前该磨机为三仓磨，一、二仓之间采用高效复合式隔仓装置，利用弧形筛分与立形筛分的组合，实现两次内选粉，出料篦板为料段分离装置，三仓采用微形研磨体技术，进行强化研磨。
为适应改造提产需要，提高磨内物料流速，由三仓磨改为两仓磨；调整前一仓长度2.5m，二仓长度3.75m，三仓长度4m，调整后一仓长度2.75m，二仓长度7.75m，原衬板排列做相应调整，活化衬板向后顺延一排。
2）级配调整情况
在进行辊压机系统调整的同时，我们按照入磨粒度控制在80μm筛筛余不大于15%的前提下，对球磨机进行了适当级配调整，见表6。
表6 磨内研磨体级配
经过级配调整后，磨机产能达到了90t/h左右，出磨质量稳定，比表面积、SO3合格率都能达到90%以上，对出磨物料采用激光粒度分析仪进行粒度分析，有关数据见表7。
表7 出磨后混合物料粒度分析
4 改造效果
改造前后及尝试不同粉磨工艺下的产能指标对比见表8。粉磨物料配比：熟料∶石膏∶石灰石粉=90∶5∶5；对于半终粉磨工艺，若改造磨内结构，预计仍有5～10t/h的提升空间。改造为联合粉磨工艺后出磨熟料粉及配制的水泥质量良好，其性能指标见表9。
表8 主要粉磨指标
表9 联合粉磨工艺试生产时熟料粉及配制水泥的质量统计
5 结论与建议
1）对于辊压机能力大、磨机能力小的联合粉磨系统，通过增设高效选粉机的方式，充分发挥辊压机预粉磨作用，将磨碎、初级粉磨置于磨外完成，磨机发挥细磨、颗粒整形作用，可大幅度提升系统的产能水平和效率。
2）在高效选粉机选择上，特别针对改造项目，不能因为空间条件的限制忽视进风方式，实践证明侧进风式选粉机自身缺陷导致其在联合粉磨中应用效果不理想，但最终通过改进为类似下进风方式结构可缓解此问题。
3）半终粉磨工艺有利于粉磨效率的提升，成品的混匀在生产中很关键，该工艺形式对水泥标准稠度用水量产生一定影响，主要是选出的部分成品颗粒分布偏窄、形貌不佳造成的，但是仍值得尝试。
4)辊压机系统增设高效选粉机的目的是为了更好地将粗、细粉进行分离，从而更好地提升辊压机预粉磨效率，在其和V型选粉机如何平衡上应注意避免过分重视高效选粉机而忽视V型选粉机初级分离作用，即V型选粉机的功能发挥不好，容易造成高效选粉机的负荷增加反而影响选粉效率，生产中应尽量保持V型选粉机内风量和风速变化不大。
作者：王庆福，方源之，张泗强，赵华鲁，韩振国
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