摘要：中国重型机械有限公司与孟加拉海德堡公司于2011年签署Prince项目EP承包合同方式，项目按照德国海德堡水泥集团的标准进行设计、采购、提供技术服务和考核验收。本项目是当时中国出口孟加拉最大的水泥粉磨装备，通过采用合理的工艺方案，和选择先进的水泥装备，最终达到了非常好的技术指标，顺利通过项目的考核验收。
关键词：【水泥粉磨】【prince项目】【CHMC】
中国重型机械总公司（CHMC）为海德堡孟加拉PRINCE水泥粉磨站项目进行工艺方案设计，并提供从矿渣烘干、物料输送至水泥成品输送的全套设备。
海德堡孟加拉 Prince水泥粉磨项目为∮4.6×14.5m 水泥磨配置高效选粉机水泥生产线，原料配比: 水泥熟料 63%，石膏 4%，矿渣 29%，石灰石 4%。产量 98t/h 吨，产品细度为 4000 cm2/g 的水泥粉磨站。海德堡孟加 Prince水泥粉磨线成套设备项目为2011年签约，2012年完成考核验收，是当时中国出口孟加拉最大的水泥粉磨装备项目，至2019年其运行指标在水泥管磨系统中至今仍保持比较好的先进性。
一、海德堡孟加拉 RUBY 水泥粉磨站项目工艺方案设计
该项目采用中心传动的闭路粉磨方案，选配Φ4.6x14.5m 双滑履水泥磨，4500kw 异步电动机和JS160硬齿面减速机，N-3000型 O-sepa 选粉机。采用西门子 DCS集散型自动控制系统，西门子 PCS7是集传统 DCS，现场总线技术以及可编程逻辑控制器为一体的新型集成控制系统，具有分散控制，集中管理，安装方便，维护管理智能化等特点。PCS7 遵循西门子 TIA 理念“全集成自动化”（TOTALL INTEGRATED AUTOMATION），通过集成的数据库，集成的通讯和集成的编程组态三项核心技术，可以方便地进行横向集成纵向集成、完成所有流程全由自动化系统实现监控。
Cement mill φ 4.6x14.5mProcess datasheet
马科托（MAGOTT EAUX） 4.6 m x 14.5 m 水泥磨设计的衬板图 2
出料篦板图 4 隔仓板结构图 5
通过海德堡孟加拉水泥厂∮4.6×14.5m 水泥磨，配置高效选粉机的生产实践与研究认为，提高磨机粉磨效率的成果之所以不明显，主要是以下两个因素所导致。
1.忽略对传统技术的研究与探索。而事实证明，能够把传统技术掌握好并加以革新，不仅同样能够取得很好的经济效益，而且不需较大的投入，这样的技术革新应该是更适合企业的新技术。
2.人们通常更多追求的是工艺装备要精良，忽视了更为重要的工艺本身，例如球锻级配、磨内通风。基于此，将在提高磨机粉磨效率生产实践和技术改造中取得实效的成果和同行们进行探讨。
2.1.粉磨系统包括开路粉磨和闭路粉磨系统，两种操作方法基本相似闭路系统相对来说动态因素较多，复杂一些，不过闭路磨上的操作方法在 开路磨上完全适用。众所周知，影响磨机产质量的因素很多，其中包括三个大的方面，一是物料性质方 面，有入磨粒度、易磨性、成品粒度、物料温度、水分、助磨剂等；二是工艺参数方面，有球锻级配、装 载量、磨内物料流速、冷却、通风；三是机械结构方面，有长径比、仓位 、衬板形式、篦板形式 、篦孔大小、选粉机的性能 、收尘等。入磨粒度也不是越小越好，在生产实际中当把入磨平均粒径降低到 10mm 以下时，对于一台磨机有两个功能，一是破碎，二是研磨，原因是当入磨物料小于一定粒径后，即使再减小入磨粒径，增产的效果也不会明显。特别是对于闭路系统，管磨机至少设为两仓，是指的破碎仓、研磨仓，大球 仓是破碎而不是研磨。当物料小于一定粒径后，只要一仓的级配合理、仓长到位，物料进入二仓完全能够达到所需粒径要求。
2.2钢球级配
2.2.1破碎仓级配
磨机的直径不同，带球高度不同，所产生的势能完全不同。从试验可以看出 ，当把一个 Φ70mm 的球从 40cm 的高度自由落下，其所具有的势能完全可以将一个直径为 25mm 的熟料颗粒击碎。那么，一仓球级配应确定几级？根据多年来的实践经验，一仓级配为 3 级。目前很多厂家大球仓至少 4 级以上配球，理由是大块料用大球破，小块料用小球破。还有人认为一仓的流速可用球配 控制，使物料进入二仓或研磨仓的粒度达到人为的要求。实际并非如此。例如，在生产中时常遇到现象大球在上小球在下的现象，打开大球仓后，小球一个都看不到。而当一个个将大球拿出仓外时就会发现，小球在仓的最下面，并且从上到下 球径逐渐减小。不难想象，当磨机在运转过程中带到最高位置的绝大部分是最小的球。依此类推，大多 数最大级别的大球在粉磨过程中所带的高度是最小的。一个 Φ100mm 的球所具备的势能甚至还不如一个 Φ60mm 的球所具备的势能高。然而，一个 Φ100mm 的球的重量相当于 2 个 Φ80mm 的球，或 3 个 Φ70mm 的球，或 5 个 Φ60mm 的球。假如把一个 Φ100mm 的球换成 2 个 Φ80mm 的球，或者 3 个 Φ70mm 的球，那么球的表面积将从314 ㎡分别增加到 392 ㎡和 449.4 ㎡，在单位时间和空间内冲击物料的次数增多，冲击能量大大提高。这样，一仓用 Φ80mm 和 Φ70mm 的球以及少量 的 Φ60mm 的球已经足够了。至于一仓用级配来控制物料的流速，或想要起到研磨效果，可能性很小，主要是将级配控制好。另外， 球径还要和衬板形式相匹配：提升衬板带球高、冲击力大，球径可小些；对于一仓的新衬板和旧衬板也要 区别对待。在冲击能量足够的前提下，球径应最小，以便增加钢球的个数，使钢球对物料的冲击次数增多 ，从而达到提高粉磨效率的目的。
2.2.2 研磨仓的级配
二仓用球在国外有 95%的水泥磨二仓或研磨仓是用球。事实上也是用球比用锻好。在粉磨过程中，球是点接触而锻是线接触，从理论上讲用锻比用球好，但是，在系统中即使将 锻的级配调整到合理状态，保持的时间也不会太长，原因是锻的两头带有轮角，特别质量较差的锻，轮角易损度大，锻与锻之间的空隙率将发生明显变化。而使用球时，磨损变化较小，调整到最佳状态后能够保 持半个月以上，范围较宽。合理的磨内流速决定合理的出磨细度，合理的出磨细度决定合理的循环负荷， 合理的循环负荷决定合理的水泥颗粒级配，同时也决定台时产量。此外，二仓应尽可能使球的表面积最大化，使每吨研磨体的表面积达到 40 ㎡以上（海德堡孟加拉水泥磨二仓研磨体单位表面积 ：33.69m2/t）；球的级配不要超过五级，小球级配太多，流速难以控制，影响粉磨效率。
合计 总装球重：265.2t
海德堡孟加拉PRINCE水泥粉磨项目 磨机规格 : 4.6 x 14.5 m
水泥: 熟料+石膏+矿渣+石灰石 吸收功率 : 4300 kW
考核产量 : 108 t/h
单位电耗: 42 kWh/t
研磨体蹭动研磨体泻落
2.3 磨机筒体内的通风
磨内通风良好有利于降低磨内温度 、排出水分、减少过粉磨现象和提高粉磨效率 。经验证明，圈流粉磨的球磨机，磨内风速应保持在 0.8-1.0m／s 左右，而开流粉磨时应控制在 1.0-1.2 m／s 左右，这样才能适应磨机节能高产的要求。我们也可以按磨机实际产量来进行通风机的选型，经验公式如下：
Q=400G
式中 Q 为球磨机通风量，m3 /h
G 为球磨机产量， t/h
400为经验系数。
一仓、二仓磨内风速示意图 图 6
2.4球磨机优化磨内结构的主要途径
磨内结构是指磨机筒体内的衬板、篦板、隔仓板和进、出料装臵等。磨机衬板主要是用来保护筒体，避免研磨体和物料对筒体的直接冲击和摩擦的，其次是可以用不同型式的衬板来调整各仓内研磨体的运动态。磨机隔仓板的作用是：⑴将研磨体分隔开。 ⑵防止大颗粒物料窜向出料端。⑶控制磨内物料的流速。⑷能控制和改善磨机通风状况。
2.4.1加强磨内通风
磨内通风对产质量都有明显影响 ，通风好，不仅可将细粉及时排出磨机 ，以免形成过粉磨，而且还可以带走粉磨热量，降低磨内温度，减少石膏脱水和尾仓糊球堵篦。一般圈流磨内风速为 0.8-1.0m/s，而开流
磨由于磨内温度高，风速要比圈流磨的高些。有些厂采用的是 90 年代以前设计的球磨机，在结构上一般都
存在风路不畅的问题，可以通过在进料口处开通风口、进料口螺旋的改进、下料溜子作成阶梯形、放大隔仓板和出料篦板的中心孔以及卸料口加强锁风等措施加以改进，不仅解决了堵料现象，而且加大了通风面积。
2.4.2改进隔仓板和出料篦板
早期设计的隔仓板及出料篦板，只是为了按功能划分仓室 、隔离大小钢球和阻挡研磨体不被排出，而今则具有控制物料流速、平衡首尾仓的粉磨能力、提高料球比和防止反分级的作用，由此增大了研磨体动能的有效利用，从而提高了产量。对老式球磨机便可按物料特性选择带筛分功能的隔仓板和出料篦板。筛分隔仓板是一种能对通过隔仓板的物料进行粗细分级的新型隔仓板，其主要作用是对进入细磨仓的物料进行筛分，阻止粗颗粒进入细磨仓，为细磨仓使用比表面积大、粉磨效率高的微型研磨体创造了条件，即新型隔仓板不仅增加了控制料流及平衡各仓粉碎能力的功能，而且可以实现粗细颗粒的分级和强制提升物料的作用，使较细的物料及早进入细磨仓进行粉磨。
2.5增加活化装置
为充分发挥磨机的粉磨潜力，磨内还可增设活化装臵，为微介质创造三维的运动条件，强化研磨能力，使研磨体的动能得以更充分利用，从而使粉磨效率大幅度地提高。活化装臵的主要结构是在磨机衬板上安装与磨机轴向成一定角度的梯形装臵，其高度约为磨机筒体直径的 20-30%，厚度为 40mm 左右，宽度同衬板宽度。视产品的不同要求，沿磨机轴向安装 2-5 道，纵向与磨机衬板每隔一块安装一块。由于活化装置的作用，研磨体在磨内除沿着磨机衬板作圆周运动外，还作轴向运动。与此同时，离筒体衬板较远的研磨体因磨机衬板不能有效带动而运动程度减弱的滞留区因活化装臵的作用可得到消除。
2.5.1分级衬板的应用
衬板除起防护作用外主要是用来调节研磨体的动态分布和运动轨迹，它的形式要与磨机转速、物料特性相匹配。各种新型衬板的使用，对研磨体运动状态的调节以及对物料的适应性都有了较大的改善。磨机尾仓选用双曲面衬板，在轴向和圆周方向均有倾斜曲面，不仅能够增加钢球的横向分级，还能提高钢段、钢球的研磨效率。
分级衬板可使磨机内研磨体实现分级，形成大球打大料、小球打小料的理想状态。
球磨机工况的最佳化 ，即是指磨内对物料的破碎能力与研磨能力相匹配与平衡。其关键在于磨内研磨体的填充率与级配。生产实践早已突破了传统的工艺规范：磨内填充率由 29-31%提高到 36-40%，磨机转速也提高了 5-10%，有的甚至接近临界转速，研磨体装载量也相应增加等等，磨机优质、节能、高产十分明显。
通过合理工艺设计，工艺设备的选择，合理的工艺参数的设置，PRINCE项目顺利通过了考核验收。
论文作者:马山
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/10/29
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