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干法回转窑水泥生产线：PLC分布控制

水泥生产线的PLC分布控制关键字:PLC-分布控制　　SIMATICPCS7是西门子的新一代控制系统。它以先前的SIMATIC产品为基础的系统所获得的经验集中起来并进一步发展而成的，模块化结构，可按系统进行配置，从单个的小型自动化解决方案到复杂的控制系统。　　本工程为日产1000吨熟料水泥生产线，设有中央控制室（CCR），其控制、监视、管理范围包括生料配料、原料粉磨、废气处理、生料入窑、预热器、回转窑、冷却机、熟料储存、媒粉制备、水泥配料及水泥粉磨等到主要生产流程。在中央控制室对生产工艺过程的现状和趋势进行监视、管理和操作，从而达到使生产工艺设备稳定、可靠运行的目的。根据生产流程分设1#、2#、3#、4#四个现场控制站，分别设置在原料磨电气室、窑尾电气室、窑头电气室和水泥磨电气室内。它们各自的控制和检测为：1#现场控制站：生料配料站、原料粉磨及废气处理。2#现场控制站：生料入窑、烧成窑尾及烧成窑中。3#现场控制站：烧成窑头、煤粉制备及输送。4#现场控制站：熟料配料、水泥粉磨及输送。现场控制站具有闭环控制，电机顺序联锁控制，以及数据采集，数据处理，储存、报警等功能；拥有数字量的模拟量控制的全部功能，可有效地对生产过程进行控制，与电气马达控制中心（MCC）一起对生产流程的马达实施逻辑联锁、顺序控制、分组启动/停止，同时，通过数据高速通道与中央控制室操作站进行过程数据和信息传输，接受来自操作人员的各种控制命令，完成检测控制要求。另外，还具有在线/离线组态功能，自诊断等功能。分布式控制系统的现场控制站均可独立完成各自的控制任务。　　在本工程投标活动中，我们选择了SIEMENS公司的SIMATICPCS7，根据标书要求及所提供数据：SIMATICPCS7，SIEMENS公司的新集散控制系统（DCS），是全集成自动化（TIA）的核心部分，是使用单一、全集成化通用的系统解决自动化问题的革新产品。根据技术资料介绍，在新的自动化概念范围内，SIMATICPCS7克服了系统间的许多障碍：计算机领域和DCS/PLC之间的障碍，控制和监视之间的障碍，集中式和分布式自动化结构之间的障碍，生产制造和工艺过程间的障碍。拥有真正灵活、集成化系统所的全部优点。目前PCS7系统在世界范围内已发售341套，在国内运行着12套。而本工程应用PCS7所有部件构成完整的工厂全面自动化在国内还属第一次。　　分布式现场控制单元（AS）为S7400主站加ET200M分布式I/O。SIEMENS公司最新研制的高性能PLC具有下列特点：高速、坚固、通信能力强、使用方便、能满足用户要求，简而言之：性能高，操作简单。包括通信、处理速度、诊断以及完善的处理功能。自动化系统从SIMATICS7400系统中选择的中央处理器以模块化形式组合，如基于以下SIMATICCPU：S7414-2DP，S7416-2DP，S7417-4DP，系统组成：电源模块，CPU，通讯处理器。分布式I/O采用装有S7300模块的分布式ET200M站用于过程连接。分布式现场站ET200M，是用于高集中输入/输出设备的模块化I/O站，具有处理全部分布式自动化问题各种需要的能力。可通过S7300I/O模块扩展。用来替代S7400模块，大幅降低费用。ET200是PROFIBUS-DP的被动从站，最大传输速率为12Mbit/s。ET200MI/O站包括IM153接口模块，最多8个S7300可编程控制器模块，它们通过PROFIBUSDP现场总线与自动化系统相连接。对要求有高可靠性的本方案来说，要求在运行过程中能插、拔模块，则应用一种插入和取出I/O子系统，它允许带电插拔模块，而不必停止系统的运行。技术资料介绍："有源总线模块使运行时热更换模块成为可能。更换模块时不需要中断运行，老模块仍保持运行，新模块插入时能自动启动。" 　　采用ET200MI/O能构成彻底分散的自动化系统。Siemens公司的Profibus现场总线是当代应用相当广泛、发展很快的现场总线标准。与从前使用的对等连接相比，现场总线的优点如今已广为人知。PROFIBUS的迅速普及说明了现场总线已被人们所接受。ET200MI/O正是基于Profibus的分布式自动化系统。因此SIMATICPCS7支持I/O向更为分散的方向发展。所有PCS7自动化系统都有集成在CPU上的一个PROFIBUS-DP接口。而且，智能I/O设备可以直接连接到PROFIBUS-DP上。与当今各现场总线技术相比，PROFIBUS还是有不足之处。PROFIBUS是主从结构，它的配置需要从主站下传至每一个从站，再等待全部从站发回备妥信号，在主站每次初始化中均占用大部分时间。而当主站正常运行时，任何一个从站的故障都会导致主站停机。这使得我们觉得实在是PROFIBUS的一大缺陷。另外ET200M有一个突出的优点，那就是S7-300模拟量模块。一个模拟量模块可以覆盖所有测量范围。通过软件可以单独设置多达40个不同的测量范围，如需要每个通道的测量范围都可以不同。混合方式也可以。这些极大的增加了灵活性。在培训中、在现场调试中我们反复向用户方强调这一点，现在用户方已经从中得益，并且能够掌握配置方法。不仅如此，ET200M还降低了后勤和库存的费用，因为对于所有测量范围只需一种模块作库存备用。该工程项目中现场设备除了ET200M分布式I/O模块外，还包括SIPOS执行机构，SIMOVERT可变速驱动装置，SIMOCODE电动机接触器和控制模块等和来自其它制造商的各种与PROFIBUS兼容的现场设备，能连接到PROFIBUS-DP。　　过程控制系统SIMATICPCS7使用SIMATICNET工业通信网络。所有的SIMATICNET产品都是为工业应用而专门开发的。SIMATICNET提供三种总线选择：用于大型网络的工业以太网，用于小型网络的PROFIBUS-FMS和用于连接现场设备的PROFIBUS-DP。它们特别适宜网络部件会遭受严重的电磁干扰、液体侵入、大气侵蚀、高度污染或过重的机械负荷的地区。所有这些网络都已成功的用于世界各地。从SIMATICNET系列引出的系统总线用于工程和自动化系统与人-机接口之间的。在小规模应用中，例如：在小批量生产设备中，操作员面板和自动化系统可经过集成的MPI接口连接，PROFIBUS适用于有高性能要求的中型到大型工厂，而工业以太网则满足大型工厂的高性能要求。从而，SIMATICPCS7能使生产工厂的所有地区（亦即实际的生产过程及上游和下游自动化级）用统一的通信系统相互连接。也可利用有冗余布置的光纤与光纤链路模块（OLM）的PROFIBUS和工业以太网各种型式。工业以太网是用于为大型工厂设计的要求高性能的SIMATICPCS7的系统总线。把S7-400连接到已有的网络是非常容易的，只要简单地将SIMATICNET通信处理器（CP）插入PLC，然后在STEP7软件中配置通信处理器的参数，这就完成了入网操作，CPU和CP之间的内部数据交换是由集成的已编程的通信功能模块来处理。我们在本次应用中选择了工业以太网为系统总线。　　SIMATICPCS7的人-机接口是基于WinnCC4.02版。为WinnCC额外提供专门设计用于过程控制系统用户需要的控制系统选件，它与基本的WinnCC功能结合，形成一种完整的、功能强大、现代化的操作员站。在WinnCC系列内，支持OP47、SIMATIC、工业PC及编程设备。因而，从一个局部的现场操作员站（OP）起，经过有一个或二个监示器的单用户系统，直至有几个操作员终端（通过一条以太网终端总线连接）的多用户系统，可以实施模块化解决方案。多用户系统由几个操作员终端组成，这几个操作员终端由通过终端总线提供数据。终端总线是独立于系统总线的标准以太网总线。终端总线完全独立于系统总线而存在，只用于从OS服务器向过程终端，工程系统和主计算机提供数据。系统总线和终端总线完全分离，OS服务器只需通过自动化系统提供一次数据，或者，如果有多个操作员通讯通道的话，则通过过程终端提供。多用户系统的优点是：过程终端能够以极大的灵活性安装与排列。安装费用相当低廉。OS服务器的操作系统是NT4.0SERVERorWORKSTATION，运行TCP/IP协议。操作员站的操作系统是WIN95orNT4.0。SERVER/CLIENT的设置相当简单。在服务器上建立一个项目，并将它设置为SERVER，将工作站设置为CLIENT，配置SERVER和各个CLIENT的启动参数，并且将服务器首先启动，然后各个CLIENT就可从SERVER数据库中读取数据启动并同时运行。　　配置有相同功能的并行服务器需要进行档案比较，在操作员站起动后就需要WinnCC/冗余选件。此选件内置，只需安装授权。这一选件的先决条件是通过以太网总线将两个服务器站连接起来，在一次故障之后，OS终端将自动切换，延时1-2分钟。故障服务器启动后需手动切换OS终端，在故障后重新起动操作员站时所有测量值档案和报警档案将被自动比较并更新。对于两台服务器的冗余，首先在另一台服务器SERVER2中建立另一个项目，将它设置为多用户系统，在计算机这一项中，将工作站设置为CLIENT。当SERVER1上的项目配置好后，使用SIEMENS/WINCC/PROJECTDUPLICATOR将这个项目复制到SERVER2上的那个项目，在各个工作站上用SIEMENS/WINCC/PROJECTSWITCHER设置，当SERVER1故障时将项目自动转向SERVER2上的项目中。两台服务器的冗余被设置完成。　　两台操作员服务器互为冗余热设备，均能独立监控整个生产过程，另两台操作员站作为人-机接口，具有以下功能：工艺设备运行状态监视；工艺流程动态参数显示，有关参数趋势显示，历史数据显示，记录。过程参数的打印：事故报告打印，班报、日报、月报打印。报警优先权设定，当前画面显示任何报警提示，并有中央报警确认功能。在操作组内有启动、停车、再启动和选择等软手操功能，通过键盘或鼠标操作对马达进行组启动/停止，也可启/停单台马达以及事故紧急停车等功能。在SIMATICPCS7中，ES工程师系统为过程控制系统的所有部件提供系统和全厂范围的编程：人-机接口；自动化系统；以及分布式I/O。工程师站具有操作员站的全部功能，编程、组态、调试和修改等由工程师站完成。工程师站配备丰富的相关软件，可完成在线/离线组态或修改等，组态、编程方便；并完成工艺生产过程的各种参数的采集、处理，过程回路控制，马达顺序逻辑控制等；系统具备丰富的功能模块，可以完成复杂计算和特殊控制功能；而且具有自诊断功能和在线/离线组态功能。包含有现成的经全面测试的功能块和功能强大的编辑及复制功能的标准化程序库，能经济地复用自动化方案。通过网络设备，控制系统能与全厂信息管理网联网。江苏鹏飞鹏飞集团江苏鹏飞集团回转窑窑炉水泥磨管磨机球磨机烘干机干燥机破碎机收尘器水泥水泥工艺水泥技术水泥粉磨水泥工程水泥机械水泥设备水泥成套设备水泥机械设备水泥机械成套设备建材机械建材装备化工设备电力设备冶金设备矿山机械矿渣电力机械设备水泥生产线新型干法节能管磨机辊压机增湿塔钛白粉窑氧化球团工业炉窑中国水泥复合肥设备化工机械矿山设备收尘设备环保设备水泥工业设计院水泥装备水泥标准水泥情报水泥价格水泥熟料硅酸盐石灰石石膏旋窑烧结炉矿渣磨原料磨生料磨风扫煤磨风扫磨煤磨造粒机破碎设备输送机电气控制系统国家级新产品优质产品高新技术产品冶金矿山重型设备重型机械磨煤机冷却机板式喂料机水泥成套设备出口水泥机械成套设备出口基地2500t/d新型干法水泥生产线5000t/d新型干法水泥生产线8000t/d新型干法水泥生产线节能粉磨设备....

鹏飞球磨机：水泥粉磨系统高产节能降耗的技术

水泥粉磨系统高产节能降耗的技术分析关键字:磨机-节能摘要: 　　水泥颗粒是一种人工粒体，水泥的群体颗粒具有高比表面积（单位质量物质的二相界面面积）与多分散性（某一样品中每一颗粒都不尽相同）的两大特征。　　水泥的粉体状态的一般表达：磨细程度（细度和比表面积）、颗粒分布和颗粒形貌。　　1、水泥细度　　水泥的粒度就是水泥的细度。水泥细度直接影响着水泥的凝结、水化、硬化和强度等一系列物理性能。　　我国水泥标准规定水泥产品的细度80μm方孔筛筛余不得超过10%。控制细度的方法简单易行，在一定的粉磨工艺条件下，水泥强度与其细度有着一定关系。水泥的筛余量越小表示水泥越细，强度越高。但用这一方法进行水泥质量控制还存在较多问题：　　⑴当水泥磨得很细时，如80μm方孔筛筛余小于1%，控制意义就不大了。国外水泥普遍磨得很细，所以在国外水泥标准中几乎全部取消了这一指标。　　⑵当粉磨工艺发生变化时，细度值也随之变化。如开流磨筛余值偏大，圈流磨筛余值偏小，有时很难根据细度来控制水泥强度。　　⑶细度值是指0.08mm筛的筛余量，即水泥中≥80μm颗粒含量（%）。众所周知，≥64μm的水泥颗粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm颗粒含量多少进行水泥质量控制还不能全面反映水泥的真实活性。　　2、水泥的平均粒度　　在水泥粉磨过程中，不是均匀的单颗粒，而是包含不同粒径的颗粒体—粒群，所以在评述水泥细度时若只用筛余这一简单的表示方法，差不多有90%多的水泥颗粒都通过筛孔成了筛下物，然而这些筛下物的颗粒大小并不清楚，故筛余量相同时比表面积也会出现很悬殊的现象。平均粒度有几种表示法，如算术平均直径、几何平均直径、调和平均直径等。　　水泥颗粒的平均粒度是表征水泥颗粒体系的重要几何参数，但所能提供的粒度特性信息则非常有限，因为两个平均粒度相同的粒群，完全可能有不一样的粒度组成（颗粒级配）。　　3、水泥比表面积　　国外水泥标准大多规定比表面积指标，一般都采用勃氏比表面积仪测定水泥比表面积，我国的硅酸盐水泥和熟料的国家标准规定已与国外标准一致。水泥比表面积与水泥性能已存在着较好的关系。但用比表面积控制水泥质量时，主要还有下述两方面的不足：　　⑴比表面积对水泥中细颗粒含量的多少反映很敏感，有时比表面积并不很高，但由于水泥颗粒级配合理，水泥强度却很高。　　⑵掺有混合材料的水泥比表面积不能真实反映水泥的总外表面积，如掺有火山灰质混合材料，水泥比表面积往往会产生偏高现象。　　4、水泥的颗粒级配（粒度分布）　　众所周知，即使筛分细度相同或比表面积相近，水泥的性能有时也会表现出较大的差异，其原因是粒度分布可能不同（颗粒形状的因素也很重要），因此研究水泥粒度的表征、探索与水泥强度更精确的定量关系，有着非常重要的意义。　　国内外长期试验研究证明，水泥颗粒级配是水泥性能的决定因素，目前比较公认的水泥最佳颗粒级配为：3-32μm颗粒对强度的增长起主要作用，其粒度分布是连续的，总量应不低于65%；16-24μm的颗粒对水泥性能尤为重要，含量愈多愈好；小于3μm的细颗粒，易结团，不要超过10%；大于64μm的颗粒活性很小，最好没有。　　此外，水泥粒度分布（颗粒级配）不当还会影响水泥水化时的需水量（和易性），若为了达到水泥砂浆的标准稠度而提高了用水量，则最终会降低硬化后的水泥或混凝土的强度。因此掌握水泥颗粒级配的指标是很重要的。表示水泥粒度分布即颗粒级配的方法有列表法、作图法、矩阵法和函数法。　　20世纪90年代，人们开始研究水泥颗粒形貌对水泥性能的影响。水泥颗粒如果放在电子显微镜下观察，它的形貌并不是圆的，犹如破碎堆积的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片状的，有针状的。水泥颗粒的形貌与粉磨工艺有关。水泥颗粒形貌通常用圆度系数(f)表示，圆形颗粒的圆度系数等于1，其它形状则都小于1。国外水泥的圆度系数，大多在0.67左右。中国建材科学研究院测定的我国部分大、中型水泥企业水泥的圆度系数平均值为0.63，波动在0.51-0.73之间。同时在对水泥颗粒形貌的研究中还发现：水泥磨机的研磨能力愈强，f值愈大；高细磨水泥f最大；带辊压机预粉碎的磨机磨制的水泥f值也较大。　　试验研究表明，将水泥颗粒的圆度系数由0.67提高到0.85时，水泥砂浆28d抗压强度可提高20-30%。实施ISO强度方法后，水泥细度的提高是在大多数企业粉磨工艺比较落后和采用80μm方孔筛筛余控制细度的条件下取得的，其颗粒组成多数处于不合理的状态。　　水泥的合理颗粒组成是指该组成能最大限度地发挥水泥熟料的胶凝性和具有最紧密的体积堆积密度。熟料胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关，而堆积密度则由颗粒大小含量比例所决定。采用45μm筛余可以使企业了解水泥中有效颗粒的含量，而使用比表面积可以及时掌握与水泥需水性等密切相关的微细颗粒的含量。二者相结合进行粉磨工艺参数控制，将使水泥性能达到最优化。1＞45μm的熟料颗粒全水化时间很长，对水泥强度贡献很小熟料与水作用生成的水化产物是水泥产生胶凝性的根本原因。水泥颗粒的水化程度决定水泥胶凝性的发挥。熟料的水化程度与矿物种类和颗粒大小有关。根据研究，硅酸盐水泥的水化深度与时间的关系可用下式表达：　　X=2t0.25　　式中：X-水化深度，μm；　　　　　t-水化时间，d。　　20μm的颗粒全部水化需要1年多的时间，而2μm的颗粒全水化只需1.5h，45μm颗粒28d大约水化了50%，＞45μm的颗粒对水泥性能的贡献也就更小了。　　目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为：3-32μm颗粒总量不能低于65%，<3μm细颗粒不要超过10%，＞65μm颗粒最好为0，<1μm的颗粒最好没有。因为3-32μm颗粒对强度增长起主要作用，特别是16-24μm颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好；<3μm的细颗粒容易结团，<1μm的小颗粒在加水搅拌中很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开裂，严重影响混凝土的耐久性；＞65μm的颗粒水化很慢，对28d强度贡献很小。　　2、比表面积数值主要反映5μm以下的颗粒含量　　把1个直径为80μm假定为球形的水泥颗粒的表面积当作1，然后将其变成直径分别为45、30、20μm、……的颗粒，其总体积不变，但相应的表面积却发生了很大的变化。1个80μm的颗粒全部变成5μm时，已变成4096颗，表面积也增加至80μm时的16倍。因此水泥比表面积的变化主要与5μm以下的颗粒含量有关。3用45μm筛余和比表面积控制细度操作简便、控制有效、无需大量试验投资　　以球形颗粒推算出来的，与水泥颗粒的实际情况有差别，但可以看出，在固定的工艺条件下，使水泥的45μm筛余量和比表面积控制在一个合理的水平上时，可限制3μm以下和45μm以上的颗粒，以此获得良好的水泥性能和较低的生产成本。这种细度控制方法与其它方法相比，具有操作简便、控制有效的优点。只要取样进行筛析试验和比表面积测定，就可以为磨机的操作提供依据。　　水泥粉磨系统提高产量、降低电耗历来是人们关注的焦点，尤其是ISO标准实施后，对于多数水泥企业来说，都感到既要使产品适应新标准的质量要求，又不影响磨机产量、增加生产成本，对水泥粉磨系统进行优化改造无疑是首选措施。　　1、粉磨工艺改造的原则　　以往进行粉磨工艺的研究主要注重提高磨机产量和降低粉磨电耗。事实上，粉磨工艺对产品的质量有着很大影响，因此今后在研究和进行粉磨工艺改造时，应全面考虑产量、质量和能耗的关系。　　⑴节能原则　　由于传统的球磨机粉磨工艺能源利用率太低，水泥生产中70%的电耗都用于生料和水泥的粉磨，因此节能是改造粉磨工艺的基本任务。　　⑵高产原则　　提高粉磨设备的产量是改造和完善粉磨工艺的基本目标。　　⑶优质原则　　产品不仅达到一定细度和比表面积，并有合理的颗粒级配和尽可能高比例的球形颗粒，是改造和完善粉磨工艺的重要任务。　　2、采用预粉碎技术　　预粉碎是球磨机粉磨系统大幅度提高产量的主要措施，按粉碎理论可分为预破碎和预粉磨。　　2.1预破碎　　预破碎一般是指在球磨机前设置一台细碎机，使入磨粒度降低，将原来球磨机粗磨仓坦负的部分粗碎任务交由效率较高的细碎机来完成，即所谓的“多破少磨”。国内采用水泥磨前加细碎机的措施已有数十年历史，但受设备材质的局限，该技术一直未能得到大量使用。当前有些机械厂推出了新一代细碎机，使用寿命有一定提高，但关键部件磨损的问题仍没有根本改善。　　出库物料的除铁问题必须重视，往往是铁块或其它金属杂质对细碎机造成致命的伤害。增设预破碎后，球磨机内部结构也要进行相应调整，尤其是一仓应以提高研磨能力为目标。有的厂曾尝试过提高磨机转速来提高产量，但效果不好。从理论上分析，加预破碎后入磨物料粒度降低，一仓的破碎作用与研磨作用已退居次要地位。磨速提高，研磨体提升高度增加，破碎能力增大而研磨能力降低，这显然不符合要求。　　采用预破碎系统进行提高磨机产量的改造，低投资是其最大优势，它主要适合于磨机辅助设备和输送设备富裕能力有限，以及大幅度升级成本效益不合理的厂家。　　2.2预粉磨　　预粉磨是指球磨机前增设一台粉磨设备，使原有的粉磨系统大幅度增产的措施。　　用于预粉磨的设备主要有短球磨、辊磨、辊压机、筒辊磨等。上述四种预粉磨设备的能量利用率由低到高依次为短球磨、辊磨、筒辊磨、辊压机。　　采用球磨机作为预粉磨设备，建议采用半终粉磨流程，即预粉磨球磨机与选粉机组成闭路系统，使进入后续球磨机的物料粒度更加均匀，一般<2mm的占90%左右，最大粒度控制在<5mm，可缩短物料在磨内的停留时间，避免出现“饱磨”现象。球磨机预粉磨工艺提高产量的幅度可达50%以上，不过节能效果较差，对于有闲置设备的厂家较为适宜。　　对于采用辊磨、辊压机、筒辊磨作预粉磨设备，由于投资大，工艺相对复杂，一般在立窑水泥企业很少采用。　　3、开流磨的技术改造　　开流高细、高产磨技术主要用于水泥粉磨。对原有磨机进行改造时，应具备以下工况条件：　　⑴磨机直径可大可小，即Φ1.5-3.8m均可，但磨机的长径比至少要＞2.5；　　⑵入磨物料综合水分<2%；　　⑶入磨物料粒度、研磨体装载量、磨机运行等正常稳定；　　⑷磨机通风良好，收尘与计量设备完好。　　3.1开流磨技术改造的主要内容　　⑴衬板　　经过长期生产实践的检验，目前仍在使用的球磨机筒体衬板主要有11种形式。国外公司推出的衬板有逐渐统一的趋势。一仓一般采用提升衬板即所谓的阶梯衬板，二仓则采用分级衬板。但这种分级衬板不是国内常见的锥形分级衬板或平衬板加锥形分级衬板，而是两种甚至三种衬板的组合或复合体。经过优化组合或复合，一种衬板可发挥不同形式衬板的优势，从而保证了最大限度地将能量输入装球区，并尽量消除磨内死区。建议有关单位加大研究力度，为水泥厂提供性能更优越的衬板。在目前开流磨进行技术改造时，段仓一般都安装活化衬板，有效地消除了“滞留带”，激发和强化了研磨体的运动。　　⑵隔仓板　　对于隔仓装置的改进，国内企业仍关注于篦板的耐磨、耐冲击及防堵等方面，而对于隔仓装置对磨内料、气流的影响和控制作用重视不够。以Φ2.2m球磨机为例，隔仓板有效通风面积为0.38m2，中心件面积0.33m2，中心件有效通风面积0.03m2，可见仅中心件的面积就相当于隔仓装置有效通风面积的87%，同时也表明此形式的中心件有效通风面积是相当小的。通过分析比较，加大中心件通风面积对于加大整个隔仓装置通风面积的影响最大，也是最可行的方案。因为无论加大篦板孔尺寸或增加开孔数量，都将对篦板强度及其对料球的控制作用产生较大影响。此外，改造老式中心件的另一个目的在于通过它来实现对物料流速的控制，从而方便灵活地调节磨内各仓中的料球比，控制物料磨内停留时间。　　开流磨进行技术改造时，尾仓更换带内筛分装置的隔仓板，严格控制进入尾仓的小颗粒，使前仓的钢球和尾仓的小段各自最大限度地发挥破碎和研磨作用。　　⑶研磨体　　研磨体尺寸基于粉磨能力和喂料粒度，比较通用的是“两头小，中间大”的级配方案。因为各厂实际情况不同，磨内研磨体和物料运动情况极为复杂，以及物料性能的差异，很难找出普遍不平适用的规律，长期在实践中摸索才是获得合适级配的有效途径。稳定的粉磨工艺条件在很大程度上取决于研磨体的材质。由于磨损消耗，研磨体的级配在磨机运转过程中是不断变化的，不同尺寸研磨体的磨损规律也不同。补球（段）只能保持装载量相对平衡，不能保持级配始终如一。如果研磨体的硬度和耐磨性能差，在运转过程中易发生变形和碎裂，不但影响粉磨效率，碎块还会堵塞篦板孔，使隔仓装置排料困难，磨内运行状况恶化，因此，提高研磨体的质量才是磨机长期稳定工作的有力保证，否则，再合理的级配方案也是难于始终能达到预期效果的。从经济角度出发，研磨体损耗大，不仅影响粉磨能力，频繁的停机补球导致系统运转率低和工况不稳定，还会直接造成粉磨成本提高。国内粉磨1t水泥，普通钢球的损耗最大达1000g/t，补球周期多为半个月；耐磨球如轴承钢球、高铬球、低合金球等，可将损耗降至30-40g/t，仅为普通钢球的1/25-1/30，补球周期可延长至半年以上；普通钢球4000元/t，耐磨球7000-8000元/t，使用耐磨球虽说一次性投资较高，但其优异的性能可大大减轻清仓补球的工作强度，提高磨机粉磨能力，显著降低粉磨成本，进而带来可观的经济效益。　　在目前开流磨进行技术改造时，采用微型研磨体以强化尾仓的研磨能力。直径8-12mm的小段，单位质量的个数是普通钢段的20倍，总表面积是普通钢段的2.5倍。研磨效率与研磨体的表面积的0.5-0.7次方成正比。小段的应用起到了提高产量、增加产品比表面积、适当改善微粉颗粒组成的至关重要的作用。　　⑷料段分离装置对于微型研磨体，有必要设计一个让细粉顺利出磨，但微型研磨体不致跑出磨外的出料篦板装置。　　⑸合理的工艺参数设置　　改造后的高细高产磨，其工艺参数应根据生产的水泥品种、熟料的易磨性、混合材的品种和掺加比例、磨机规格等来设计磨机的仓位、研磨体的级配和确定细度的控制。　　3.2开流磨技术改造后的技术指标　　⑴增产20-35%，节电17-25%；　　⑵水泥比表面积可达300-350m2/kg；　　⑶研磨体消耗可降低25%以上。　　3.3微型研磨体消除了在高细粉磨时的“恶性粉磨现象” 　　⑴“恶性粉磨现象”的形成　　在开流水泥磨中粉磨时,在磨仓内的料球(段)率(物料占研磨体的百分率)随着台时产量降低而下降。粉磨比表面积越高，台时产量就越低，其间料球(段)率就越低，即磨仓内的存料越少，研磨体的能力显得越大。于是球与球、段与段、球与衬板之间，在运转过程中，碰撞状态越是剧烈。　　如果硅酸盐水泥磨至320m2/kg以上比表面积时，水泥粉体里就有类似于小的鱼鳞片状体出现。若进一步提高至350-400m2/kg比表面积时，台时产量较大幅度地下降，水泥中的似鱼鳞片状体增大增多，阻碍水泥细度的发展和比表面积的增长，磨内温度急剧升高。若磨至400-500m2/kg时，即使在磨体淋水条件下，出磨水泥温度仍可高达200℃以上，石膏脱水为30-50%。水泥的流动性能和颗粒大小的分级性能显著减弱，流速减慢，使物料在磨内停留时间过长，在单位时间内粉磨冲击次数成倍地增多，因此水泥微小颗粒在过长时间内，在强大的研磨体的机械外力冲击下，反复粉磨、压缩，引起水泥结团、集聚、速凝及在磨内出现水泥包裹球、段和粘糊衬板、篦板等＂恶性粉磨现象＂。　　　随着磨机规格的增大和现有磨机对节能、高产、优质的迫切要求，采用圈流粉磨是水泥粉磨工艺的必然趋势。　　4.1选粉机　　圈流粉磨的必要设备是选粉机。选粉机的功能是通过将出磨料中达到一定粒径的颗粒及时选出，减少磨内过粉磨量，从而提高磨机粉磨系统效率。但选粉机本身并不产生细粉，选粉机的选用和改造应与磨机的改造结合起来进行。当然，一般说来，选粉机的效率高，系统产量也高。　　选粉机的关键技术是“分散”、“分级”和“收集”。“分散”是指进入选粉机的物料要尽可能地抛撒开来，物料颗粒之间要形成一定的空间距离。因此，撒料盘的结构、转速、撒料空间大小、物料水分及物料流量都直接影响着布料的分散率；“分级”是指物料分散后，在选粉室停留的有限时间内，要充分利用气流各种形式的分选功能，把物料的粗、细颗粒尽可能地分开，并送至各自的出口。因此，气体流量、气流速度、气流方式、气固交汇点和流场分布以及选粉室数量、结构等对分级效率影响很大；“收集”是捕捉粗粉和细粉的能力，这与收集方式和收集部件的结构形式有关。　　O-Sepa选粉机采用笼型转子平面螺旋气流选粉原理，从而大幅度提高了选粉效率。与离心式或旋风式的选粉机相比，涡流式高效选粉机可提高磨机产量15-40%，节电10-20%，体积小、重量轻、布置灵活，产品可在300-600m2/kg的比表面积内任意调节，系统负压操作，无粉尘污染。　　由于O-Sepa选粉机不带细粉收集装置，需要配备与其处理风量相匹配的大规格的袋收尘器或电除尘器用于收集成品，这无疑较大幅度地增加了系统投资,也使工艺布置复杂，操作控制困难，在一定程度上限制了它的推广和应用。转子式选粉机在结构上比旋风式选粉机有了突破性的改进。在相同产量的情况下，与高效涡流选粉机相比效率相当，但可降低系统投资20-30%；与旋风式及高效离心式选粉机相比，不但可减少设备规格，而且可提高效率20-40%。　　　4.2开流改圈流粉磨后的工艺调整：开流改为圈流粉磨后应作必要的工艺调整，主要有：　　⑴钢球级配。一仓钢球平均球径要适当增大。　　⑵隔仓板的篦孔孔隙尺寸应适当地放大，以增加物料在磨内的流动速度。　　⑶加大磨头中空轴的喂料绞刀，以增加喂料量。　　⑷细度控制，生料磨可适当放宽，80μｍ孔筛余可控制在10%以下。水泥磨细度要提高，比原开流粉磨时要细2-3%左右，以确保水泥的强度。　　4.3提高圈流磨水泥的比表面积　　水泥成品的比表面积与其物理力学强度之间具有良好的相关性，某种意义上说，提高水泥的比表面积，增大其磨细程度是提高水泥强度的有效途径之一。由于圈流粉磨工艺的特殊性及选粉机自身的分级精度，研磨体级配等方面的原因，其成品比表面积一般都不很高，制约了水化活性的发挥。实际生产过程中，可采取以下技术措施，将水泥比表面积提高至350m2/kg以上。　　⑴积极采用磨前物料预处理技术，严格控制入磨物料最大粒度小于5mm，减轻磨机一仓负担，适当缩短一仓长度。延长二仓长度。　　⑵根据入磨物料粒度优化研磨体级配，缩小研磨体平均尺寸，增加研磨体与物料的接触面积，创造更多的微粉。　　⑶磨机一仓填充率应低于二仓2～3%，并在二仓内对衬板实施活化排列，如使用分级衬板等，对研磨体进行“激活”，充分发挥研磨体的细度作用。　　⑷适当降低粉磨系统循环负荷，宜控制≤150%。同时还可适当降低选粉机的循环风量，使其能够将更细的成品分选出来。　　⑸采取强力通风除尘措施，磨内风速宜控制1.0～1.5m/s。借鉴圈流粉磨工艺特点，近年已开始研究用开流高细高产磨和高效选粉机组成新型的圈流粉磨系统，经生产实践表明，效果十分显著，其增产节能可比开流粉磨系统和普通圈流粉磨系统提高30-80%，为水泥厂的粉磨增产节能提供了新的技术途径。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。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。在细磨仓应用微细钢段，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。　　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（200μm）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　　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。　　⑷仓长比例　　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。江苏鹏飞集团为全球用户提供长久技术支持和配件供应，精心制造鹏飞回转窑大齿轮、鹏飞回转窑小齿轮、鹏飞回转窑托轮，回转窑合金衬瓦、回转窑轮带，鹏飞球磨机大齿轮，鹏飞球磨机小齿轮等全部鹏飞回转窑配件、鹏飞球磨机配件。服务专线：139-1285-1990 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