因C1~C6各修正系数考虑因素较多,为计算方便C1~C6的乘积,作如下简化处理:
未加辊压机取1.4,增加辊压机取1.33。
6.1.3磨机单位需要功率
(6-5)
式中:
WG─磨机单位需用功率,kWh/t;
y1─物料功指数(Bi)波动系数1.05;
y2─减速机效率系数,1/0.98。
新型干法回转窑熟料在采用高效选粉机,且是一级圈流条件下,磨机单位功耗的公式及据此公式计算出的W0值见表6-5。
(6-6)
式中:
W0─磨机单位功耗,kWh/t;
S─产品比表面积,cm2/g。
表6-5磨机单位功耗W0值
S(cm2/g)
3000
3100
3200
3300
3400
3500
3600
3700
3800
3900
4000
W0(kWh/t)
30.69
32.02
33.37
34.73
36.10
37.49
38.88
40.30
41.72
43.15
44.60
一般计算时,S=3200~3400时,W0=35;S=3500~3800时,W0=39。
6.1.4磨机生产能力
1.根据磨机需用功率及单位功耗就可计算出磨机生产能力。
(6-7)
式中:
Q─磨机生产能力,t/h;
PT—磨机需用功率,kW;
W0—磨机单位功耗,kWh/t。
2.经验公式:
(6-8)
式中:
Q—磨机生产能力,t/h;
P0─磨机理论功率,kW;
q0─磨机单位功产,kg/kWh;
q0与系统流程、生料粉磨方式、水泥标号有关,其值见表6-6、6-7。
表6-6生料磨单位理论功产q0(kg/kWh)
生料细度(80μm筛筛余)
系统流程
统计值
波动范围
备注
干法管磨
开流
53.9
50~60
矿渣配料<70%
圈流
91.2
75~89
烘干兼粉磨
12~14%
中卸
93.4
85~95
尾卸
85.3
80~90
风扫
82.3
75~85
表6-7水泥磨单位理论功产q0(kg/kWh)
水泥品种
比表面积(cm2/g)
系统流程
统计值
波动范围
P.O52.5
3200±200
开流
29~31
圈流
36.6
35~37
P.O42.5
2800±200
5~8
开流
42.7
39~41
圈流
49.2
45~47
P.S42.5
3~5
开流
32~35
圈流
38~40
P.S32.5
3~8
开流
34~36
圈流
41~43
几点说明:
(1)上述经验公式仅供计算时参考,具体到某厂的原料性能应作易磨性试验后,再经各项校正方能确定。
中卸磨的q0值、Wi值的对应是q090kg/kWh相当于Wi10.5左右。
(2)P.O52.5水泥的比表面积控制在340~360m2/kg之间,因熟料质量存在差异,成品比表面积不同,导致计算出的产量各异,因而计算时可按产量与比表面积的负1.3次方校正确定。
(3)上述q0值是按粒度小于20mm考虑的,圈流系统采用高效选粉机可选取较大的q0值。
(4)确定磨机能力时,还应考虑相近物料和磨机规格的单位容积产量、单位球产等综合因素。
6.2辊压机
辊压机粉磨系统,曾经历不同的发展阶段,20世纪80年代,我国引进国外产品应用于双阳、琉璃河、浩良河、铜陵、潞城等地水泥厂,在使用中曾出现辊面磨损严重、液压元件易坏、振动大等问题,增大了维修工作量后,又因喂料不稳定,后续磨机难以适应,对生产造成了较大的影响;90年代,由于国内设计研究和制造单位的技术攻关及材质的不断改进,加之节能需求,辊压机粉磨系统越来越受到重视,新建厂中较多采用预粉磨及联合粉磨系统。
辊压机的特点是:
高压、慢速、满料、料床粉碎。
物料通过辊压以后,粒度减小至2~5mm,颗粒裂缝增多,料饼的易磨性改善。
辊压机的能力取决于压力的大小及速度的快慢,通常压力在80~120MPa之间,速度在1.2~1.5m/s之间调节,再大其生产能力不会显著增加,反而能耗增大。
6.2.1辊压机通过量
辊压机通过量是指通过双辊间隙的料饼量(即半成品)。
(6-9)
式中:
Q─辊压机通过量,t/h;
B─辊压机辊宽,m;
S─辊压机辊缝(料饼厚),m;
或S≈0.025D;
D─辊压机辊径,m;
γ1─物料容重,t/m3;
γ2─辊压后料饼容重,t/m3,见表6-8;
α─咬入角,rad,一般取0.14~0.16;
v─辊压机辊速,m/s;
(6-10)
式中:
KQ─物料压缩特性,t/m3·s/h;
VQ─辊压机规格参数,m3/s;VQ=D·B·v。
表6-8物料压缩前后容重
容重
物料名称
压缩前物料容重γ1(t/m3)
辊压后料饼容重γ2(t/m3)
熟料
1.5~1.6
高压2.4~2.5,低压2.2~2.3
石灰石
1.4~1.5
6.2.2辊压机功率
1.辊压机需用功率:
(6-11)
式中:
N0─辊压机需用功率,kW;
β─作用角,rad,一般为δ/3;
PT─辊子投影压力,kN/m2;
D─辊径,m;
B─辊宽,m;
V─辊子线速度,m/s,一般为1.5~1.6m/s;
F─辊压机作用总力,kN。
(6-12)
辊压机辊子投影压力PT,当采用循环预粉磨系统取7500~8000kN/m2,而联合粉磨系统应<6000kN/m2。
2.辊压机配用功率:
(6-13)
式中:
N─配用功率,kW;
N0─需用功率,kW;
1.15~1.20为操作波动系数。
6.2.3辊压机料饼单位功耗
(6-14)
式中:
Wg─辊压机料饼单位功耗,kWh/t;见表6-9。
表6-9各种物料料饼单位功耗Wg
物料名称
料饼
熟料
矿渣
生料
单位功耗Wg(kWh/t)
2.4~3.2
2.5~3.0
4.3~5.2
2.1~2.6
表6-10辊压机实际参数
序号
型号
规格
D×B(m)
辊速v(m/s)
辊压PT(kN/m2)
配用功率N(kW)
需用功率N0(kW)
生产能力Q(t/h)
单耗Wg(kWh/t)
VQ(m3/s)
KQ
(t/m3·s/h)
2βPT
(kN/m2·rad)
β(rad)
粉磨系统
资料来源
1
RP12.5140/120
1.4×1.2
1.6
7440
2×900
1400
570
2.46
2.688
212
520
0.035
联合
KHD
2
RP10.0120/105
1.2×1.05
1.3
7936
2×560
840
350
2.41
1.638
214
512
0.032
联合
KHD
3
RP8.0120/80
1.2×0.8
1.3
8333
2×500
780
250
3.12
1.248
200
625
0.0375
循预
宁波
4
RP15.0140/140
1.4×1.4
1.4
7653
2×1000
1750
550
3.18
2.744
200
638
0.0417
循预
报价
5
Polycom14/5
1.4×0.53
1.6
8300
2×450
750
220
3.27
1.187
197
644
0.0388
循预
Polysius
6
RP12.5140/120
1.4×1.2
1.4
7440
2×800
1300
500
2.6
2.350
212
544
0.0366
联合
三德
7
RP10140/110
1.4×1.1
1.4
6493
2×700
1150
490
2.35
2.156
227
533
0.0410
联合
冀中
8
RP10140/110
1.4×1.1
1.7
6493
2×800
1400
610
2.3
2.620
234
538
0.0414
联合
阿曼
9
Polycom15/8
1.5×0.8
1.385
6147
2×800
933
376
2.48
1.663
226
561
0.0457
联合
东莞
10
Polycom15/8
1.5×0.8
1.385
5669
0×800
737
330
2.23
1.663
198
451
0.040
联合
东莞
11
TRP1.4/1.0
1.4×1.0
1.34
6074
2×560
935
375
2.49
1.876
202
498
0.041
循预
冀东
12
RPV100-63
1.0×0.63
1.50
10000
2×315
500
145
3.45
0.945
153
529
0.0265
预
技术引进
13
RPV115-100
1.15×1.0
1.50
8695
2×500
870
250
3.48
1.730
145
504
0.029
预
技术引进
14
RPV100-40
1.0×0.4
1.50
10000
2×200
320
90
3.52
0.600
150
533
0.0267
预
技术引进
表6-11水泥熟料辊压机相关工艺参数
PT(kN/m2)
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
9000
KQ(t/m3·s/h)
220
210
200
190
181
173
166
160
Wg(kWh/t)
2.25
2.45
2.67
2.90
3.05
3.20
3.35
3.50
sinβ
0.045
0.043
0.041
0.039
0.037
0.034
0.032
0.030
2βPT(kN/m2·rad)
495
515
533
550
552
554
556
560
6.2.4辊压机转速
辊压机一般不调速,采用恒速。
为适应产量的变化一般用物料循环来满足要求,以前辊压机转速为1.3~1.4m/s,近来改为1.5~1.6m/s,也有国内个别制造厂将其设定为1.8m/s。
6.3选粉机
选粉机有离心式、旋风式、O-sepa高效选粉机及V型选粉机。
O-sepa选粉机是近几年常用的通过引进国外生产技术的国产机型,以选粉机通风量为标志,其选择规格的合适与否,将会直接影响粉磨系统的产量及成品质量。
O-sepa选粉机能力的计算一般以两个基本参数作为依据,即喂料浓度Ca=2.5kg/m3、选粉浓度0.8kg/m3。
当计算结果不一致时,应选用计算值较大者。
因此,选择选粉机时应该选用相对应规格的选粉机。
6.3.1选粉机能力
1.按喂料浓度计算
(6-15)
式中:
N1─选粉机通风量,m3/min;
Gm─水泥磨系统产量,kg/t;
L─选粉机循环负荷,%,取200%;
Ca─最大喂料浓度,kg/min,Ca=2.5kg/min。
2.按选粉浓度计算(即单位风量选出的成品量)
(6-16)
式中:
N2─选粉机规格,m3/min;
Cf─选粉浓度,kg/m3,Cf=0.75~0.85kg/m3。
例:
水泥粉磨系统为一级圈流,要求能力120t/h,需选用多大规格的选粉机?
⑴按喂料浓度计
⑵按选粉浓度计
计算结果应选用N-2500m3/minO-sepa选粉机较合适。
表6-12O-sepa选粉机技术性能
型号
外径(mm)
通风量(m3/min)
转速(r/min)
喂料能力(t/h)
成品能力(t/h)
电机功率(kW)
N-1000
2660
1000
140~320
150
48~50
20~100
N-1500
3200
1500
120~260
225
72~75
30~150
N-2000
3650
2000
105~230
300
96~100
40~200
N-2500
4050
2500
95~205
375
120~125
60~250
N-3000
4410
3000
85~205
450
144~150
80~300
N-3500
4740
3500
80~175
525
168~175
100~350
N-4000
5050
4000
75~170
600
192~200
120~400
N-4500
5410
4500
70~165
675
216~225
140~450
6.3.2循环负荷及选粉效率
1.循环负荷
循环负荷是指选粉机回料量与成品量之比值。
T.bT─选粉机回料量,t/h;
(6-17)
式中:
L─循环负荷率,%;
T─选粉机回料量,t/h;
图6-1循环流程图
G─选粉机成品量,t/h。
2.选粉效率
选粉效率是指选粉后成品中所含细粉量与喂料中细粉量之比值。
(6-18)
式中:
E─选粉效率,%;
F─选粉机喂料量,t/h;
a、b、c─分别为喂料、回料、成品中小于某粒级的物料含量,%。
3.循环负荷L与选粉效率E的关系
(6-19)
磨机产量与循环负荷及选粉效率关系密切,要达到高产、优质、低消耗,循环负荷及选粉效率应控制在适当范围内。
O-sepa选粉机系统生产率最高点位于循环负荷为200%处,当L<150%时产量降低较快。
因此,循环负荷应为150~200%,相应的选粉效率E为71~63%。
表6-13O-sepa选粉机循环负荷与选粉效率的关系
循环负荷L(%)
50
100
200
300
400
500
选粉效率E(%)
90
79
63
50
42
36
表6-14各种粉磨系统循环负荷
粉磨系统
一级圈流水泥磨
一级圈流生料磨
风扫式生料磨
循环负荷L(%)
150~300
200~450
50~150
6.4辊压粉磨系统
6.4.1辊压粉磨系统产量
1.以磨机辊压前后,单位功耗计
(6-20)
式中:
Q─系统生产能力,t/h;
N0─磨机有效功率,kW;
W0─辊压前磨机单位功耗,kWh/t;
Wm─辊压后磨机单位功耗,kWh/t。
2.以辊压机及磨机配用功率及磨机单耗计
(6-21)
式中:
K─增效系数;
NG─辊压机功率,kW;
Nm─磨机配用功率,kW;
W0─磨机单位产品功耗,kWh/t。
6.4.2辊压粉磨系统电耗
1.辊压机单位电耗
(6-22)
式中:
WP─辊压机单位电耗,kWh/t;
S─成品比表面积,cm2/g。
表6-15辊压机单位电耗及成品比表面积
序号
辊压机型号
规格
D×B(m)
配用功率(kW)
消耗功率
(kW)
系统能力(t/h)
循环次数
单耗(kWh/t)
物料
比表面积(cm2/g)
1
1.2×0.8
2×500
850
43、40
6.8、7.2
19.8、21.0
CPA、水泥
3320
2
RP15140/105
1.4×1.05
2×650
919
98
9.37
熟料、石膏
1750
3
RP15.0140/120
1.4×1.2
2×850
~1500
190、120、81
3.2、5.0、7.5
8.0、12.5、18.5
PZ35F、PZ45F、PZ45F+FT
1750、2840、3110
4
RP15140/1.05
1.4×1.05
2×650
1050
123
3.58
8.54
熟料、石膏
1700
5
Polycom20/13
2.05×1.3
2×1300
20.0
CEMI、42.5R
3300
6
Polycom20/12
1.99×1.2
2×1400
115
18.1
3231
2.辊压后磨机单位电耗
此电耗即是经过辊压后料饼入磨单位电耗。
(6-23)
式中:
Wm─辊压后磨机单位电耗,kWh/t;
W0─未加辊压机时水泥不同比表面积磨机单位电耗,kWh/t;
K—磨机节能系数,1.7~2.2,一般取2.0;
W(m-辊)—辊压机以磨机产量为基准的电耗,2.5~3.5kWh/t,一般取3.0kWh/t;
Q─辊压机通过量,t/h;
q─磨机产量,t/h。
当产量比Q/q=3.5时,磨机电耗近于辊压机电耗;当产量比Q/q=5.3时,电耗全部由辊压机吸收承担,此时,磨机电耗全部消失,成为终粉磨。
当产比(Q/q)及功比(
)增大,产量提高及节电越显著,当磨机产量要求提高一倍时,其产比(Q/q)应>2.5,功比≥0.33,此时要求辊压机电机容量至少应为磨机电机容量的1/2。
表6-16辊压后磨机增产及节能表
W辊-磨
W磨+W辊-磨
W0-(W磨+W辊-磨)
[W0-(W磨+W辊-磨)]
(W0-W磨)/W磨
W辊-磨/(W磨+W辊-磨)
未加辊压机时磨机电耗
加辊压机时磨机节省电耗
加辊压机后磨机电耗
辊压机电耗
加辊压机后系统电耗
系统节电量
系统节电率
与原磨机产量比增产率
功率比
kWh/t
%
32
2×3×1=6
26
3×1=3
29
3
(32-29)/32=9.4
(32-26)/26=23
3/29=10
32
2×3×1.5=9
23
3×1.5=4.5
27.5
4.5
14
39
16.4
32
2×3×2=12
20
3×2=6
26
6
(32-26)/32=18.8
60
23
32
2×3×2.5=15
17
3×2.5=7.5
24.5
7.5
23.4
88
30
32
2×3×3=18
14
3×3=9
23
9
28
129
39
32
2×3×3.5=21
11
3×3.5=10.5
21.5
10.5
32.8
190
48.8
32
2×3×4=24
8
3×4=12
20
12
37.5
300
60
32
2×3×4.5=27
5
3×4.5=13.5
18.5
13.5
42.5
40
73
32
2×3×5=30
2
3×5=15
17
15
46.8
88.2
32
2×3×5.3=32
0
3×5.3=16
16
16
50
0
100
6.4.3辊压机循环量及循环次数
1.循环量(循环负荷)是指料饼返回辊压机量与新喂入辊压机量之比。
辊压机合理的循环有利于改善辊压机的挤压效果,稳定辊压机操作,提高整个粉磨系统的粉磨效率。
目前常用的是料饼循环,即辊压机边料饼分割后再循环,由于料饼中含有压好的细粉,再回辊压机造成能量的浪费,因此料饼循环经济范围应<100%.
循环量:
(6-24)
式中:
C─循环量,%;
QH─回辊压机料,t/h;
QX─辊压机新喂料,t/h。
一般循环量与辊压机辊压有关,因为循环量大于200~300%时,细粉不再增加,为节约能耗一般高压操作C应<100%,低压操作C=200~300%。
2.辊压机料饼循环次数
料饼循环次数,是指辊压机通过量与新料喂入量之比值。
以辊压机及料饼单位电耗表示。
(6-25)
式中:
Z─循环次数;
WP─辊压机单位电耗,kWh/t;
Wg─料饼单位电耗,kWh/t。
循环次数与产品比表面积有关(见表6-17),一般预粉磨Z=1.2~2.1次,联合粉磨Z=1.5~2.8次。
料饼单位电耗Wg,当预粉磨时,辊压机压力为8000kN/m2,Wg=3.2kW