前言

粉磨站是水泥從熟料到成品水泥終粉磨過程成套設備，通常由原料堆場設備系統，粉磨設備系統，輸送設備系統，選粉篩分設備系統，動力收塵設備系統，入庫包裝設備系統六大部分組成。可移動式粉磨站同樣遵照傳統固定式粉磨站的功能設計，也包括上訴六大設備系統；不同的是優先考慮以下因素對成套設備進行整體布局設計，具體為：(1)設備可重復使用率，快速更換場地；(2)能適應不同品質的水泥品質要求；(3)減少設備組成的冗余，現場占地和高度；(4)方便現場組裝和拆卸，減少建廠安裝周期；(5)適應多種運輸方式；(6)組裝模塊化接口。

一、可移動粉磨站工藝方案制定

基于上述幾點并參考現有傳統固定式粉磨站的工作方法，演化出以下四種工藝設計。以年產20萬t為例，該可粉磨站系統的設計產能為30t/h，生產水泥品種為P·O42.5，比表面積≥3200m²/g，同時兼顧考慮可生產其它品種水泥(運轉時間按每年300天，每天24h，設備運行率>80％計算)。具體設計出四種工藝方案，如圖1所示：

圖1 可移動式粉磨站四種工藝方案

從圖1四個工藝圖可以看出，第一種方案粉磨設備只有輥壓機，輥壓機工作時，只依靠輥壓機的動輥和靜輥在一定徑向力的作用下，各自向中心線順時針和逆時針嚙合轉動，具有能耗最低的特點。不足之處就是輥子的表面堆焊層容易磨損，會造成水泥粒徑范圍過大，對選粉機的要求很高，要選用兩級或兩級以上的高效選粉機，選粉機體積要增大和成本相對較高，同時根據研磨物料易磨程度，每半年至一年就要對輥壓機輥體表面進行堆焊修復也提高了設備運行成本。

第二種方案粉磨設備只有球磨機，球磨機與輥壓機相比，投資較低。圈流系統在V型選粉機和高級選粉機的雙重保證下，在加大系統內部壓差增加產量時也可有效保證水泥品質；不足之處就是由于球磨機工作特性，內部研磨體相互碰撞，卻沒有參與粉磨水泥熟料，產生無用功，進而轉化無用熱量，使系統耗能過大，同時，由于物料含水量接近為零，熱量會傳導到球磨機筒體上，進而傳遞到筒體兩個軸承上，時間久了會造成潤滑油膜變薄，減少軸承軸瓦的壽命，并增加軸承溫度過高報警帶來頻繁停車的風險。

第三種方案粉磨設備只有球磨機且介質一次通過球磨機，其優點就是可以減少選粉機數量，系統只有一個終端選粉機，投資低；缺點是只能保證最低水泥品質，通過加大系統內部壓差增加產量時，會造成成品水泥篩余量變低，且該系統球磨機的篩板和出料板孔徑較圈流系統小，研磨體級配要增加，長此下去有加劇篩板孔堵塞風險，同時，研磨體粒徑級配范圍過大容易造成篩板孔磨損。

第四種方案采用輥壓機串聯圈流球磨，具有能耗低，產能高，投資較高，保證水泥品質，是最晚出現的終粉磨成套設備工藝方案。

四種工藝方案對比具體見表1。

表1 工藝方案適用性四種方案對比

從傳統緊湊固定粉磨站布局設計理念出發，以節約資金成本和時間成本為目的，針對拆裝的方便、占地面積的大小和運輸方便性三方面對可移動粉磨站成套設備整體布局進行優化設計。

2.1 從拆裝方便方面制定設計方案

保證拆裝方便性首要任務是降低成套設備的整體高度，影響設備整體高度的方面有兩個：第一、在滿足生產進度、出粉質量和產量的前提下，單機設備的整體高度盡量縮短。第二，緊湊各個單機設備的布局，粉磨設備要與選粉篩分設備的收塵器要盡量布局在同一高度上。多個選粉機時，選粉機要盡可能布局在同一高度上。然后，再縮短斗提和風管等在高度方向上較長的設備。最后，降低鋼結構的高度。

2.2 從占地面積方面制定設計方案

影響設備占地面積的因素有兩個：首先，水平方向各設備布局不夠緊湊，這就要求起相連接作用輸送設備長度在滿足生產節拍的同時連接要最短，提高設備間的緊湊程度；其次，應盡量減少輸送設備的數量，例如原料混合階段在輸送機入料，只利用一個輸送皮帶機傳遞水泥熟料、石膏和粉煤灰等輔料；進入不同水泥成品緩沖倉時也只利用一個輸送設備，采用分流裝置分別入庫。同時，物料輸送要短，進而減少環保風機的使用數量；最后，風管設計時要優化成最短路徑，并采用部分軟連接風管進行設計。

2.3 從運輸方便性方面制定設計方案

首先，按照設計生產能力對可移動粉磨站六大設備系統進行設備初選型；然后對現有設備進行拆分設計，例如：對球磨機筒體進行分段連接設計，同時，對分段區密封處進行密封設計等；其次，考慮對鋼結構進行方便運輸的拆分設計，計算好設備的體積。結構框架遵循原則：框架組裝部件模塊體積要方便運輸，結構形式上要盡量統一，減少編號數量過多；設備固定鋼結構框架要適應各設備與建筑鋼結構框架的鏈接，設計后應該進行同一編號處理；地基鋼結構要與連接鋼結構進行對接接口設計(離開現場后可不重復使用)；最后，電器控制柜布置應盡量集中，盡可能將控制室和變電站集成在可移動重載車輛上。信號數據線纜采用電連接器形式進行分段鏈接，可多次重復使用。

基于上述理論本文初步設計了以上四種工藝方案的現場整體布局三維圖，見圖2。

圖2 四種工藝方案的現場整體布局三維圖

從圖2中可得出初步廠區面積，輥壓機終粉磨系統設備占地面積2694m²，總占地面積約100m×70m，7000m²；圈流球磨系統設備占地面積2510m²，總占地面積約100m×80m，8000m²；開流球磨系統設備占地面積2862m²，總占地面積約110m×80m，8800m²；輥壓機串聯圈流球磨系統設備占地面積2550m²，總占地面積約100m×80m，8000m²。

本文通過對現有固定式粉磨站工藝創新，在工藝創新基礎上，對其進行了成套設備整體布局設計，并提出了針對粉磨站可移動特性成套設備整體布局相關設計理論，初步設計出可移動粉磨站四種工藝方案的設備整體布局，將為今后水泥終粉磨成套設備在環保節能降耗領域技術突破提供新的設計思路和參考。

作者：于樂

來源：《北方重工集團有限公司》

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