前言
合肥南方水泥有限公司6000 t/d水泥生产线含12 MW余热发电系统，该工程于2022年7月投料生产，窑系统熟料标煤耗92 kg/t,熟料综合电耗39.74 kWh/t,水泥磨系统工序电耗23.27kWh/t,生料磨单机产量386 t/h,工序电耗12.51kWh/t,各项性能指标优异，达到中国建材联合会提出的新二代新型干法水泥示范线主要技术经济指标。
辊压机工艺选型与配置
生产线生料终粉磨工艺流程见图1,主要设备配置见表1。
生料终粉磨系统包括挤压、选粉、收尘、除铁和综合利用窑尾废气的SP锅炉、SCR脱硝等工序，设计参数多、配套衔接复杂、工艺特点鲜明。
按烧成系统最大产能计算，生料成品匹配能力约534 t/h,目前辊压机最大机型单产是520 t/h,单机配套能力偏小，故设计采用普遍应用的HFCG180-160辊压机与V型分级机、高效选粉机、旋风筒组成2套独立的粉磨系统，单套设计产能380 t/h,总匹配能力可满足窑系统供给并略有富余。工艺布局上，两套辊压机系统相邻，共用一台窑尾袋收尘器、高温风机、窑尾排风机及其支撑框架。其设计选型主要基于该生产线以下实际工况考虑。
(1) 用于生料配料的石灰石、页岩、铁渣等主要原料，最大水分4.6%,最小0.15%,综合水分<4%。生料水分小且无黏湿物料参与配料，尤其适合用于辊压机终粉磨系统。
(2)实测生料的邦德易磨性较好，各原料配比在允许范围内的波动值仅为12.5~13.2kWh/t,易磨性波动值也不大，可确保窑、磨产能平衡。
(3)针对市场因素和现行的产能调控、峰谷电价等政策，2套辊压机系统应对灵活，有利于错峰生产。如：谷电和销售旺季时可2台磨全开，峰电、销售淡季则只开1台或都不开；若每天运行14 h即可开单台磨，运行10 h则两台磨全开等，运行调控极为方便，系统检修维护也更有利。
（4）根据原燃料水分、硫含量等性能指标的变化，窑、磨同步运转容易控制，如：硫含量较高时，生料通过窑尾废气SO2与CaCO3反应生成固化的CaSO4，从而实现粉磨过程自脱硫，大幅度降低对烧成系统的影响。SP锅炉作为2套辊压机系统的窑尾废气主通道，其开停状态也便于同步，系统应对能力强，窑、磨衔接紧密，工艺顺畅。
（4）2套粉磨系统设备规格型号相同，备品备件均可通用，采购环节少，更换方便。
废气通道设计配置
烧成系统采用6级预热器，其C1出口废气参数为：标况烟气量430 000 m3/h、最大温度260℃,压力-5 200 Pa。气流温度不算太高，因此，送入生料磨系统的窑尾废气由常规的管道增湿改为经SP锅炉、SCR脱硝后再经高温风机送入磨系统。这种设计相比于管道增湿系统，管道弯头少、运行阻力低。SP锅炉所在支撑平台抬高至45.600 m，缩短C1出口至SP锅炉之间风管长度，降低废气散热损失，有利于提高SP锅炉发电量。
SP锅炉与系统同步建设，同步投产运行，可保证将C1出口废气温度降下来，正常运行中，锅炉出口的窑尾废气通常在170~260℃,2台辊压机系统即使只有1台工作，进入窑尾袋收尘器的废气也可降到安全温度以下。极端情况下即使SP锅炉不工作，打开废气风路上的冷风阀也可将温度降至安全区间，因而可确保收尘器运行安全和磨系统运转的连续稳定。
SCR脱硝采用中温中尘工艺，烟气温度180℃,粉尘浓度100 g/m3，采用TiO2-V2O5系催化剂，数量205 m3，可将NOx浓度（标况下）由200 mg/m3降至50 mg/m3，氨逃逸量控制在3 mg/m3。
SP锅炉作为窑尾废气送入生料磨系统的主通道，设计考虑了17种工况的工作状态及其开/停应对措施，见表2。
表2基本囊括粉磨系统运行正常或可能出现的异常波动等工况，磨机可以随时应变，进行相应调控。如：工况正常或为了多发电，谷电和销售旺季可全开，峰电、淡季可1开或全停；SP锅炉异常需要短期维修导致原料水分、烟气温度超高时，开启冷风阀磨机仍可全开，生产不受影响；而窑产量低于70%时，则磨机全停，利用库存即可满足生料供给，窑、磨衔接紧密。因此，除政策性的开停外，针对生产波动的开停制度也相对健全。
选粉系统配置特点
选粉系统设备包括V型选粉机、LAX8000动态选粉机、Φ6m双系列旋风筒、袋收尘器及其配套风机、驱动电机等。其设计选型除满足工艺性能参数要求外，也着重考虑结构实用新型、操控简单可靠。
3.1 LAX8000动态选粉机
LAX型三分离高效动态选粉机是近几年创新开发应用的成果。在气流作用下，第一次粗分离可将绝大部分粗颗粒沉降排出，第二次动态分离选出大部分合格粒度物料，第三次精选可以精准控制0.2 mm粒度筛余，这对改善生料的易烧性具有实际效果。其功能结构见图2。
辊压机、V选和风选循环提升机均单独设置小型低压收尘器，各处含尘气体由独立的收尘器处理，互不影响。相比于将收尘风引入选粉机的常规方式，可以有效降低高压循环风机负荷和电耗。
3.2旋风筒设计
旋风筒对选粉机出口烟气的料、气分离效率直接影响系统产量和电耗。动态选粉机出口烟气的粉尘浓度高达600~800g/m³,旋风筒收集的粉尘(作为生料成品)量越多，即分离效率越高，这取决于涡流阻力大小，传统旋风筒对此尚有不足。本设计采用了一种新型高效低阻旋风筒进行配套。两种旋风筒结构见图3。
新型高效低阻旋风筒主要特点是，筒数减少至2个，管路顺畅、结构紧凑，大蜗壳内螺旋结构可使
气流平稳引入筒内，进口区涡流阻力小，避免气流与回流相撞，使含尘气体在惯性和离心力作用下实现气、料快速分离，分离效率可达92%以上，阻力低至<1200 Pa。
3.3窑尾袋收尘器
窑尾袋收尘器为两套辊压机系统共用，滤袋材质为玻纤覆膜，处理风量达1000000m³/h,可以确保粉尘排放浓度≤5 mg/m³。当其中1套辊压机停止运行，进入收尘器的窑尾废气也可达到安全温度以下。即使SP锅炉检修维护暂停工作，打开废气风路上的冷风阀也可将废气温度降至安全区间，因而收尘器不会发生烧袋事故，始终处于安全状态。
两套辊压机共用一台收尘器，框架土建投资省、纵向距离和风管长度小，工程成本也相应降低。
高温风机、循环风机至窑尾袋收尘器等3个风路的含尘浓度高，这3个风管设计采用纵向布置在同一平面，弯头少、长度短，既减少系统阻力，外观也简洁美观。效果见图4。
3.4除铁装置
生料中的金属铁来自原料堆场、破碎、均化等环节的异物混入，配料的铁渣也含有少量铁屑及其包裹物，对辊压机辊面危害很大。通常条件下大多采用在输送皮带的机头部安装金属分离器的方法来除铁，但当物料黏湿或皮带机输送量较大时，效果并不理想，这对380 t/h的输送量显然不太适用。因此，设计的生料除铁工序，分别采用四级自卸式永磁除铁器和两级管道式电磁除铁器，以尽可能地除铁，减少设备磨损。
自卸式永磁除铁器每级带宽800 mm、设置在槽形皮带进料后水平段，通过皮带翻转倒运可使物料形成均匀搅拌状态，除铁相对彻底；管道式电磁除铁器规格900mm×1100mm,通过磁性吸附排除异物，由于管道内的物料流通量大，一次除铁往往混有大量物料被同时排出，故配置了二次除铁进行分离，物料损耗极小。辊压机运行至今，辊面没有明显影响，说明除铁效果良好。
结语
通过半年多时间的连续生产考核，生料终粉磨系统运行平稳，产量、电耗等工艺指标稳定，生料自脱硫率可达50%~80%,SP锅炉与窑、磨系统同步运转率90%以上，未发生因生产工况严重波动而停机的现象，显示出良好的设计效果，全生产线获评“中国建材联合会最佳创新设计成果(工厂类)”,其中生料磨系统功不可没。值得推广借鉴。
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作者：周磊
所属：合肥水泥研究设计院有限公司
来源：《水泥工程》
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