摘要： 為了實現水泥輥壓機聯合粉磨系統的降耗增產，對輥壓機預粉磨系統、V 型選粉機、選粉機布料均勻性等進行了優化，并對比分析了系統設備改造前后的各項運行參數，研究結果表明：通過各項優化措施，能夠提高料餅的質量、V 型選粉機的分選效率；水泥磨機的生產能力提升近 10t/h，并且使粉磨機運行電流和總裝載量分別下降了 10A 和 17t，臺時增加了 20t/h，可以有效管控粉磨機四個下料口物料投放均勻性，與改進前相比選粉效率提升了約 15%，降低了系統設備的能耗，增大了磨機臺時。

在水泥生產工藝流程中，粉磨過程占據了總能耗的約60%至 70%，是水泥生產的關鍵環節，直接影響著水泥產品的質量和生產成本 [1-3] 。隨著我國產業結構調整和節能減排政策的不斷深化，水泥行業面臨著巨大的節能降耗和提高生產效率的壓力 [4-5] 。水泥輥壓機聯合粉磨系統作為行業內常用的粉磨工藝，在實際運行過程中會遇到一系列問題，如能耗偏高、粉磨效率不穩定、設備磨損快與維修成本的控制、以及如何根據不同原材料特性和市場需求靈活調節生產，這些問題極大地制約了水泥生產企業的經濟效益和可持續發展能力 [6-7] 。因此，對水泥輥壓機聯合粉磨系統進行降耗增產的優化研究，研究更加科學、合理的工藝路線和設備配置具有十分重要的現實意義。基于此，以某水泥生產企業為例，對其輥壓機預粉磨系統、V 型選粉機、選粉機布料均勻性等進行了優化，并對比分析了系統設備改造前后的各項運行參數，提高了系統設備的生產能力，同時降低了能耗，為類似企業提供了指導和借鑒。

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項目概況

某水泥生產公司內設有熟料生產線 2 條，每條產量5000t，球磨機加輥壓機聯合粉磨工藝為該生產線的水泥粉磨系統，Φ4.2m×13m 為系統磨機型號，CLF170100 為系統輥壓機型號，180t/h 為系統設計生產能力，34Wh/t 為噸水泥電耗，190t/h 為 P·042.5 水泥機生產平均臺時。

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粉磨系統改造方式

如圖 1 所示為粉磨系統工藝具體流程，表 1 和表 2 所示分別為球磨機和輥壓機系統設備相關參數。

2.1 改造輥壓機預粉磨系統

公司所用輥壓機輥面采用焊接工藝，且型號偏小，設備在長時間使用后局部磨損問題突出，限制了其有效咬合物料的能力。公司通過一系列深度調研與分析，決定改用更為先進、工藝更精良的柱釘輥，從根本上延長輥壓機的使用壽命，減輕其因局部磨損造成的損耗，并顯著增強其咬合物料的力度。與此同時，公司在改進輥壓機的核心部件時發現原始制造商提供的側擋板在材質和設計上均存在缺陷，不僅壽命短暫，而且由于不合理的尺寸設計致使輥壓機在作業過程中頻繁出現邊緣漏料現象。為了解決這個問題，公司技術人員精準測量側擋板的尺寸，并以耐磨復合板為材料重新設計了兩套側擋板（一套備用，一套投入生產），并建立了定期檢查與維護制度，確保有效避免輥壓機邊緣漏料的發生。相較于改造前，輥壓機系統循環提升機電流下降了 30A，且運行電流提高了 10A。

2.2 輥壓機液壓控制管理優化

在完成輥壓機主要部件柱釘輥的更新、解決邊緣漏料問題后，設備的運行電流保持在約 45A，盡管實現了初步穩定，但還未滿足理想的 85%~90%額定電流水平。在對液壓油站及其關聯的氮氣囊組件和液壓缸調節系統逐一排查時，發現部分氮氣囊處于失效狀態，其內部壓力為零。為恢復其正常功能，迅速替換了損壞的氮氣囊，并對預加壓力進行了必要的調整，由原本的 5.0MPa 提升至 6.5MPa，并將工作壓力從 8.8MPa 上調至 10MPa。在上述改動完成后，輥壓機重啟運行后的運行壓力維持在穩定的 9.5 至10.5MPa 范圍內，輥壓機的運行電流提高至 60A，工作間隙控制在 35 至 40mm 之間。如圖 2 所示為修正后輥壓機生產的料餅樣本分析結果，發現料餅的質量得到較大的提升。

2.3 V 型選粉機優化

在實際生產中入磨物料細度未能達到理想狀態，且變化幅度較大，使循環風機需保持大開度運轉。然而，V 型選粉機壓差僅為 600Pa，遠未達到設計范圍 1000~1500Pa。因此對 V 型選粉機內部進行排查，得出打散板存在不均衡磨損現象，使物料在打散板磨損嚴重部位過度堆積，而較輕磨損區域則出現了短路風流動，嚴重影響了 V 型選粉機的分選效率。尤其在物料分布不均部位短路風速過高，造成大顆粒物料未經有效篩選就被導入旋風收集器中，從而增大了旋風收集器的磨損速度。針對以上問題，先對 V型選粉機打散板進行改良，選擇更為耐磨的（8+6）mm 復合板替代原有材質，將其設計為可拆卸式結構，以便于后期的保養與維護。如圖 3 所示，在 V 型選粉機入口處設置多通道物料分布器，使物料均勻分散。實施以上改造措施后，顯著提升了 V 型選粉機的分選效率，其中循環風機開度從 43Hz 下調至 33Hz，同時 V 型選粉機出口與進口之間的壓差增大至 1300Pa，達到了適宜的工作范圍。除此之外，細粉含量在選粉機回料中比例減少，輥壓機在運行過程中的電流也隨之增高，改造前后 V 型選粉機運行參數如表 3 所示。

2.4 收塵器細粉再利用

在水泥生產流水線上，當物料經過 V 型選粉機處理后，大顆粒物質受自身重力作用和離心力而被分離至旋風收集器的灰斗內，隨后再回送至磨機內繼續破碎。與此同時，在空氣流影響下細顆粒物料進入循環風機后的除塵設備（收塵器）中。在對收塵器回收的粉塵樣品進行了分析，得出粉塵比表面積達到 430m 2 /kg，且 45m 篩余接近 6%，符合成品水泥的標準。通過精確計算得知，在設備正常運行狀態下該收塵器平均每小時能夠收集約 12~15t 的物料，因此決定增設一條輸送斜槽，200mm 為其直徑，使其能夠將收塵器回收的粉塵直接導向成品收塵器下方的輸送斜槽，具體流程如圖 4 所示。水泥磨機的生產能力在經過上述改造措施后成功提升了 10t/h，且水泥產品質量均符合要求。

2.5 研磨體級配優化

最終出磨水泥的產量與質量受磨機研磨體的級配影響較大，原磨機所采用的配球方案設計中填充率超過30%，每當機臺磨出的水泥品質出現粗糙化傾向或產率降低時，需要對磨機內部進行補球操作，大大增加了磨機內部物料裝載量，加速了磨機襯板的磨損程度，間接推高了磨機電能消耗。通過引進新型的耐磨襯板和調整磨機級配，有效地增加磨機的實際可用容積，有助于減少補球次數。同時調整磨機兩倉的物料裝載標準，適當降低填充量以減輕磨機的工作壓力，并參考入磨物料的顆粒分布特點對機配球方案進行優化，具體如表 4 所示。從表 4 中能夠得出，優化配球方案后，磨機運行電流和總裝載量分別下降了 10A 和 17t，同時臺時增加了 20t/h。

2.6 選粉機布料均勻性優化

在閉路粉磨工藝中選粉機至關重要，其運行效能的優劣對整個粉磨系統的做功效率有著直接關系。主要可從兩方面對選粉機性能進行評價：一是物料的分散效果，二是分級能力。具體來說，分散性能體現在選粉機如何在分選區域內形成均勻的料幕，確保粉磨物料充分分散。然而，在實際生產運行階段，選粉機的一次風至二次風轉換過程中，風道蝸殼內部時常出現嚴重積料的問題，經過深入現場檢查分析后，發現是由于遠料端兩組下料口投放量過少，而近料端排放物料過多，導致物料在風道內分布極不均勻，引起風速失衡，進而使物料堆積下沉，甚至阻塞了固定葉片，對選粉機的工作效率產生了不利影響。為解決上述問題，優化了選粉機上部分料機結構，在近料端出口新增了一款可調節開度的擋板，通過精細調整擋板開口大小，實現了對四個下料口物料投放均勻性的有效管控。在這一改進措施實施后，選粉機恢復了正常工作，風道內積料問題得到徹底解決，與改進前相比選粉效率提升了約15%。

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結論

通過對輥壓機預粉磨系統、V 型選粉機、選粉機布料均勻性等進行優化，提高了水泥輥壓機聯合粉磨系統的產能，同時降低其能耗，主要得出以下結論：

①以耐磨復合板為材料重新設計了兩套側擋板（一套備用，一套投入生產），并建立了定期檢查與維護制度，有效避免輥壓機邊緣漏料的發生，使輥壓機系統循環提升機電流下降了 30A，且運行電流提高了 10A；替換損壞的氮氣囊，并對預加壓力和工作壓力進行調整，發現料餅的質量得到較大的提升。

②在 V 型選粉機入口處設置多通道物料分布器，使物料均勻分散，顯著提升了 V 型選粉機的分選效率，細粉含量在選粉機回料中比例減少，輥壓機在運行過程中的電流也隨之增高；通過增設一條輸送斜槽對收塵器回收的粉塵再次利用，使水泥磨機的生產能力提升 10t/h。

③參考入磨物料的顆粒分布特點對機配球方案進行優化，磨機運行電流和總裝載量分別下降了 10A 和 17t，同時臺時增加了 20t/h；優化了選粉機上部分料機結構，實現了對四個下料口物料投放均勻性的有效管控，與改進前相比選粉效率提升了約 15%。

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