高效智能控制系统在水泥联合粉磨系统的应用.pdf

-26-2023.No.8昌乐山水水泥有限公司1#线水泥粉磨系统采用的是传统的辊压机与球磨机组成的半终粉磨工艺，存在流程复杂、台时产量较低、粉磨电耗较高，操作难度大、质量不稳定等若干问题，生产P O42.5水泥时台时产量为120 t/h，工序电耗约为29 kWh/t。为了解决以上问题，降低水泥生产成本，提高企业竞争力，该公司决定利用原有一台3.8 m12 m球磨机、增加一台CLF170-120辊压机新建一条2#线水泥粉磨系统，采用辊压机与球磨机组成的联合粉磨工艺。要求2#水泥粉磨系统指标先进，生产P O42.5水泥时台时产量200 t/h，工序电耗25 kWh/t；并要求水泥粉磨系统智能生产，水泥粉磨系统可自动调节设备运行参数及产量。为此，在2#粉磨系统上采用了我公司开发的一套高效智能控制系统，改造后的2#水泥粉磨系统，不仅满足了国家1级能耗要求，同时，节约了能源及资源，减少了碳排放量，提高了水泥产品的质量，还极大地提高了劳动生产率，显著降低了企业运行成本，明显提高了产品市场竞争力，社会效益显著提升。11#水泥半终粉磨系统1.1工艺流程1#水泥粉磨系统采用的是辊压机系统闭路+球磨机系统开路的半终粉磨方案，其工艺流程如图1所示。1.2存在问题（1）辊压机选粉系统采用循环风形式，循环风温度高无法有效冷却物料，导致入球磨机系统物料温度高，最终导致水泥成品温度高，影响水泥质量。（2）水泥粉磨系统流程复杂、设备繁多，水泥粉磨系统装机功率大，导致水泥成品工序电耗高。MMM循环风放风收尘器MMMMMMZMMZ水泥库单转子动选旋风收尘器辊压机静态叶片缓冲仓中粗粉粗粉粉煤灰（原灰）配合料皮带V型选粉机球磨机通风收尘器成品ZMM图11#水泥半终粉磨系统工艺流程示意（3）辊压机系统选粉机为单转子形式，辊压机系统的水泥成品细度及产量可通过动态转子调节，但入球磨机系统的中粗粉及回辊压机系统的粗粉只能通过选粉机的静态叶片调节，生产中不能稳定控制其细度及物料量，导致水泥成品质量波动大，辊压机系统选粉机无法真正实现物料的“三分离”功能。（4）传统励磁电机的转子损耗大、无用功多、功率因数高、效率低；液力耦合器、传统离心风机机械效率低。（5）水泥成品质量检测环节取样代表性差，存在严重滞后性，球磨机磨内实际料位信息无法准确反馈，人工调整设备运行参数及产量存在不稳定性及差异性。22#水泥联合粉磨系统2.1工艺流程针对上述存在的问题，2#粉磨系统取消了旋风收尘器，辊压机选粉系统采用了全通风形式及双转高效智能控制系统在水泥联合粉磨系统的应用彭延松，郑乾里，张睿（北京凯盛建材工程有限公司，北京100024）摘要：针对1#线水泥半终粉磨系统存在的流程复杂、系统电耗高、操作难度大等问题，新建2#线采用水泥联合粉磨系统，同时应用一套高效智能控制系统，无须远程调节阀门，只需要调整辊压机进料挡板、动态选粉机双转子转速以及风机转速，利用在线粒度仪、在线磨内负荷仪等设备，实现全系统智能调节控制，从而使粉磨系统实现节能降耗、低碳高效的目标。关键词：半终粉磨系统；联合粉磨系统；智能控制系统；动态选粉机；在线粒度仪；在线磨内负荷仪中图分类号：TQ172.632.5文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）08-0026-04DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.08.0072023.No.8-27-彭延松，等：高效智能控制系统在水泥联合粉磨系统的应用子选粉机，采用了永磁节能技术及一套高效智能控制系统，其工艺流程如图2所示。MMMMMMMMM辊压机收尘器通风收尘器成品双转子动选水泥库配合料皮带环境空气在线磨内负荷仪球磨机在线粒度分析仪中粗粉V型选粉机辊压机粉煤灰（原灰）缓冲仓Z粗粉M图22#水泥联合粉磨系统工艺流程示意2.2技改措施2.2.1动态选粉机的改造相较于1#水泥粉磨辊压机系统的单转子选粉机，2#水泥粉磨辊压机系统采用双转子选粉机方案，生产中可以通过调节上转子转速达到调节水泥成品及入球磨机中粗粉细度及物料量的目的，还可以通过调节下转子转速达到调节入磨中粗粉及回辊压机粗粉细度及物料量的目的，这是单转子+静态叶片选粉机不能完成的，只有2#生产线能够动态调整水泥成品、入磨中粗粉及回辊压机粗粉的细度和物料量，才能最大限度发挥选粉机的选粉效率，才能为水泥粉磨系统智能生产提供前提条件；球磨机系统采用开路系统，在降低水泥粉磨系统装机功率的同时，保证水泥成品粒度分布合理。2.2.2辊压机选粉系统全通风形式相较于1#线辊压机系统循环风方案，此方案辊压机系统中没有循环风，全部采用环境空气对辊压后的物料进行选粉，这样不仅简化了系统流程、减少了设备数量及功率，还可以最大限度地对辊压机系统中的物料进行降温，保证入磨物料温度在合理范围内，继而保证水泥成品的质量满足要求。2.2.3采用高效节能风机在设备选型上大量采用永磁电机，永磁电机是将永磁体植入转子，彻底消除励磁电流，消除了转子损耗，无用功少，功率因数高，本项目所有皮带机、斗式提升机、选粉机和离心风机全部采用了永磁电机；所有液力耦合器全部由磁力耦合器代替；重点风机全部采用机械效率达到80%以上的高效节能风机。2.2.4实现自动调节通过在线粒度分析仪及磨内负荷仪的实时反馈信息，经过软件算法计算，使系统达到自动调节选粉机及风机转速、自动调节产量目的。将水泥粉磨系统产量当作因变量，将辊压机系统尾排风机转速、辊压机系统选粉机上下转子转速、辊压机系统缓冲仓料位、在线粒度分析仪及在线磨内负荷仪当作6个自变量。以上自变量与因变量之间的逻辑关系如下：正常生产时，当在线粒度分析仪反馈水泥成品细度富裕量大时，在在线磨内负荷仪检测球磨机料位还有富余空间的前提下，减少辊压机系统选粉机下转子转速，使入磨中粗粉的量增大，此后辊压机系统缓冲仓料位会逐渐降低，此时水泥粉磨系统产量作为因变量接收到加产信号，此次自动调节结束，反之亦然；当水泥粉磨系统产量增加明显后，辊压机系统尾排风机转速及选粉机上转子转速需要适当增加。2.3优势2#水泥联合粉磨系统具有操作简单、指标先进和智能生产等特点。（1）操作简单：水泥粉磨系统中无须远程调节的阀门，正常生产时需要调整的只有6处：辊压机进料左挡板；辊压机进料右挡板；选粉机上转子转速；选粉机下转子转速；辊压机系统风机转速；球磨机系统风机转速。极大降低了操作人员的工作，为水泥粉磨系统实现智能调节奠定基础。（2）指标先进：系统装机功率低，在同规格辊压机与球磨机半终粉磨系统配置下，装机功率低约10%。（3）智能生产：通过辊压机称重仓控制水泥粉磨系统总产量，见图3。控制调节影响设定称重仓料位称重仓料位控制模块称重仓配料秤荷重反馈图3辊压机称重仓控制模块逻辑示意通过辊压机两侧进料挡板控制辊压机电机电流，见图4。通过在线粒度分析仪控制细度、在线磨内负荷仪控制选粉机上下转子及系统风机转速，见图5。-28-2023.No.8控制调节影响设定辊压机电流辊压机挡板控制模块辊压机辊压机进料挡板电流反馈图4辊压机电流控制模块逻辑示意在线粒度分析仪磨内负荷仪水泥磨筛余反馈负荷反馈控制调节控制调节水泥磨系统控制模块设定水泥磨系统产品细度影响选粉机转子转速系统风机转速图5细度/比表面积控制模块逻辑示意2.4系统配置新建的2#水泥粉磨系统主要设备技术参数如表1所示，相应水泥磨调整后的级配见表2。表12#水泥粉磨系统的主要设备参数设备名称设备参数循环提升机型号：NBH1200D42 250 mm；输送能力：1 300 t/h；功率：250 kW辊压机型号：CLF170-120；辊径：1 700 mm；辊宽：1 200 mm；通过量：620750 t/h；功率：21 120 kWV型选粉机型 号：JV-4000；能 力：1 0001 300 t/h；选 粉 风 量：180 000280 000 m3/h；设备阻力：1.01.5 kPa动态选粉机型号：TSS-4000；选粉空气量：240 000 m3/h；设备阻力：2.02.8 kPa；上下转子转速：3060 r/min/90180 r/min；上下转子功率：37/90 kW辊压机系统风机型 号：M5-47 23F；风 量：240 000 m3/h；全 压：6 200 Pa；功率：630 kW球磨机规格：3.8 m12.0 m；能力：170 t/h（水泥磨系统产量）；入磨物料水分：1.5%；成品比表面积：350 m2/kg；功率：2 500 kW球磨机通风风机型号：LTF-70211.2D-L90；风量：48 000 m3/h；全压：4 200 Pa；功率：110 kW3使用效果采用高效智能控制系统后的2#水泥联合粉磨系统，生产P O 42.5水泥，平均台时产量达到205 t/h，比1#水泥粉磨系统提高85 t/h，粉磨电耗降低5 kWh/t，达到24 kWh/t，满足了国家1级能耗要求（26 kWh/t）。水泥3 d抗压强度稳定在28.5 MPa以上，28 d抗压强度稳定在54 MPa以上，比1#水泥粉磨系统的水泥强度平均值高且稳定，为生产线降低熟料掺入量奠定了质量基础。1#、2#水泥粉磨系统3 d和28 d水泥抗压强度对比见图6和图7。表2水泥粉磨系统研磨体级配仓别钢球规格/mm装载量/t平均球径/mm填充率/%仓40427.0229.830142515209小计42仓20817.032.017151512小计35仓153012.332.612381030小计98合计17530.029.028.027.026.025.024.01号线2号线1513 141211109875643123 d抗压强度/MPa样品图61#、2#磨水泥3 d抗压强度对比1号线2号线56.055.555.054.554.053.553.052.552.01513 1412111098756431228 d抗压强度/MPa样品图71#、2#磨水泥28 d抗压强度对比相较于1#水泥粉磨系统，因2#水泥粉磨系统产品质量稳定，故2#水泥粉磨系统配料中熟料配比可降低约2%。2023.No.8-29-4经济社会效益以昌乐山水水泥有限公司为例，2#粉磨系统采用高效智能控制系统后，可以带来下列经济和社会效益：（1）新建的2#水泥粉磨系统通过节电及节约熟料成本，每年可节省成本费用约1 600万元。（2）采用高效智能控制系统后，可满足国标（GB 167802021）中水泥粉磨工序电耗1级（26 kWh/t）指标的要求。（3）2#水泥联合粉磨系统可明显减少水泥中熟料掺入量，继而减少矿石资源消耗，适应可持续发展要求。（4）因减少了熟料掺入量，可明显减少熟料生产过程中煤燃烧及碳酸钙分解碳排放；以昌乐公司2#水泥粉磨系统为例，每年可减少约2.2万tCO2排放量。（5）提高劳动生产率。2#水泥联合粉磨系统可明显降低人员生产劳动强度，提高劳动生产率，降低企业运行成本。参考文献：1胡小华，史国强，王军明，等.浅析水泥粉磨智能优化控制系统及其运用J.新世纪水泥导报，2022，28（5）：54-58.2崔杰，张东，李涛.水泥粉磨系统中新技术设备的应用实践J.水泥，2021（1）：33-36.3彭嘉选.水泥联合粉磨系统优化改造一例J.水泥，2020（3）：28-30.4陈中飞，尚丽萍.水泥粉磨系统改造方案及实施效果J.中国水泥，2021（6）：105-106.5陈英豪，冯朋辉，赵希民，等.智能专家控制系统在水泥粉磨系统中的应用J.水泥，2019（2）：52-57.6李保明，姬晓晨，胡国栋，等.水泥粉磨系统产能优化J.中国水泥，2018（9）：103-104.（编辑乔彬）0引言熟料库是水泥厂的重要建筑物之一，主流形式为圆库，直径较大，卸料点较多，依靠物料自重自然卸料，库的形式和卸料方式不合理会造成熟料在库内积压、死料过多和卸空率较低的情况1，在工艺设计中如何快速准确地获得熟料库有效储量是优化设计的前提。在目前数字化设计的大环境中，参数化设计又是大势所趋，本文采用Revit软件中参数化族，建立熟料库内物料几何实体参数化族，并通过Revit中的公式表达2，快速精确获得熟料库有效体积和卸空率。1储量模型的基本参数设定和建立方法基于Revit软件中可载入族创建RFA文件，族作为Revit建模的基础单元，可以载入到项目中，具有属性可自定义、独立性、可参数化驱动和可复用性等特点3，可快捷准确建立适应项目要求的参数化族模型，具备良好设计意义的族可有效提高建模效率4，是Revit软件设计的核心功能。1.1熟料库储量计算基本参数设定选取某项目45 m熟料储存库为设计参考，其基本参数如表1所示。1.2熟料库体积模型建模思路首先对熟料库储量体积模型做整体拆分，主要难点在于建立底部不规则卸料区域体积模型，熟料通过底部卸料口卸料时，可以把卸料时的体积模型看作是一个个倒立的圆锥体相互融合剪切共同形成的一个整体，基于此，首先建立单一卸料口卸料时的倒锥体的参数化模型V0，再通过对单个倒锥体在每列卸料廊道上规则的阵列，建立两侧列料堆的参数化模型V1和中间列料堆的参数化模型V2，通过Revit利用Revit参数化模型计算熟料库有效储量的应用黄洋洋（成都建筑材料工业设计研究院有限公司，四川成都610051）摘要：在水泥厂工艺设计中，不同储库直径、高度和卸料方式等因素对熟料库有效储量影响较大，由于熟料库基本都是库底卸料，并且底部卸料口较多，造成熟料库存在较多不规则死料区，难以通过公式进行精确的计算，因此熟料库的有效储量是设计时考虑的重要因素，为了更精确地计算熟料库储量，结合目前数字化设计在水泥厂设计中的广泛应用，本文采用Revit软件，通过建立参数化的熟料库物料几何实体模型，快速精确获得熟料库有效体积和有效储量。关键词：Revit参数化；数字化设计；熟料库；有效储量中图分类号：TQ172.683文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）08-0029-04DOI：10.13739/11-1899/tq.2023.08.008欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀欀