3.4　原燃料的粉磨

粉磨是将小块状（粒状）物料碎裂成细粉（<100μm）的过程，原燃料粉磨的目的是提高其在反应过程中的速度和程度。原燃料粉磨是水泥生产过程中的一个重要环节，主要设备包括各种磨机和选粉机。原料的粉磨主要采用立磨和辊压机终粉磨两种系统；煤磨则主要采用风扫球磨和立磨。

3.4.1　粉磨流程

按一定粉磨流程配置的主机及辅机组成的系统称作粉磨系统。根据物料在磨机内通过的次数，可将粉磨系统分为开路流程和闭路流程。

在粉磨过程中，物料仅通过磨机一次，卸出来即为成品的流程为开路流程，如图3-8所示。物料出磨后经分级设备分选，合格的细料为成品，偏粗的物料返回磨内重磨的流程为闭路流程，如图3-9所示。虽然闭路流程较为复杂，但产量比同规格的开路磨提高20％左右；产品粒度较均齐，细度易于调节；系统散热面积大，磨内温度较低。所以，闭路流程被水泥厂广泛采用。

3.4.2　原燃料球磨系统

球磨机具有对原料适应性强、粉碎比大、结构简单、易于操作和维护等优点，因而在水泥行业得到广泛的应用。然而，球磨机的效率很低，正逐渐地被其他高效粉磨方式所取代。在现代水泥厂，球磨机主要用于煤和水泥的粉磨，早期的一些水泥厂也用其粉磨生料。这里仅对用于煤粉制备的球磨系统加以介绍。

3.4.2.1　工艺流程

煤粉球磨系统采用风扫球磨工艺，其流程如图3-10所示。来自预均化堆场的原煤，经输送设备进入煤磨系统的原煤仓，然后由喂料设备送入球磨；从窑系统抽取并经过初步净化的350℃以下的热风由磨头风管进入磨内，原煤就在球磨内边烘干边粉磨。在收尘器尾部系统风机的抽吸作用下，磨细的煤粉被气流带走。含煤粉的气流经过选粉机时，不合格的粗颗粒被分离下来，通过输送设备再次送入磨头；细颗粒则随气流进入袋式收尘器。含尘气流经过净化后排入大气，而煤粉则被收集下来作为成品送至煤粉仓。煤粉仓中的煤粉经过计量之后，由气力输送设备分别送到分解炉和窑头喷煤管。

3.4.2.2　风扫钢球煤磨

如图3-11所示为ф3.8m×（7.75+3.5）m风扫钢球煤磨的结构，它主要由进料装置、移动端滑履轴承、回转部分、出料端主轴承、出料装置和传动装置等组成。水平放置的回转部分是磨机的主体，被提升式双层隔仓板分隔成3.5m长的烘干仓和7.75m长的粉磨仓。烘干仓内装设有扬料板，用于强化煤粉烘干。粉磨仓装填有钢球作为研磨体。借助传动装置，通过磨机的旋转，研磨体被提升积蓄势能，抛落释放动能，与物料相互冲击、摩擦，把物料磨成细粉，如图3-12所示。为了保护磨机内壁免受研磨体及物料的直接磨损和撞击，粉磨仓筒体内壁和端盖装有衬板。

在磨机回转过程中，由于磨头不断地强制喂料，而物料又随着筒体一起回转运动，使得物料向后挤压，再借助进料端和出料端之间物料本身的料面高度差，加上磨尾不断抽风，尽管磨体水平放置，物料也能不断地向出料端移动，直至排出磨外。

3.4.2.3　动态选粉机

风扫钢球煤磨系统一般采用动态选粉机，MD型动态选粉机的结构如图3-13所示。含尘气体由选粉机下部的进风口进入，然后沿四周进入由内锥体和外锥体组成的内腔，继续上升。由于上升风速的降低，提升力的变小，粗颗粒向下降落并通过粗料出口离开选粉机；细颗粒随气体继续上升，到达位于导向叶片与笼形转子（图3-14）之间的分级区。在转子的旋转作用和气流的驱动力作用下，处于分级区的物料主要承受离心力、向心力和重力。由于物料颗粒所受离心力和重力均与其粒径的三次方成正比；而向心力与其直径的二次方成正比关系。因此，物料在分级区产生分离。向心力主要与通过选粉机的气流量有关；离心力主要与转子的转速有关。这样，当气流量和转子转速一定时，较粗颗粒将向下方和转笼外侧移动。通过控制适当气流量和转子转速，较粗颗粒甩向导流叶片，沿分级室下降进入粗粉出口。细粉（即成品）由于气力的驱动，穿过笼形转子离开壳体上部的出风口。粗粉从选粉区降落进入内锥体，并最终经卸料口卸出。

3.4.3　原燃料立磨系统

立磨又叫辊式磨，是水泥化工、煤炭、电力等部门广泛使用的一种粉磨机械。具有占地面积小、能耗低、噪声小，流程简单、产量高、布置紧凑，集中碎、烘干、粉磨、选粉为一体等优点。但是，立磨不适用于粉磨磨蚀性较大的物料。

3.4.3.1　立磨

立磨由底座、磨盘、磨辊、加压装置、上下壳体、选粉机、密封进料装置、润滑装置，传动装置等组成。以Loesche公司的LM磨为例，其主要结构如图3-15所示。

电动机通过减速机带动磨盘转动，物料经三道锁风阀门和下料溜子进入磨内堆积在磨盘中间，磨盘转动产生的离心力，使其移向磨盘周边，进入磨辊和磨盘间的辊道内。磨辊在液压装置和加压机构的作用下，向辊道内的物料施加压力。物料在辊道内碾压后，向磨盘边缘移动，直至从磨盘边缘的挡料圈上溢出。

与此同时，来自风环由下而上的热气流对含水物料进行悬浮烘干，并将磨碎后的物料带至磨机上部的动态选粉机（与煤磨动态选粉机类似）中进行分选。粗粉重新返回磨盘与喂入的物料一起再粉磨（称为内循环），合格的成品随气流带出机外被收集作为成品。由于风环处气流速度很高，因此传热速率快，小颗粒瞬时得到干燥；大颗粒表面被烘干，在返回重新粉碎的过程中得到进一步干燥。特别难磨的料块以及意外入磨的金属件将穿过风环沉落，并通过刮料板和出渣口排出磨外。对于大型立磨，为降低磨机阻力，风环处风速设计较低，没有被热空气带起的粗颗粒物料溢出磨盘并由排渣口出磨，然后被斗式提升机重新喂入磨机，再次挤压粉磨（称为外循环）。

立磨是根据料床粉磨原理来粉磨物料的机械，由加压机构提供粉磨动力，同时也借助磨辊与磨盘运动速度的差异产生的剪切研磨力来粉碎、研磨料床上的物料。不同型式立磨的差别主要是磨盘和磨辊的形状及结构不同，五种典型立磨的结构特点见表3-2所示。

3.4.3.2　生料立磨工艺流程

生料立磨通常采用三风机系统，也称为设有旋风筒和循环风的粉磨系统，如图3-16所示。混合料由带式输送机送至生料磨，带式输送机上挂有除铁器，将物料中混入的铁件除去；同时在该皮带上装有金属探测器，发现有金属后气动三通换向，将混有金属的物料由旁路卸出，以保证立磨的安全。物料经过粉磨后，从立磨顶部随气流排出的合格细粉，先进入旋风筒收集下来，废气由排风机送入收尘器收下剩余的细粉，并可根据工况条件将部分废气循环返回磨中。烘干物料用的热风可采用水泥窑系统的热废气，也可采用热风炉单独提供热源。采用磨内喷水或利用冷风调节阀可调整磨内热风温度，使其保持在适宜范围内。

3.4.3.3　立式煤磨

立式煤磨与立式生料磨的原理相同，只是在结构设计上有些特别的考虑，如尽量减少空气的漏入。立式煤磨系统的工艺流程如图3-17所示。

原煤仓中的原煤经过密封喂料机被定量地喂入煤磨，在磨辊和磨盘的作用下被粉碎。来自箅冷机的350℃以下的热风在系统风机的抽引下从立磨下部进入，与磨内被粉磨的物料进行充分热交换后，将物料带至磨机选粉机处进行分选，细度不合格的物料重新落到磨盘上进行粉磨，合格的煤粉随气流进入袋式收尘器中，收下来的煤粉通过锁风阀和螺旋输送机进入煤粉仓。

3.4.4　生料辊压机终粉磨系统

3.4.4.1　工艺流程

生料辊压机终粉磨系统具有节能效果显著、投资较省、系统简单的特点，适用于物料综合水分低于3％的生料的粉磨。如图3-18所示是生料辊压机终粉磨系统工艺流程。

从配料站来的混合料由带式输送机送至生料粉磨车间，经除铁后由气动三通经重锤锁风阀喂入V形选粉机，在V形选粉机中预烘干后，通过提升机进入稳流仓。物料从稳流仓喂入辊压机中进行挤压，挤压后的料饼通过提升机送入V形选粉机中进行打散、烘干和分级，细小颗粒被热风分选出来；粗颗粒与新喂入的混合料一同进入循环挤压过程。从V形选粉机分选出来的细颗粒被热风带至热风管道内继续烘干后进入动态选粉机（与一般动态选粉机原理类似，但转笼水平放置），通过笼形转子的分选。粗粉通过锁风阀卸出至稳流仓后继续挤压；成品经旋风除尘器分离后，通过锁风阀卸入输送斜槽，然后被送入生料库。

生料烘干热源来自窑尾废气，可通过电动阀门的开度控制窑尾热风量，同时冷风阀的开度可控制掺入冷风量，以控制入V形选粉机的热风温度。出生料磨的含尘废气通过旋风筒并经循环风机排出后，一部分经调节阀循环回V形选粉机进风管；大部分则进入窑尾收尘器，经净化后排入大气。循环风机设有进口调节阀以调节烘干用风量。

3.4.4.2　辊压机

辊压机由两个速度相同、彼此平行而相对向内转动的辊子，通过四个重型滚动轴承安装在一个机架上。其中一个是固定辊2，另一个是由油缸施加较大压力的活动辊3，活动辊的轴承在机架上可以前后移动，如图3-19所示。机架由纵梁和横梁组成，它是由铸钢件通过螺栓连接而成的。液压油缸5使活动辊以一定压力向固定辊靠近，如压力过大，则液压油排至蓄能器4，使活动辊后移，起到保护机器的作用。电动机通过两个精密的行星减速器带动辊子转动。物料经由加料装置落到转辊的上面，在辊子表面的摩擦力作用下被拉进两辊之间。由于两辊之间的间隙较小，因而物料受到很大的挤压力而产生料床粉碎。

3.4.4.3　V形选粉机

V形选粉机是专为辊压机配套使用的静态分级打散设备（粗选选粉机），无任何活动部件，兼具粗分选、打散和烘干三项功能为一体，可将出辊压机物料中的合格细粉分离出来。V形选粉机外壳体的形状像字母“V”，V形上部两边分别有进风口和出风口，进料口设在进风口上部，粗粉出口位于“V”字底部，内部设置了两排固定的呈梯状排列的相互成一定角度的打散分级板，结构如图3-20所示。

V形选粉机的工作原理是利用高度落差使料饼在下落过程中撞击打散，利用气流方向和速度的改变达到分选的目的。细度的调节可以通过改变风速来控制。由于物料下落过程较长，既可冷却物料，也可烘干有一定水分的物料。