提高辊压机做功能力的影响因素分析

马顺龙，赵阳

近年来，随着水泥装备技术的迅猛发展，“辊压机+球磨机”水泥联合粉磨系统中的辊压机规格不断向“大直径、宽辊面”发展，与之配套的球磨机直径则逐步由φ4.2m 向φ3.8m、φ3.2m减小。“φ140cm-80cm 辊压机+φ3.8m×13m 球磨机”的配置逐步向“φ180cm-160cm 辊压机+φ3.8m×13m 球磨机”改变，水泥联合粉磨系统台时产量增加了1 倍，粉磨工序电耗由34kW·h/t.cl 降至26kW·h/t.cl。影响辊压机做功的因素较多，包括辊压机的喂料阀及辊面、侧挡板间隙、辊缝、辊压机工作压力、中间仓和喂料下料溜子、V型选粉机、熟料粒径等，本文主要介绍以上因素对辊压机做功能力的影响，以及如何提高辊压机做功效率，保持辊压机持续稳定运行，发挥辊压机料床挤压产生的物料“微裂”效果，维持辊压机做功电流在额定电流的90%±5%。

1 辊压机

1.1 喂料阀及辊面

辊压机料床挤压工作原理见图1。如图1 所示，系统通过调节喂料阀的开合，控制物料向下运动，通过两辊挤压逐步密实至大颗粒破碎后，再以“料挤料”形式将物料压实，形成料饼并通过挤压区。辊压机喂料阀下方是三角形料床挤压工作区，辊压机磨辊直径越大，三角形区域开口越大，物料挤压通过量则越大。磨辊辊面上的齿线或柱点越锋利，磨辊的咬合力越大，挤压的物料量越多。

图1 辊压机料床挤压工作原理

联合粉磨系统的主要磨损为辊压机辊面及侧挡板的磨损，辊面磨损导致磨辊咬合力下降，直接影响物料挤压量；侧挡板磨损导致密封不严，易漏料。从侧挡板三角区域的磨损面积可以看出，挤压料床的高度h1＜R/2，当喂料阀开至最大时，阀底高度应＞h1，否则喂料阀不仅影响辊面齿线或柱点的功能，而且会占用物料通道，减弱物料下行压力，甚至会对挤压料床产生扰动。

一些老旧辊压机起初没有配备喂料阀，后经改造加装了喂料阀，有的喂料阀规格过大，造成阀底过深，辊压机工作电流难以达到上位，在取消或重新更换喂料阀后，辊压机工作电流上升，“微裂”细粉量增加，台时产量提高。有的制造厂家在辊压机定辊侧采用固定插板，动辊侧采用调节阀，以充分打开喂料通道，这种结构优于双侧均采用调节阀。

辊压机辊面出现磨损时，应及时进行在线焊补，或采用耐磨损的“柱钉”辊面。从使用情况看，点面（柱钉）、点面线（菱形方块）的辊面优于齿状线型堆焊的辊面。辊面堆焊修复时，应同步修复两个磨辊，且修复后应保持磨辊直径不变，否则磨辊线速度会发生改变，运转时两辊产生相对交错位移，不仅会加剧辊面磨损，也会对挤压料床产生扰动，不利于料床稳定。因此，辊压机运转过程中，当两个电机电流相差较大时，应检测两个磨辊的直径误差。

1.2 侧挡板间隙

料床挤压在封闭状态下进行，为保证磨辊两侧不漏料，辊压机侧挡板与磨辊端面间隙要求＜5mm。由于物料与侧挡板间通过挤压摩擦向下移动，侧挡板下半部分的磨损最为严重，须1～2个月调整或补焊一次。若能将侧挡板磨损区域设计为内双层密封，可有效延长侧挡板使用周期。

侧挡板间隙大，则漏料多，磨辊边缘挤压料床受扰动，物料被细破碎。漏料严重时，若出辊压机提升机电流超高运行，则操作者需调小喂料阀开度，此时辊压机处于低位工作电流运行，台时产量下降。因此，需经常检查侧挡板间隙，停机后从辊压机底部进入检查更加精准。巡检过程中，若发现喂料阀背部有细料堆积，且缓慢向一侧流动，则该侧必然漏料严重。若辊压机运转辊缝偏差大，则磨辊运转易产生轴向推力，磨辊轴承“跑套”，造成两辊边缘错位，产生＞10mm 的缝隙，难以密封，这种情况下，往往采取在侧挡板上堆焊的措施改进密封。若采用双层密封结构的侧挡板，则其焊有的凸台仍具有一定的密封作用。若要从根本上解决辊缝偏差大的问题，则需在小仓入料端对物料颗粒离析现象进行纠偏。

1.3 辊缝

辊压机的原始辊缝S0=（磨辊直径/1 000）±2mm，当熟料颗粒大，物料综合水分低，辊面状况好时，原始辊缝采用+2mm控制，反之则采用-2mm控制。辊压机运行时，辊缝撑开S1，料饼厚度随磨辊规格不同而不同，φ140cm 辊压机料饼厚度＜35mm，φ180cm 辊压机料饼厚度＜45mm。辊压机运行时，动辊产生一个行程ΔS=S1-S0，动辊通过油缸顶到氮气囊储能后，对料床产生一个反作用力，ΔS越大，动辊反作用到料床的力就越大，物料微裂效果越好。若辊面磨损，S0增大，则ΔS减小，动辊反作用力减弱，工作压力降低，破碎物料能力下降，因此，应定期检测辊压机原始辊缝的变化，及时调整两辊间距。用不同规格的圆钢插入两辊间，可进行辊缝测量，但需考虑两个辊面齿线凹凸深度尺寸对测量值的影响，往往磨辊中部宽度的磨损最为严重，S0最终值应按各段平均计算。

在线修复辊面时，须先将耐磨层厚度堆焊至磨辊直径的设计尺寸，再堆焊点线，否则修复后的辊径会偏小。若辊径偏小，在调整原始辊缝时，设备的调整板将被迫取消，导致使用过程中辊面磨损后，无法再调整辊缝，甚至被迫通过切削限位铁进行辊缝调整。辊压机运行时，若动辊一侧不作往复移动，那么该侧可能存在氮气囊压力泄漏或氮气囊胶皮破损的问题。正常时，氮气囊充压应达到辊压机工作压力的65%～75%，采用加压泵充气可以消除氮气瓶压力对氮气充压的影响。

1.4 辊压机工作压力

辊压机工作压力一般在8～12MPa，早期的辊压机多为“窄辊面、高压力”运行，而目前的辊压机多采用“宽辊面、中压力”运行。辊压机工作压力是动辊撑开并反作用于料饼上的压力，即料床“料挤料”的压力。在熟料粒度大、综合水分低、V 型选粉机效率高的工况下，辊压机适应于更高的工作压力。

若熟料中的细料多、小仓细粉量大、料床薄，则强制喂料易造成料床破坏，辊压机产生振动，造成冲料，出辊压机提升机无法工作，需花费大量人力清理。当出现这种情况时，除了提高V型选粉机效率外，还要缩窄下插辊压机下料溜子，为料床提供更加密实稳定的料压。此外，辊压机的逆止阀在运行中有时会出现泄压，造成操作不稳定，停机时应对逆止阀、过滤网进行清洗，保持液压油纯净。

在使用湿渣、脱硫石膏作原料时，有些水泥厂担心料饼在V型选粉机中的打散效果不好，以低压力控制辊压机运行，导致辊压机做功低，二次循环粉磨物料量及细粉量增加，严重影响系统产量。实际上，V 型选粉机本身具有逆流烘干作用，当料饼第一次未打散，循环至70℃～80℃时，物料会快速凝结、烘干，形成一定硬度的块状物，再次通过辊压机时就能够被轻松打散。因此，辊压机操作需以运行电流为前提，进行加压操作。

2 中间仓与喂料下料溜子

为了实现物料饱和式挤压，辊压机入料上方需有一定的料压，如何将料压作用至料床至关重要。

2.1 中间仓

中间仓底部设计高度一般要求＞2.5m，运行时中间仓仓位要求保持60%～70%容量。中间仓仓壁易粘附物料，形成较厚的板结料，影响仓重的零点调节，还会导致仓壁摩擦系数增加，实际储量减少，影响物料的下行压力。为了减小中间仓仓壁磨损，可在仓壁及锥部焊接耐磨筋板，但这种方式易产生物料粘附，而且会降低仓壁边缘物料的下滑力,不是最优选；也有公司采取增加小仓高度的改造措施，如，将下料溜子向仓内部上方延伸，实际改造效果并不佳；若在中间仓仓壁尤其是锥部，铺设高分子聚乙烯衬板，则不易产生物料粘附，可降低仓壁摩擦，是较好的解决方法，同时，需定期清理积料；改变中间仓锥部角度及降低仓壁摩擦阻力，是中间仓改进的方向。

2.2 下料溜子

图2 为下料溜子示意。如图2 所示，辊压机布帘式软连接用于中间仓上下体承重脱离，有利于小仓荷重传感器零点调整。棒状阀门用于气动闸阀检修时，控制物料下料；气动闸阀用于辊压机停机或异常情况时，紧急关闭下料溜子。下料溜子呈矩型（a×b），b尺寸与磨辊宽度一致，a尺寸从上到下逐渐缩窄，物料在下料溜子内下移过程中受挤压，更加密实。

图2 下料溜子示意

棒状阀门因其棒孔存在间隙，导致辊压机运转时易窜灰，造成环境污染，实践证明，可以取消棒状阀门。取消棒状阀门，不仅可以改善辊压机周边环境，而且可以杜绝运行中使用棒条带来的料压损失。检修气动闸阀时，尽可能用完小仓物料，剩下的少许物料放入提升机，开机后再转回中间仓。辊压机停机时气动闸阀关闭，阀体上部下料溜子中的物料呈压实状态，易粘附板结，尤其是使用脱硫石膏、湿渣时，气动闸阀滑道易被板结料卡死，因此a1尺寸不能过大，以免造成插板行程过长。若采用双向气动闸阀，则可使插板行程减半，大大提高设备运行可靠性。为避免气动闸阀被板结料卡死，还需经常检查清理下料溜子中的边角粘附料，减少下料溜子管壁阻力。下料溜子易磨损，应采用耐磨复合钢板制作，不应在下料溜子窄边焊接耐磨筋板，狭小的挤压空间会严重阻碍料压的延续，造成辊压机电流下降。

在辊压机上壳体与喂料阀之间还存在一定的空间，国内某辊压机生产厂家将下料溜子延伸至辊压机壳体下方，延伸的下料溜子起到强制喂料的作用，物料向下挤压更加密实，料床更加稳定，可以弥补辊面咬合力的不足。延伸下料溜子深度以不影响喂料阀开合工作为前提，应留有一定的间隙。

下料溜子a3尺寸与熟料颗粒级配、V型选粉机效率（细粉量）、物料综合水分及辊面磨损情况有关，在定辊一侧，将a3尺寸设计成可灵活调节的方式最为理想。在φ180cm-160cm 辊压机上，当a3尺寸为300mm时，辊压机运行电流最大，这与φ180cm-140cm 辊压机运行结果一致。在φ140cm-80cm 辊压机上延伸下料溜子，a3尺寸为300mm 时，辊压机电流负荷由55%升至75%，发现喂料阀过深，影响料床通道，取消喂料阀后（用棒阀调整喂料量），辊压机运行电流达到90%额定负荷，台时产量大幅提升。若将喂料阀、气动阀、棒阀一并取消，在下料溜子下部（a2=400mm）采用双向可远程控制的电动螺旋闸阀，沿辊轴方向对开布置，控制喂料，不仅可以纠偏辊缝，而且可以集喂料阀和气动阀作用于一体，使设备更具可靠性。

3 V 型选粉机

3.1 V型选粉机物料的均布

设计过程中，常采用3～4路均分管路进入V型选粉机，强制均布物料。从辊压机实际台时产量与出辊提升机设计能力来看，小规格辊压机台时产量与小仓回粉量之比约为1∶4，规格为φ1.8m 的辊压机台时产量与小仓回粉量之比约为1∶3，该规格辊压机小仓物料回粉量占比高，因此需重视回粉中的细粉量对辊压机运行电流的影响。V 型选粉机运行时，一些大块板结料、杂物等易造成入料管道、进口分布格栅堵塞，选粉效率下降，辊压机运行电流降低，需重点巡检V型选粉机入口部位。

3.2 V型选粉机的用风

V 型选粉机用风是影响其选粉效率的重要因素。V 型选粉机入料越向下运动，物料分散越均匀，将有限的风量在V型选粉机下部以U型路径通过，可提高选粉效率。

转子式选粉机的基本工作原理是均布物料，格栅均布通风，转子转动产生内外压差，压差越大，选粉越细。V型选粉机的工作原理类似，在风速相同的情况下，增加V 型选粉机进出口压差，V 型选粉机效率提高，辊压机电流上升。V型选粉机出口风依次通过旋风筒、循环风机、动态选粉机、大布袋收尘器及风机，风门较多，易相互干扰，需统筹考虑。当V型选粉机的风、料与出磨三分离选粉机共用一体时，应适当提高V型选粉机转速，尽可能多拉风，增加系统负压，对V型选粉机、三分离选粉机均有利。

3.3 物料入小仓与入V型选粉机对比

在采用湿渣、脱硫石膏作原料时，辊压机台时产量呈下降趋势，某项目将物料入小仓改为入V型选粉机，在操作不变的情况下，辊压机台时产量下降10%，运行3d后改回物料入小仓的设计，台时产量恢复正常。该项目风机风量均100%使用，物料改入V 型选粉机后，V 型选粉机通风阻力增大，风量降低，选粉效率下降，辊压机台时产量降低。在生料辊压机设计方案中，物料先入V型选粉机的方案居多，也有改为先入小仓的案例，表现为出V 型选粉机提升机电流下降，V 型选粉机通风阻力降低，系统风量增加，辊压机台时产量提高15%。

对水泥粉磨系统来说，在采用辊压机前，降低能耗多主张“多破少磨”的方式；采用辊压机后，若要发挥其挤压“微裂”的优势，应采取“多压少磨”的方式，其方法就是增加辊压机的物料通过量，保持稳定的高负荷挤压。辊压机挤压效果好时，入磨细粉一半以上达到成品细度，且比表面积很高。若采用打散机选粉，其入磨指标与V型选粉机相比差距较大，应采用V型选粉机对其进行替换改造。

4 熟料颗粒粒径与物料综合水分

4.1 熟料颗粒粒径

熟料颗粒粒径在10～50mm 时，对辊压机料床较为适宜，由于辊压机小仓中回粉料占70%～80%，熟料颗粒粒径对辊压机运行电流影响较大，配料站入库出库物料的离析及回转窑熟料库库侧物料的外放均会对熟料级配产生影响。露天堆存产生的板结料，内返辊压机时应采用篦条加以清理，大块板结料（＞150mm）易造成辊压机电流瞬间跳动，严重时造成辊压机跳停。当熟料中细粉占比较多时，辊压机运行电流下降，在喂料阀开度最大的情况下，辊压机运行电流仍无法达到上位时，需进一步调整辊压机原始辊缝、下料溜子、氮气囊压力。

4.2 物料综合水分

为降低生产成本，水泥厂往往采用水分较大的湿粉煤灰、湿渣、脱硫石膏等原料，物料综合水分较高，当综合水分＞2%时，辊压机电流明显下降，台时产量降低10%～15%。其原因是物料综合水分高时，辊压机料床挤压，物料颗粒间产生滑动，辊面咬合力下降，造成料床变薄，辊压机物料通过量降低。在这种情况下，应缩小原始辊缝，减小ΔS的变化，调整下料溜子，为料床提供更加密实的下行压力，增加物料通过量。

5 结语

通过调节喂料阀，大部分辊压机能够控制运行电流，但也有受物料、设备磨损等因素影响，辊压机电流达不到额定电流90%±5%的情况，我们应重视辊压机各运行环节的检查，并提出对应的解决方案，为发挥辊压机良好做功能力创造条件。