CN113976277B - 一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，包括外循环立磨、组合式选粉机、旋风收尘器、输送斜槽一、干法搅拌磨机、输送斜槽二、细粉调配仓、粗粉调配仓和混合机，外循环立磨、组合式选粉机首尾连接，组合式选粉机上出料口与旋风收尘器相连，旋风收尘器出料口与输送斜槽一连接；输送斜槽一出口分两路，一路与干法搅拌磨机连接，一路与粗粉调配仓连接；干法搅拌磨机出料口与输送斜槽二连接，输送斜槽二出口与细粉调配仓连接；细粉调配仓、粗粉调配仓出口均与混合机连接。本发明发挥了外循环立磨粗磨和搅拌磨机细磨在工艺和能耗方面各自优势，降低了外循环立磨制细粉能耗，最终产品粒度分布可根据粗细粉比例灵活调节，提升水泥性能。

Description

一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统
技术领域
本发明涉及粉磨工艺技术领域，特别是涉及一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统。
背景技术
水泥粉磨是将熟料和石膏、矿渣等混合材进行研磨，得到符合性能要求的水泥产品。目前的水泥粉磨工艺系统主要包括：球磨机终粉磨系统、辊压机终粉磨系统、辊压机球磨机联合粉磨系统、立式辊磨终粉磨系统等。从不同粉磨工艺的水泥产品性能来看，球磨机终粉磨系统生产的水泥质量最优，其颗粒级配较宽、颗粒球形度高、需水量较低、水化速率适中、强度发展较优，但细颗粒含量较高，同时能量利用率极低，仅为3％左右，导致了巨大的能耗；辊压机终粉磨系统生产的水泥颗粒粒径范围较宽，但是两极分化比较严重，细颗粒与粗颗粒分布都较为集中，颗粒形貌呈不规则片状及条状，球形度差，同时其需水量较大、凝结速度快、水化速率较慢、强度发展较不理想，但其能量利用率较高，节能效果显著；辊压机球磨机联合粉磨系统生产的水泥颗粒粒径范围较小，特粗颗粒很少，大多在50μm以下，颗粒球形度优于辊压机终粉磨水泥，其需水量和凝结时间介于球磨机终粉磨和辊压机终粉磨之间，水化速率较快，强度发展较好，能耗介于球磨机终粉磨和辊压机终粉磨之间；立式辊磨终粉磨系统生产的水泥颗粒平均粒径相对较大，且颗粒长宽比也大，形状多呈扁平状，表面较为粗糙，有明显的凹凸面，颗粒粒径较为集中，球形度较差，但其需水量、凝结时间与球磨机终粉磨系统相差不大，同时其各龄期强度较球磨终粉磨低，其能耗低于辊压机球磨机联合粉磨系统，高于辊压机终粉磨系统。
综上所述，现有水泥粉磨工艺存在的问题是：
(1)产品粒度分布无法人工调节，缺乏调整水泥性能的措施；
(2)无法同时兼顾理想的水泥产品性能和较低的粉磨能耗；
(3)现有水泥粉磨设备主要适用于细磨，不适用于超细粉磨，在生产较细粒级的产品时能耗较大，为保证产品中细粒级的含量，往往会消耗巨大的能量。
由于搅拌磨机能量密度高、细磨能耗低、工艺简单、产品粒度分布均匀，近年来被广泛应用于细磨及再磨领域。搅拌磨机由驱动装置、筒体、搅拌器、研磨介质组成，筒体通常为圆柱体，搅拌器通常为螺旋式、棒销式和盘式三种，研磨介质通常为钢球、刚玉球、锆球或天然河砂、卵石等球形介质。工作时，搅拌磨机筒体静止，驱动装置驱动搅拌器旋转，搅拌器将动力直接施加于研磨介质，使研磨介质与物料作多维循环运动和自转运动，通过介质球的研磨、剪切和冲击作用实现对物料的有效粉磨。其研磨效率的高低取决于单个颗粒在搅拌磨机中一定时间内受到介质有效碰撞的总次数以及在单次碰撞事件中介质传递给该颗粒的能量强度大小。按照粉磨环境，搅拌磨机可分为干法和湿法；按照结构形式，搅拌磨机可分为卧式和立式。
目前，湿法搅拌磨已经实现大型化并在矿物加工行业大量应用，物料以料浆的形式在研磨筒体内运动，具有较好的流动性，能够较为方便的实现产品和研磨介质的分离，连续运行稳定，工艺较为成熟。目前的干法搅拌磨虽然在结构和粉磨原理上与湿式搅拌磨相同，但因粉磨环境的差异，其物料运动状态与湿法环境完全不同，在应用中存在如下问题：
(1)现有干法搅拌磨，物料和研磨介质的碰撞运动程度弱，研磨效果差，研磨效率低；
(2)现有干法搅拌磨，研磨后合格物料和研磨介质分离时，分离效果差，合格产品无法及时排出，导致了局部物料过粉磨严重，也降低了设备的稳定性，限制了设备的大型化；
(3)现有干法搅拌磨，在研磨过程中产生大量热量，存在高温烫伤、粉尘爆炸等安全隐患，缺乏散热措施，设备可靠性差。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，该系统采用外循环立磨制备粗粉，搅拌磨机制备细粉，粗粉与细粉按比例混合后成为最终产品，发挥了外循环立磨粗磨和搅拌磨机细磨在工艺和能耗方面各自的优势，降低了外循环立磨制备细粉的能耗，同时最终产品的粒度分布可根据粗细粉的比例灵活调节，以此改善水泥性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，包括外循环立磨、组合式选粉机、旋风收尘器、收尘器一、输送斜槽一、干法搅拌磨机、收尘器二、输送斜槽二、细粉调配仓、粗粉调配仓和混合机，所述外循环立磨的出料口与组合式选粉机的进料口连接，所述组合式选粉机的底部出料口与外循环立磨的进料口连接，所述组合式选粉机的上出料口与旋风收尘器的入口连接，所述旋风收尘器的出风口与收尘器一的入口连接，所述旋风收尘器的出料口和收尘器一的出料口与输送斜槽一连接；所述输送斜槽一的出口分两路，一路与干法搅拌磨机喂料口连接，一路与粗粉调配仓入口连接；所述干法搅拌磨机的磨机出风口与收尘器二的入口连接，所述干法搅拌磨机的出料口和收尘器二的出料口与输送斜槽二连接，所述输送斜槽二的出口与细粉调配仓入口连接；所述细粉调配仓出口与混合机入口连接，所述粗粉调配仓出口与混合机入口连接；
所述干法搅拌磨机包括研磨筒、喂料口、出料口、磨机进风口、磨机出风口、主轴、驱动装置、搅拌器、分离装置、分级供风装置；
所述研磨筒水平布置，通过基础及支架支撑固定，研磨筒一端设置喂料口和磨机进风口，另一端设置出料口和磨机出风口，研磨筒内填充研磨介质；研磨筒内分为研磨区、研磨分级区，所述研磨区靠近喂料口一侧；
所述主轴位于研磨筒内且穿过研磨筒中心，主轴一端与驱动装置连接，另一端由安装在基础及支架上的轴承支撑，位于研磨区的主轴上设有搅拌器，位于研磨分级区的主轴上设有搅拌器及分离装置；
位于研磨分级区的所述研磨筒底部设有开孔区，所述开孔区均匀开设风孔一，开孔区处的研磨筒连接有分级供风装置。
优选的，所述搅拌器可拆卸地固定于主轴上，所述搅拌器外缘与研磨筒内壁的距离为研磨介质直径的2～4倍，搅拌器包括圆盘，所述圆盘的两侧面分别均匀布设有多个半圆形截面的搅拌棒，所述搅拌棒将圆盘盘面分隔为若干部分，每部分圆盘盘面上设置有近似梯形的通过孔，所述通过孔面积占对应部分圆盘盘面面积的0.4～0.8倍；所述圆盘的外缘面上均匀布设有多个活化刮板，每个所述活化刮板由三个方向的面构成，其中面一和面二与主轴垂直，面一和面二呈类“L”形布置，面三同时与面一和面二垂直，使活化刮板形成朝搅拌器转动方向侧及喂料口侧开口的半封闭空间，且所述活化刮板朝喂料口侧倾斜布置，倾斜角度α为5°～30°，使活化刮板将物料和研磨介质朝搅拌器转动方向侧及喂料口侧扬起。
优选的，所述分离装置为空心圆锥形式，锥角为60°～120°，分离装置的小径端可拆卸地固定于主轴上，大径端与研磨筒形成迷宫式密封，防止研磨介质通过；分离装置表面开设有环形间断式篦缝，篦缝上、下表面均平行于主轴方向，篦缝宽度为研磨介质直径的0.6～0.9倍。
进一步优选的，所述分离装置的大径端处设有密封板一，所述研磨筒侧盖上设置有密封板二，所述密封板二与密封板一相互插接结合，形成密封区域。
优选的，所述开孔区的弧长为研磨筒横截面周长的0.2～0.5倍，风孔一直径为研磨介质直径的0.1～0.6倍。
优选的，所述分级供风装置设置于开孔区下方，该装置从上至下由上层均化风板、下层均化风板、分级供风外壳、分级供风口组成，并在侧面设有可密封开合的清灰口，分级供风口设置于分级供风外壳底部，所述上层均化风板和下层均化风板上分别均匀开设风孔二，风孔二直径为风孔一直径的1.1～1.3倍，上层均化风板和下层均化风板之间填充有均化球，均化球球径为风孔二直径的1.2～2倍，均化球填充率为30％～60％。
优选的，所述研磨筒的外围设置有冷却装置，所述冷却装置由冷却筒、介质入口和介质出口组成，所述冷却筒设置于除开孔区外的研磨筒筒壁外围，使冷却筒与研磨筒筒壁之间构成可通入冷却介质的空间，所述介质入口位于冷却筒底部，介质出口位于冷却筒顶部。
进一步优选的，所述冷却筒与研磨筒筒壁之间由主隔板分为多个区域，每个区域分别设有位于底部的介质入口和位于顶部的介质出口，每个区域内再由分隔板分隔成螺旋式围绕筒壁的环形介质通道。
优选的，所述研磨区长度为研磨筒长度的0.6～0.9倍，所述研磨筒长度为研磨筒直径的1～5倍；所述研磨介质填充率为60％～85％。
优选的，所述磨机进风口由进风管道和风室组成，所述风室与研磨筒端盖连接，研磨筒端盖上均匀开设风孔三，风孔三直径为研磨介质直径的0.1～0.9倍。
优选的，位于喂料口处的所述主轴上可拆卸地设置有喂料螺旋叶片，位于出料口处的主轴上可拆卸地设置有排料螺旋叶片，所述排料螺旋叶片设置于分离装置内部。
本发明具有以下优点和有益效果：
1)本发明的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，采用外循环立磨制备粗粉，搅拌磨机制备细粉，粗粉与细粉按比例混合后成为最终产品，发挥了外循环立磨粗磨和搅拌磨机细磨在工艺和能耗方面各自的优势，降低了外循环立磨制备细粉的能耗，降低了水泥生产成本，同时最终产品的粒度分布可根据粗细粉的比例灵活调节，能够显著提升水泥性能。
2)本发明的干法搅拌磨机提升了干法搅拌磨的研磨效率，保证物料和研磨介质的及时分离，提升设备可靠性和稳定性。
3)本发明的干法搅拌磨机的搅拌器具有工作面积大、搅拌作用较强、工作阻力较小、耐磨能力强等特点，可以在较高的转速下长期工作，能够促进研磨介质和物料的无序运动，增加了颗粒与研磨介质有效碰撞的总次数以及在单次碰撞中研磨介质传递给颗粒的能量强度大小，从而提升了研磨效率。
4)本发明的搅拌器的活化刮板能够促进物料与研磨介质的有效碰撞，同时半封闭空间的设计既能够将物料和研磨介质扬起至研磨筒内外围空间，利于物料被风带至出料端，又可使活化刮板迎料面不与物料和研磨介质直接接触，减轻活化刮板的磨损；倾斜的设计能够使扬起的研磨介质具有向喂料端运动的趋势，避免研磨介质向出料端堆积。
5)本发明的干法搅拌磨机的分离装置采用圆锥形式，提供了较大的分离作用面积，且上、下表面均平行于主轴的篦缝，在风力和搅拌作用下，可使合格物料能够快速通过分离装置，研磨介质则留在研磨筒内。
6)本发明的干法搅拌磨机通过分级供风装置向研磨筒内研磨分级区提供均匀向上的气流，可使该区域内的物料和研磨介质松散呈流态化，使得细粒级的物料克服重力向上运动至料面上层，实现物料的筒内粗细分级，细颗粒由轴向的风送至分离装置，保证合格产品的及时排出。
7)本发明的干法搅拌磨机通过在研磨筒外围设置多区冷却装置，提升了散热速度，并避免了介质出口处的冷却介质温度过高使得该区域散热效果不佳的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统流程图；
图2是本发明实施例提供的干法搅拌磨机的内部结构示意图；
图3是本发明实施例提供的干法搅拌磨机的外部结构示意图；
图4是本发明实施例提供的搅拌器的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的搅拌器的侧视图；
图6是本发明实施例提供的磨机进风口的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的分离装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的分离装置的篦缝的结构示意图。
图中：100、提升机；200、原料仓；300、外循环立磨；400、组合式选粉机；500、旋风收尘器；600、循环风机；700、收尘器一；800、尾排风机一；900、输送斜槽一；1000、固体流量计；1100、干法搅拌磨机；1200、收尘器二；1300、尾排风机二；1400、输送斜槽二；1500、细粉调配仓；1600、粗粉调配仓；1700、细粉计量斗；1800、粗粉计量斗；1900、混合机；
1、喂料口；2、研磨筒；2-1、研磨区；2-2、研磨分级区；3、驱动装置；4、主轴；5、搅拌器；5-1、圆盘；5-2、搅拌棒；5-3、活化刮板；5-3-1、面一；5-3-2、面二；5-3-3、面三；5-4、通过孔；6、喂料螺旋叶片；7、排料螺旋叶片；8、磨机进风口；8-1、进风管道；8-2、风室；8-3、风孔三；9、分离装置；9-1、密封板一；9-2、篦缝；10、磨机出风口；11、密封板二；12、出料口；13、开孔区；13-1、风孔一；14、上层均化风板；14-1、风孔二；15、下层均化风板；16、分级供风外壳；17、分级供风口；18、清灰口；19、基础及支架；20、冷却筒；21、介质入口；22、介质出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1～8，本实施例提供一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，包括提升机100、原料仓200、外循环立磨300、组合式选粉机400、旋风收尘器500、循环风机600、收尘器一700、尾排风机一800、输送斜槽一900、固体流量计1000、干法搅拌磨机1100、收尘器二1200、尾排风机二1300、输送斜槽二1400、细粉调配仓1500、粗粉调配仓1600、细粉计量斗1700、粗粉计量斗1800、混合机1900。
所述外循环立磨300的出料口通过提升机100与组合式选粉机400的进料口连接，所述组合式选粉机400的底部出料口通过原料仓200与外循环立磨300的进料口连接，所述组合式选粉机400的上出料口与旋风收尘器500的入口连接，所述旋风收尘器500的出风口通过循环风机600与收尘器一700的入口连接，所述收尘器一700的出风口与尾排风机一800连接，所述旋风收尘器500的出料口和收尘器一700的出料口与输送斜槽一900连接；所述输送斜槽一900的出口分两路，一路通过阀门和固体流量计1000与干法搅拌磨机1100喂料口连接，一路通过阀门与粗粉调配仓1600入口连接；所述干法搅拌磨机1100的磨机出风口与收尘器二1200的入口连接，所述收尘器二1200的出风口与尾排风机二1300连接，所述干法搅拌磨机1100的出料口和收尘器二1200的出料口与输送斜槽二1400连接，所述输送斜槽二1400的出口与细粉调配仓1500入口连接；所述细粉调配仓1500出口通过细粉计量斗1700与混合机1900入口连接，所述粗粉调配仓1600出口通过粗粉计量斗1800与混合机1900入口连接。
生产时，水泥原料经提升机100提升后喂至组合式选粉机400进行分级，分级后的粗颗粒进入原料仓200，经过原料仓200稳定喂至外循环立磨300进行粉磨，粉磨后的物料经提升机100再返至组合式选粉机400，分级后的细颗粒产品作为中间产品一，由旋风收尘器500和收尘器一700收集后进入输送斜槽一900。输送斜槽一900中的中间产品一分为两部分，一部分输送至粗粉调配仓1600，另一部分送至干法搅拌磨机1100进行进一步细磨，通过固体流量计1000和阀门控制两部分的比例。经干法搅拌磨机1100细磨后得到的产品作为中间产品二，及由收尘器二1200收集，再经输送斜槽二1400送至细粉调配仓1500。通过细粉计量斗1700和粗粉计量斗1800，将细粉调配仓1500和粗粉调配仓1600中的两种中间产品按一定质量配比送至混合机1900混合，得到最终的水泥成品。
所述干法搅拌磨机1100包括研磨筒2、喂料口1、出料口12、磨机进风口8、磨机出风口10、主轴4、驱动装置3、搅拌器5、分离装置9、分级供风装置和冷却装置。
所述研磨筒2为圆柱形，水平布置，通过基础及支架19支撑固定，研磨筒2一端设置喂料口1和磨机进风口8，另一端设置出料口12和磨机出风口10，研磨筒2内填充直径为2～15mm的球形研磨介质，研磨介质填充率为60％～85％；研磨筒2内按功能分为研磨区2-1、研磨分级区2-2，所述研磨区2-1靠近喂料口1一侧；所述研磨区2-1长度为研磨筒2长度的0.6～0.9倍，所述研磨筒2长度为研磨筒2直径的1～5倍。本实例中，研磨筒2内直径2000mm、长度4500mm，研磨筒2内填充4mm的球形研磨介质，研磨介质填充率为70％，研磨区2-1长度为3600mm。
所述喂料口1布置于研磨筒2一端，开口向上。所述出料口12布置于研磨筒2相对喂料口1的另一端，开口向下。
所述驱动装置3设置于研磨筒2出料口12的一端，采用永磁直驱或电机加减速机的驱动方式，本实例优选采用永磁直驱的驱动方式。
所述磨机进风口8由进风管道8-1和风室8-2组成，所述风室8-2与研磨筒2端盖连接，研磨筒2端盖上均匀开设风孔三8-3，风孔三8-3直径为研磨介质直径的0.1～0.9倍，本实例优选风孔三8-3直径为3.5mm，风室8-2及风孔三8-3可使供风均匀地供入研磨筒2内。
所述磨机出风口10设置于出料口12上方，开口向上，后面与集尘设备连接。
所述主轴4为高速主轴，位于研磨筒2内且穿过研磨筒2中心，主轴4一端与驱动装置3连接，由驱动装置3驱动旋转，另一端由位于喂料口1外侧且安装在基础及支架19上的轴承支撑，位于研磨区2-1的主轴4上设有搅拌器5，位于研磨分级区2-2的主轴4上设有搅拌器5及分离装置9。
所述搅拌器5可拆卸地固定于主轴4上，搅拌器5包括圆盘5-1，搅拌器5外缘与研磨筒2内壁的距离为研磨介质直径的2～4倍，本实例优选搅拌器5外缘与研磨筒2内壁的距离为10mm，即搅拌器5直径为1980mm，所述圆盘5-1的两侧面分别均匀布设有8个半圆形截面的搅拌棒5-2，目的是在促进研磨介质无序运动的同时维持较低的旋转阻力，所述搅拌棒5-2将圆盘5-1盘面分隔为8个部分，每部分圆盘5-1盘面上设置有近似梯形的通过孔5-4，所述通过孔5-4面积占对应部分圆盘5-1盘面面积的0.4～0.8倍，本实例优选通过孔5-4面积占对应部分面积的0.5倍。所述圆盘5-1的外缘面上均匀布设有8个活化刮板5-3，每个所述活化刮板5-3由三个方向的面构成，其中面一5-3-1和面二5-3-2与主轴4垂直，面一5-3-1和面二5-3-2呈类“L”形布置，面三5-3-3同时与面一5-3-1和面二5-3-2垂直，使活化刮板5-3形成朝搅拌器5转动方向侧及喂料口1侧开口的半封闭空间，且所述活化刮板5-3朝喂料口1侧倾斜布置，倾斜角度α为5°～30°，本实例优选α为10°，使活化刮板5-3将物料和研磨介质朝搅拌器5转动方向侧及喂料口1侧扬起。搅拌器5旋转时，活化刮板5-3能够促进颗粒与研磨介质的有效碰撞，同时半封闭空间的设计一方面能够将物料和研磨介质扬起至研磨筒2内的外围空间，利于物料被风带至出料端，另一方面可在半封闭空间中堆存一部分相对静止的物料和研磨介质，使活化刮板5-3迎料面不与物料和研磨介质直接接触，减轻活化刮板5-3的磨损，倾斜面的设计能够使扬起的研磨介质具有向喂料端运动的趋势，避免研磨介质向出料端堆积。圆盘5-1型搅拌器5具有工作面积大、搅拌作用较强、工作阻力较小、耐磨能力强等特点，可以在较高的转速下长期工作，边缘线速度为8-22m/s。活化刮板5-3及较高的转速均能够促进研磨介质和物料的无序运动，增加物料颗粒与研磨介质有效碰撞的总次数以及在单次碰撞中研磨介质传递给物料颗粒的能量强度大小，从而提升了研磨效率。
所述分离装置9为空心圆锥形式，锥角为60°～120°，本实例锥角优选为90°，分离装置9的小径端可拆卸地固定于主轴4上，大径端与研磨筒2形成迷宫式密封，防止研磨介质通过；分离装置9表面开设有环形间断式篦缝9-2，篦缝9-2上、下表面均平行于主轴4方向，篦缝9-2宽度为研磨介质直径的0.6～0.9倍，本实例篦缝9-2宽度优选为3mm，在风力和搅拌作用下，合格物料能够通过分离装置9，研磨介质则留在研磨筒2内，圆锥的形式提供了较大的分离作用面积。优选的，所述分离装置9的大径端处设有密封板一9-1，所述研磨筒2侧盖上设置有密封板二11，所述密封板二11与密封板一9-1相互插接结合，形成密封区域。
位于喂料口1处的所述主轴4上可拆卸地设置有喂料螺旋叶片6，喂料螺旋叶片6设置于喂料口1下方，用于将新喂入的待研磨物料输送至研磨筒2内，位于出料口12处的主轴4上可拆卸地设置有排料螺旋叶片7，所述排料螺旋叶片7设置于分离装置9内部及出料口12上方，用于将通过分离装置9的物料排出。
位于研磨分级区2-2的所述研磨筒2底部设有开孔区13，开孔区13的弧长为研磨筒2横截面周长的0.2～0.5倍，所述开孔区13均匀开设风孔一13-1，风孔一13-1直径为研磨介质直径的0.1～0.6倍，本实例开孔区13的弧长为1500mm，风孔一13-1直径为2mm；开孔区13处的研磨筒2连接有分级供风装置，所述分级供风装置通过开孔区13向研磨分级区2-2供应向上的风使物料呈松散流化状态。具体设置时，开孔区13可适当向研磨区2-1延伸，使得物料和研磨介质能够更好的松散呈流态化，将合格物料及时分离出去。
所述分级供风装置设置于开孔区13下方，该装置从上至下由上层均化风板14、下层均化风板15、分级供风外壳16、分级供风口17组成，另在侧面设有可密封开合的清灰口18，清灰口18用于定期清理物料从风孔一13-1漏下的积灰，搅拌磨运转时清灰口18密封关闭。分级供风口17设置于分级供风外壳16底部，所述上层均化风板14和下层均化风板15上分别均匀开设风孔二14-1，风孔二14-1直径为风孔一13-1直径的1.1～1.3倍，上层均化风板14和下层均化风板15之间填充有均化球，均化球球径为风孔二14-1直径的1.2～2倍，均化球填充率为30％～60％；本实例风孔二14-1直径优选为2.5mm，均化球球径为3mm，均化球填充率为40％。两层均化风板及均化球可使供风在整个空间充分均匀后再供入研磨筒2内研磨分级区2-2，分级风向上均匀供入研磨筒2研磨分级区2-2，可使该区域内的物料和研磨介质松散呈流态化，使得细粒级的物料克服重力向上运动至料面上层，由轴向的风送至分离装置9。该装置利用风力使研磨筒2内后段区域的物料和研磨介质松散流态化，使得细颗粒向上运动，实现物料在研磨筒2内粗细分级，保证合格产品的及时排出。
所述研磨筒2的外围设置有冷却装置，所述冷却装置由冷却筒20、介质入口21和介质出口22组成，所述冷却筒20设置于除开孔区13外的研磨筒2筒壁外围，使冷却筒20与研磨筒2筒壁之间构成可通入冷却介质的空间；所述冷却筒20与研磨筒2筒壁之间由主隔板分为3个区域，每个区域内再由分隔板分隔成螺旋围绕筒壁的环形介质通道，每个区域分别设有位于底部一端的介质入口21和位于顶部另一端的介质出口22。每个冷却区域内的冷却介质由介质入口21供入，沿环形介质通道填满整个区域后由介质出口22排出；多区的设计提升了散热速度，避免了介质出口22处的冷却介质温度过高使得该区域散热效果不佳的问题。
驱动装置3驱动主轴4旋转，主轴4带动其上的螺旋叶片及搅拌器5旋转。物料经研磨筒2一端的喂料口1喂入，在主轴4喂料端螺旋叶片的旋转输送作用下送至研磨筒2内的研磨区2-1，与研磨介质在搅拌器5的高速旋转搅拌作用下作多维循环运动和自转运动，颗粒在此作用下实现破碎。喂料端一侧的磨机进风口8通入冷风，物料受风力及搅拌作用逐渐运动至研磨分级区2-2，在该区域内受到向上的风力作用使物料呈松散流化状态，同时细颗粒向上运动，实现粗细分级，运动至料面上方的细颗粒被轴向的风输送至出料端的分离装置9，与料面下方的物料一起通过分离装置9实现合格产品与研磨介质的分离，研磨介质无法通过分离装置9而留在研磨筒2内，进入分离装置9内部的合格产品在主轴4出料端螺旋叶片的旋转输送作用下送至出料口12，由出料口12排出，供入研磨筒2内的风通过分离装置9后，由出料口12上方的出风口排出。研磨筒2外围设置的多区冷却装置，保证设备的持续冷却降温。
干法搅拌磨机1100的运行时，搅拌器5的边缘线速度为8-22m/s，本实例优选为18m/s。
所述干法搅拌磨机1100运行需用功率采用如下公式进行计算：
P0＝0.0276DT 3Hvη(6.16-0.0575η)/DJ
其中：P0为干法搅拌磨机1100运行需用功率，kW；DT为研磨筒2直径，m；H为研磨筒2长度，m；v为搅拌器5边缘线速度，m/s；η为研磨介质填充率，％；DJ为搅拌器5直径，m。
所述干法搅拌磨机1100运行配用功率采用如下公式进行计算：
P＝1.25P0
其中，P为干法搅拌磨机1100运行配用功率，kW；P0为干法搅拌磨机1100运行需用功率，kW。
所述干法搅拌磨机1100磨机进风口8所需通风风量采用如下公式进行计算：
Q＝5652DT 2(1-η/100)
其中，Q为干法搅拌磨磨机进风口8所需通风风量，m3/h；DT为研磨筒2直径，m；η为研磨介质填充率，％。
所述干法搅拌磨机1100喂料量采用如下公式进行计算：
M＝P0/K
其中，M为干法搅拌磨机1100喂料量，t/h；P0为干法搅拌磨需用功率，kW；K为喂料量系数，喂料为水泥时K＝73，喂料为矿渣时K＝94，喂料为粉煤灰时K＝45。
所述干法搅拌磨机1100所需冷却介质量采用如下公式进行计算：
N＝0.086P0-0.57M-0.00016Q
其中，N为干法搅拌磨机1100所需冷却介质量，t/h；冷却介质为水或者常规空气；P0为干法搅拌磨机1100运行需用功率，kW；M为干法搅拌磨机1100喂料量，t/h；Q为干法搅拌磨磨机进风口8所需通风风量，m3/h。
采用本发明的干法搅拌磨机1100，可大幅度提升干法搅拌磨的研磨效率，保证物料和研磨介质的及时分离，提升设备可靠性和稳定性。
综上，本发明的工艺系统通过将外循环立磨300制备的粗粉和搅拌磨机制备的细粉配比混合至一定比表面积和细度的方式制备水泥产品，发挥了辊压机外循环立磨300粗磨和搅拌磨机细磨在工艺和能耗方面的各自的优势，降低了外循环立磨300制备细粉的能耗，同时部分颗粒超细粉磨能够显著提升水泥性能，最终产品的粒度分布可根据粗细粉的比例灵活调节，能够显著提升水泥性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，包括外循环立磨、组合式选粉机、旋风收尘器、收尘器一、输送斜槽一、干法搅拌磨机、收尘器二、输送斜槽二、细粉调配仓、粗粉调配仓和混合机，所述外循环立磨的出料口与组合式选粉机的进料口连接，所述组合式选粉机的底部出料口与外循环立磨的进料口连接，所述组合式选粉机的上出料口与旋风收尘器的入口连接，所述旋风收尘器的出风口与收尘器一的入口连接，所述旋风收尘器的出料口和收尘器一的出料口与输送斜槽一连接；所述输送斜槽一的出口分两路，一路与干法搅拌磨机喂料口连接，一路与粗粉调配仓入口连接；所述干法搅拌磨机的磨机出风口与收尘器二的入口连接，所述干法搅拌磨机的出料口和收尘器二的出料口与输送斜槽二连接，所述输送斜槽二的出口与细粉调配仓入口连接；所述细粉调配仓出口与混合机入口连接，所述粗粉调配仓出口与混合机入口连接；
所述干法搅拌磨机包括研磨筒、喂料口、出料口、磨机进风口、磨机出风口、主轴、驱动装置、搅拌器、分离装置、分级供风装置；所述研磨筒水平布置，通过基础及支架支撑固定，研磨筒一端设置喂料口和磨机进风口，另一端设置出料口和磨机出风口，研磨筒内填充研磨介质；研磨筒内分为研磨区、研磨分级区，所述研磨区靠近喂料口一侧；所述主轴位于研磨筒内且穿过研磨筒中心，主轴一端与驱动装置连接，另一端由安装在基础及支架上的轴承支撑，位于研磨区的主轴上设有搅拌器，位于研磨分级区的主轴上设有搅拌器及分离装置；位于研磨分级区的所述研磨筒底部设有开孔区，所述开孔区均匀开设风孔一，开孔区处的研磨筒连接有分级供风装置；
所述搅拌器可拆卸地固定于主轴上，所述搅拌器外缘与研磨筒内壁的距离为研磨介质直径的2～4倍，搅拌器包括圆盘，所述圆盘的两侧面分别均匀布设有多个半圆形截面的搅拌棒，所述搅拌棒将圆盘盘面分隔为若干部分，每部分圆盘盘面上设置有近似梯形的通过孔，所述通过孔面积占对应部分圆盘盘面面积的0.4～0.8倍；所述圆盘的外缘面上均匀布设有多个活化刮板，每个所述活化刮板由三个方向的面构成，其中面一和面二与主轴垂直，面一和面二呈类“L”形布置，面三同时与面一和面二垂直，使活化刮板形成朝搅拌器转动方向侧及喂料口侧开口的半封闭空间，且所述活化刮板朝喂料口侧倾斜布置，倾斜角度α为5°～30°，使活化刮板将物料和研磨介质朝搅拌器转动方向侧及喂料口侧扬起。
2.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述分离装置为空心圆锥形式，锥角为60°～120°，分离装置的小径端可拆卸地固定于主轴上，大径端与研磨筒形成迷宫式密封，防止研磨介质通过；分离装置表面开设有环形间断式篦缝，篦缝上、下表面均平行于主轴方向，篦缝宽度为研磨介质直径的0.6～0.9倍。
3.根据权利要求2所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述分离装置的大径端处设有密封板一，所述研磨筒侧盖上设置有密封板二，所述密封板二与密封板一相互插接结合，形成密封区域。
4.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述研磨区长度为研磨筒长度的0.6～0.9倍，所述研磨筒长度为研磨筒直径的1～5倍；所述研磨介质填充率为60％～85％；所述开孔区的弧长为研磨筒横截面周长的0.2～0.5倍，风孔一直径为研磨介质直径的0.1～0.6倍。
5.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述分级供风装置设置于开孔区下方，该装置从上至下由上层均化风板、下层均化风板、分级供风外壳、分级供风口组成，另在分级供风装置的侧面设有可密封开合的清灰口，分级供风口设置于分级供风外壳底部，所述上层均化风板和下层均化风板上分别均匀开设风孔二，风孔二直径为风孔一直径的1.1～1.3倍，上层均化风板和下层均化风板之间填充有均化球，均化球球径为风孔二直径的1.2～2倍，均化球填充率为30％～60％。
6.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述研磨筒的外围设置有冷却装置，所述冷却装置由冷却筒、介质入口和介质出口组成，所述冷却筒设置于除开孔区外的研磨筒筒壁外围，使冷却筒与研磨筒筒壁之间构成可通入冷却介质的空间，所述介质入口位于冷却筒底部，介质出口位于冷却筒顶部。
7.根据权利要求6所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述冷却筒与研磨筒筒壁之间由主隔板分为多个区域，每个区域分别设有位于底部的介质入口和位于顶部的介质出口，每个区域内再由分隔板分隔成螺旋式围绕筒壁的环形介质通道。
8.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，所述磨机进风口由进风管道和风室组成，所述风室与研磨筒端盖连接，研磨筒端盖上均匀开设风孔三，风孔三直径为研磨介质直径的0.1～0.9倍。
9.根据权利要求1所述的水泥外循环立磨联合高性能粉磨工艺系统，其特征在于，位于喂料口处的所述主轴上可拆卸地设置有喂料螺旋叶片，位于出料口处的主轴上可拆卸地设置有排料螺旋叶片，所述排料螺旋叶片设置于分离装置内部。
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