蔡曉亮，陳智峰，趙建波，宋佳斌

TRMS56.3大型礦渣輥磨的開發(fā)及應(yīng)用

蔡曉亮，陳智峰，趙建波，宋佳斌

本文詳細(xì)介紹了TRMS56.3礦渣輥磨設(shè)計(jì)開發(fā)的國(guó)內(nèi)外背景及開發(fā)過(guò)程，講述了TRMS型礦渣輥磨的技術(shù)特點(diǎn)及礦渣粉磨工藝流程，通過(guò)介紹TRMS56.3礦渣磨在邯鄲金隅建材有限公司的使用情況，分析了該輥磨的運(yùn)行參數(shù)和性能指標(biāo)。

立式礦渣輥磨；礦渣；粉磨料床

1　概述

我國(guó)是一個(gè)鋼鐵大國(guó)，高爐礦渣［1］資源豐富，礦渣產(chǎn)率約占鋼產(chǎn)量的30%，2014年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量8.2億噸。礦渣具有諸多良好特性，經(jīng)超細(xì)粉磨后的礦渣微粉已成為一種不可多得的資源。礦粉應(yīng)用在混凝土中具有成本低、工作性好、后期強(qiáng)度高、水化熱低、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)［2］，隨著我國(guó)廢棄物的資源化，礦渣在建材領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。礦粉的資源屬性主要取決于微粉的礦物組成、比表面積和顆粒形貌。因此，粉磨工藝就成了礦渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵。這對(duì)水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司一直致力于立式輥磨的研發(fā)，2003年專門成立以輥磨為主要研發(fā)對(duì)象的天津仕名粉體技術(shù)裝備有限公司（現(xiàn)更名為中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司，以下簡(jiǎn)稱粉體公司），成立12年來(lái)，粉體公司創(chuàng)造了輝煌的成績(jī)：2005年在杭州紫恒投產(chǎn)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)年產(chǎn)30萬(wàn)噸的TRMS31.3礦渣輥磨運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠性高、產(chǎn)品性能突出，完全能夠滿足水泥行業(yè)的要求，為該企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也在國(guó)內(nèi)引起了強(qiáng)烈反響；2009年開發(fā)了年產(chǎn)60萬(wàn)噸的TRMS43.4礦渣輥磨，2010年成功應(yīng)用于廣西魚峰項(xiàng)目；防城港TRMS60.3礦渣磨于2014年10月投料生產(chǎn)；濰鋼TRMKS56.4水泥礦渣磨于2014年5月投料生產(chǎn)。目前，粉體公司已經(jīng)出售礦渣輥磨約200臺(tái)，在國(guó)內(nèi)礦渣粉磨技術(shù)和裝備處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。

2013年5月，中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司與邯鄲金隅太行有限公司簽訂了年產(chǎn)200萬(wàn)噸礦粉生產(chǎn)線，采用粉體公司TRMS56.3兩臺(tái)礦渣輥磨，并于2014年6月成功投料生產(chǎn)。

圖1　河北邯鄲金隅太行建材有限公司TRMS56.3系統(tǒng)工藝流程圖

2　礦渣粉磨系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)工藝流程（圖1）

礦渣立式輥磨系統(tǒng)采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，工藝流程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)潔，維護(hù)方便［3］，是目前絕大多數(shù)礦粉生產(chǎn)線采用的流程。

物料由喂料皮帶經(jīng)螺旋鉸刀喂入磨內(nèi)，物料落入磨盤中心，隨著磨盤的旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，物料從中心向邊緣運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到磨輥的擠壓而被粉碎。粉碎的物料在磨盤邊緣處被從風(fēng)環(huán)進(jìn)入的熱氣體帶起，粗顆粒落回到磨盤再粉磨，較細(xì)顆粒被帶到分離器進(jìn)行分選，合格細(xì)粉被帶入袋式收塵器收集作為成品，不合格的粗粉返回到磨盤再次粉磨。部分難磨的物料（包括鐵渣）在風(fēng)環(huán)處不能被熱風(fēng)帶起，通過(guò)排渣口進(jìn)入外循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)除鐵后再次進(jìn)入磨內(nèi)與新喂料一起粉磨。出收塵器的成品通過(guò)空氣斜槽、提升機(jī)等設(shè)備輸送到成品庫(kù)。

磨機(jī)通風(fēng)和烘干所需要的熱源來(lái)自于熱風(fēng)爐，熱風(fēng)通過(guò)管道進(jìn)入磨機(jī)，出磨含塵氣體通過(guò)收塵器凈化后，一部分通過(guò)煙囪排入大氣，一部分進(jìn)入磨內(nèi)循環(huán)利用。

2.2主機(jī)設(shè)備配置

TRMS56.3大型礦渣磨采用陶瓷輥套和襯板，配置LV分離器，系統(tǒng)主要配置見表1。

表1　TRMS56.3主機(jī)設(shè)備配置

2.3輥磨特點(diǎn)

（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)具有自動(dòng)抬輥、落輥功能，實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)。

（2）磨輥軸承采用稀油集中循環(huán)潤(rùn)滑，保證軸承在低溫和純凈油工況條件下工作，延長(zhǎng)軸承的使用壽命。

（3）限位機(jī)構(gòu)可使磨輥和磨盤之間保持一定距離，避免金屬之間的摩擦與碰撞，增強(qiáng)了安全性。

（4）采用LV技術(shù)的高效分離器，提高選粉效率10%左右。

（5）特殊的調(diào)風(fēng)板可使進(jìn)風(fēng)風(fēng)速適應(yīng)物料的分布。

（6）借助于翻輥裝置，可將磨輥翻出磨外，便于檢修。

（7）液壓系統(tǒng)的操作壓力低，可減少漏油故障，有利于操作和管理。

（8）液壓系統(tǒng)增加了壓力平衡裝置，有效降低了磨機(jī)的振動(dòng)。

圖4　磨盤應(yīng)力分布圖

3　TRMS56.3礦渣輥磨的開發(fā)

3.1有限元分析

設(shè)備開發(fā)過(guò)程中，對(duì)磨盤的應(yīng)力、主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、磨盤磨輥的耐磨性和整機(jī)的可靠性等問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

磨盤和上下?lián)u臂是輥壓力傳遞的關(guān)鍵件，其受力情況、應(yīng)力分布、安全系數(shù)等應(yīng)力參數(shù)，在輥磨設(shè)計(jì)中是非常重要的，在設(shè)計(jì)中，采用三維模型，對(duì)關(guān)鍵部件均進(jìn)行了應(yīng)力分析。在滿足強(qiáng)度要求的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，有效降低設(shè)備重量，使設(shè)備更加優(yōu)化。圖2、圖3和圖4分別為上下?lián)u臂和磨盤的應(yīng)力分布。

圖2　上搖臂應(yīng)力分布圖

圖3　下?lián)u臂應(yīng)力分布圖

3.2模塊化設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近20年來(lái)一直采用的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。它將系統(tǒng)根據(jù)功能分解為若干模塊，通過(guò)模塊的不同組合得到不同品種和不同規(guī)格的產(chǎn)品，TRMS礦渣磨已經(jīng)系列化。相近規(guī)格的磨機(jī)，磨盤和磨輥可以實(shí)現(xiàn)互換，相同磨盤磨機(jī)可以搭配不同直徑的磨輥和數(shù)量，業(yè)主可以根據(jù)自身要求定制個(gè)性化產(chǎn)品，設(shè)備可靠性更高。

3.3新型LV型高效選粉機(jī)技術(shù)

2014年中材裝備集團(tuán)獲得了LV選粉機(jī)技術(shù)許可證，與LV合作開發(fā)新型高效動(dòng)態(tài)選粉機(jī)，該選粉機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）通過(guò)應(yīng)用“LV Pocket”特殊結(jié)構(gòu)形式的靜葉片（圖5），使得“粗粉中無(wú)細(xì)粉、細(xì)粉中無(wú)粗粉”成為可能。

圖5　靜葉片結(jié)構(gòu)

（2）通過(guò)調(diào)整下料錐體的尺寸，使得從磨盤到選粉機(jī)入口氣體速度流場(chǎng)分布達(dá)到最佳，風(fēng)速?gòu)谋P體到選粉機(jī)逐步提高，因此粗粉不會(huì)發(fā)生磨內(nèi)循環(huán)，從而降低了磨機(jī)壓力損失（圖6）。

（3）返回磨盤的粗粉中含有更少的細(xì)粉，料床更穩(wěn)定，磨機(jī)振動(dòng)值小，可以使加壓壓力提高，粉磨效率更高。

相比其他選粉機(jī)，采用該專利結(jié)構(gòu)的選粉機(jī)選粉效率能提升產(chǎn)量10%～20%，降低電耗1.5～4kWh/t。

表3　TRMS56.3邯鄲金隅2號(hào)磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)

圖6　優(yōu)化的氣體速度流場(chǎng)分布

4　運(yùn)行情況

2014年6月25日邯鄲金隅太行建材有限公司200萬(wàn)噸生產(chǎn)線開始系統(tǒng)調(diào)試，一次投料成功，兩臺(tái)磨機(jī)一共用一周時(shí)間完成試生產(chǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到合同要求，調(diào)試期間運(yùn)行參數(shù)見表2和表3。

4.1成品產(chǎn)量和質(zhì)量

磨機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)量為150t/h，目前磨機(jī)運(yùn)行產(chǎn)量為160t/h（干基），成品水分＜0.5%，比表面積430～450m2/kg，通過(guò)調(diào)節(jié)分離器的轉(zhuǎn)速可以靈活調(diào)整細(xì)度要求，生產(chǎn)不同品種的礦微粉。

4.2工作壓力

工作壓力根據(jù)磨機(jī)產(chǎn)量和細(xì)度要求進(jìn)行調(diào)整，磨機(jī)投料168t/h對(duì)應(yīng)的設(shè)定壓力分別為：有桿腔壓力9.5MPa，無(wú)桿腔壓力2.5MPa，對(duì)應(yīng)的蓄能器壓力分別為：有桿腔5MPa，無(wú)桿腔1.8MPa，液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。

4.3風(fēng)溫和風(fēng)壓

風(fēng)溫和風(fēng)壓是保證磨機(jī)穩(wěn)定生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，工藝布局、管道走向和管徑是否合理，系統(tǒng)是否優(yōu)化，決定了風(fēng)系統(tǒng)是否優(yōu)化。入磨風(fēng)壓-500MPa，出口的壓力-3 300MPa，磨機(jī)壓差2 800MPa左右，磨機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4磨機(jī)振動(dòng)和料層

磨機(jī)的正常振動(dòng)值：水平1.2mm/ s，垂直1.5mm/s，在減速機(jī)附近基本感覺(jué)不到磨機(jī)的振動(dòng)。料層厚度基本在35mm左右，喂料無(wú)大塊情況下運(yùn)行比較平穩(wěn)，這是保證磨機(jī)產(chǎn)量和質(zhì)量的前提。

4.5外循環(huán)排渣

磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有一定量的外排，一是可以在保證產(chǎn)品磨機(jī)穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)用風(fēng)最合理，減少系統(tǒng)電耗；二是排出的物料通過(guò)除鐵器，選出一定量的鐵粉可降低磨輥和磨盤的磨損，提高使用壽命。

4.6磨內(nèi)噴水

噴水是用于穩(wěn)定料床的，該磨機(jī)幾乎不需要噴水，降低了熱耗。

4.7主機(jī)電耗（見表4）

調(diào)試期間對(duì)系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行了電耗統(tǒng)計(jì)，比表面積在440m2/kg左右的情況下，主機(jī)系統(tǒng)綜合電耗36kWh/t，其中磨機(jī)本體為31kWh/t，風(fēng)機(jī)為5kWh/t，主機(jī)電耗不高，風(fēng)機(jī)電耗較低，綜合電耗指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并且還有優(yōu)化空間。

4.8陶瓷輥套襯板

粉體公司在礦渣、鋼渣、尾礦等難磨物料的耐磨技術(shù)應(yīng)用上積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)采用國(guó)際先進(jìn)耐磨技術(shù)，解決了耐磨件壽命短的問(wèn)題，大大減少了檢修周期，降低了維護(hù)成本。

表4　系統(tǒng)主機(jī)電耗，kWh/t

5　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)兩天的調(diào)試，邯鄲金隅太行有限公司TRMS56.3磨機(jī)順利投產(chǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)值且尚有較大優(yōu)化空間，該磨機(jī)的順利投產(chǎn)標(biāo)志著中材裝備大型礦渣磨又一次取得了巨大的成功，為國(guó)產(chǎn)礦渣輥磨大型化奠定了基礎(chǔ)。

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［2］馮蕾，張永娟，張雄，等.礦渣顆粒群特征與活性指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)分析［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2009，12（3）：272-276.

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Development and Application of TRMS56.3 Large-scale Slag Roller Mill

表2　TRMS56.3邯鄲金隅1號(hào)磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)

TQ172.632.5

A

1001-6171（2016）03-0035-03

通訊地址：中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；2015-12-11；編輯：趙蓮