TRMSTRMS60.3大型礦渣輥磨的開發(fā)及應(yīng)用

Development and Application of TRMS 60.3 Large-scale Slag Roller Mill

馬會來，秦景平，孔令洋，籍瀚淵

本文詳細(xì)介紹了TRMS60.3礦渣輥磨設(shè)計開發(fā)的國內(nèi)外背景及開發(fā)過程，論述了TRMS型礦渣輥磨的技術(shù)特點，并簡單介紹了礦渣粉磨工藝流程，通過介紹TRMS60.3礦渣輥磨在廣西防城港源盛有限公司的使用情況，分析了該輥磨的運行參數(shù)和性能指標(biāo)。

輥磨；礦渣；料床粉磨

1 概述

我國是一個鋼鐵大國，礦渣資源豐富。礦渣產(chǎn)量約占鋼產(chǎn)量的30%?！笆晃濉逼陂g，中國粗鋼產(chǎn)量每年均居全球榜首，且占全球比重不斷增大。統(tǒng)計顯示，2014年中國粗鋼產(chǎn)量達8.2億噸。礦渣具有諸多良好特性，經(jīng)超細(xì)粉磨后的礦渣微粉可以用來制備多種高抗磨、抗腐蝕、高強度的特種水泥。也正因為如此，礦渣早已作為一種不可多得的資源，被單獨粉磨加工應(yīng)用。所以，粉磨工藝和設(shè)備就成了礦渣微粉生產(chǎn)的關(guān)鍵。

早在1980年，輥磨就開始應(yīng)用于粉磨礦渣，由于其具有節(jié)能效果明顯、系統(tǒng)簡單、維護方便等優(yōu)點，因而輥磨迅速取代了球磨機，成為粉磨礦渣的主要設(shè)備。20世紀(jì)70年代末以來，天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司一直致力于輥磨的研發(fā)，2003年，專門成立了以輥磨為主要研發(fā)對象的天津仕名粉體技術(shù)裝備有限公司（現(xiàn)為中材（天津）粉體技術(shù)裝備有限公司）。2005年粉體公司推出國產(chǎn)首臺礦渣輥磨（TRMS32.3礦渣輥磨），年產(chǎn)30萬噸，并完成省級技術(shù)鑒定，各項指標(biāo)達到了同類產(chǎn)品的國際先進水平；2008年開發(fā)出的國內(nèi)首臺大型生料輥磨被遼寧富山5 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線采用，結(jié)束了大型生料輥磨被進口產(chǎn)品壟斷的局面；2010年，由粉體公司自主開發(fā)的TRMK45.4水泥磨成功應(yīng)用在越南福山二線，成為首臺應(yīng)用于水泥熟料粉磨的大型國產(chǎn)輥磨；2010年12月18日，廣西魚峰技改項目中采用的TRMS43.4礦渣輥磨順利投產(chǎn)，各項指標(biāo)均超過設(shè)計值；2014年5月，濰鋼TRMKS56.4水泥礦渣輥磨順利投產(chǎn)；2014年6月，邯鄲金隅TRMS56.3礦渣輥磨順利投產(chǎn)運行；2014年10月，廣西防城港源盛年產(chǎn)120萬噸礦渣生產(chǎn)線順利投產(chǎn)，該項目采用TRMS60.3大型礦渣輥磨，裝機功率達到6 300kW，為目前國內(nèi)裝機功率最大的礦渣輥磨。目前，粉體公司的礦渣輥磨已推出系列產(chǎn)品，累計售出達200余臺，可以滿足年產(chǎn)30～120萬噸礦渣粉生產(chǎn)的要求。

圖1 礦渣粉磨系統(tǒng)流程示意圖

2 礦渣粉磨系統(tǒng)

2.1 工藝系統(tǒng)

圖1為典型的礦渣粉磨系統(tǒng)圖，整個系統(tǒng)由原料計量和輸送系統(tǒng)、粉磨系統(tǒng)、外循環(huán)系統(tǒng)、成品收集系統(tǒng)、成品儲存和放散系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)等部分組成。

原料計量和輸送系統(tǒng)包括輸送皮帶、儲存?zhèn)}、皮帶秤、除鐵器、振動篩等設(shè)備，負(fù)責(zé)原料的重量計量和輸送功能。粉磨系統(tǒng)包括磨機本體、鎖風(fēng)裝置、磨輥加壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，負(fù)責(zé)物料的粉磨。外循環(huán)系統(tǒng)包括提升機、輸送皮帶、除鐵器、螺旋輸送器、回轉(zhuǎn)下料器等，負(fù)責(zé)將粗粉重新送回磨內(nèi)進行粉磨。成品收集系統(tǒng)包括布袋收塵器、輸送斜槽、斜槽風(fēng)機等，負(fù)責(zé)收集磨機分選的成品。成品儲存和放散系統(tǒng)包括提升機、輸送斜槽、斜槽風(fēng)機、收塵器等，負(fù)責(zé)儲存成品和實現(xiàn)發(fā)貨放散功能。烘干系統(tǒng)包括進風(fēng)管道、循環(huán)風(fēng)管道、供熱裝置、閥門等，負(fù)責(zé)為整個系統(tǒng)提供風(fēng)能和熱量，進行物料的輸送和烘干。

表1列出了TRMS60.3礦渣粉磨系統(tǒng)的主機配置情況。

表1 TRMS60.3礦渣粉磨系統(tǒng)主機配置

2.2 輥磨設(shè)備

TRMS礦渣輥磨本體由傳動裝置、磨盤裝置、磨輥裝置、搖臂裝置、機架、進風(fēng)道、中殼體、分離器、操作平臺、加壓裝置、翻輥裝置、潤滑系統(tǒng)等部件組成（見圖2）。

2.2.1 輥磨的工作原理

物料通過輸送皮帶，經(jīng)過鎖風(fēng)裝置沿下料管落到磨盤中央。磨盤在驅(qū)動裝置的帶動下旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下物料向外均勻分散、鋪平，形成料床。磨輥在加壓裝置的作用下對物料進行連續(xù)碾壓，磨盤邊緣的物料被甩出磨盤。在風(fēng)環(huán)處，進入磨內(nèi)的熱氣體將粉磨的物料送入分離器進行分選，在此過程中物料與熱氣體進行了充分的熱交換，水分迅速被蒸發(fā)，通過調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來控制成品細(xì)度，不合格的物料被送回磨盤再次粉磨。另外一部分粗顆粒掉落下來，通過刮料裝置送出磨外，再通過輸送和提升裝置重新送入磨內(nèi)進行粉磨，如此循環(huán)往復(fù)。

圖2 TRMS型礦渣輥磨三維模型

2.2.2 TRMS型礦渣輥磨的特點

目前，粉體公司TRMS型礦渣輥磨已經(jīng)實現(xiàn)了系列化，產(chǎn)品涵蓋30～120萬噸/年各種規(guī)格，其技術(shù)特點總結(jié)如下：

（1）具有自動抬輥、落輥功能，可以實現(xiàn)空載啟動。

（2）磨輥可以實現(xiàn)同時加壓或分別加壓。

（3）有輔助傳動裝置，方便檢修。

（4）磨機密封好，漏風(fēng)系數(shù)低。

（5）電氣限位和機械限位有效保護設(shè)備安全。

（6）高效分離器選粉效率高，調(diào)節(jié)細(xì)度靈敏。

（7）配有翻輥裝置，可將磨輥翻出磨外，便于檢修。

（8）采用部分物料外循環(huán)系統(tǒng)，可大幅度降低系統(tǒng)的通風(fēng)電耗。

（9）預(yù)壓排氣結(jié)構(gòu)有利于料床的穩(wěn)定，降低振動。

（10）適應(yīng)不同物料，水泥熟料和礦渣可以實現(xiàn)零間隔轉(zhuǎn)換。

（11）采用大型螺旋喂料裝置與回轉(zhuǎn)下料器配合使用，可實現(xiàn)干濕料分開，防止下料堵塞。

（12）配備遠(yuǎn)程在線監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，可對輥磨的主減速機和磨輥、分離器的軸承進行實時監(jiān)測，便于維護和備件管理。

3 TRMS60.3礦渣輥磨的開發(fā)

3.1 有限元分析

粉體公司在設(shè)備開發(fā)過程中對磨盤的熱應(yīng)力、主體結(jié)構(gòu)強度、液壓加壓系統(tǒng)、磨盤磨輥的耐磨性和整機的可靠性等問題進行了重點研究。

磨盤和下?lián)u臂作為壓力傳遞的關(guān)鍵部件，其受力情況、應(yīng)力分布、安全系數(shù)等參數(shù)在輥磨設(shè)計中非常重要，為了確保搖臂結(jié)構(gòu)的可靠性，有必要進行應(yīng)力分析。

經(jīng)過反復(fù)校驗，關(guān)鍵部件的強度完全滿足強度設(shè)計要求，同時保證了設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性，有效降低了設(shè)備的重量，使得設(shè)備更加優(yōu)化。

圖3～圖6分別為輥磨關(guān)鍵部件的有限元分析結(jié)果。

3.2 模塊化設(shè)計

機械產(chǎn)品的模塊化設(shè)計是工業(yè)發(fā)達國家近20年一直采用的一種先進的機械產(chǎn)品設(shè)計方法，它將系統(tǒng)根據(jù)功能分解為若干模塊。通過模塊的不同組合得到不同品種和不同規(guī)格的產(chǎn)品。TRMS型礦渣輥磨已經(jīng)系列化，并且磨機設(shè)計采用模塊化設(shè)計，相近規(guī)格磨機的磨盤與磨輥可以實現(xiàn)互換。相同磨盤可以搭配不同直徑和數(shù)量的磨輥?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己的需要定制個性化的設(shè)備，同時無需擔(dān)心備件問題。TRMS型礦渣輥磨系列見表2。

圖3 上搖臂有限元分析

圖4 下?lián)u臂有限元分析

圖5 磨盤有限元分析

圖6 輥軸有限元分析

4 運行參數(shù)

2014年10月，廣西防城港源盛礦粉有限公司的120萬噸礦渣粉磨生產(chǎn)線開始系統(tǒng)調(diào)試。不僅一次投料成功，而且在不到半個月的時間內(nèi)即達產(chǎn)達標(biāo)，各項指標(biāo)均達到了同類產(chǎn)品的國際先進水平。調(diào)試期間磨機的運轉(zhuǎn)參數(shù)見表3。

表2 TRMS礦渣輥磨系列

表3 TRMS60.3礦渣輥磨運行參數(shù)統(tǒng)計

下文將對調(diào)試過程中的運行參數(shù)和存在問題作簡單介紹。

4.1 工作壓力

工作壓力根據(jù)磨機產(chǎn)量和比表面積的要求進行調(diào)整，磨機投料量230t/h時，對應(yīng)的操作壓力分別為：有桿腔壓力11.5MPa，無桿腔壓力2.7MPa，蓄能器壓力分別為7MPa、1.5MPa，液壓系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

4.2 風(fēng)溫和風(fēng)壓

風(fēng)溫和風(fēng)壓是保證磨機穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化是系統(tǒng)優(yōu)化的保證。該磨機穩(wěn)定運行時，入口溫度控制在200～240℃之間，入口壓力-550Pa左右，磨機出口溫度85～90℃左右，出磨負(fù)壓-3 200～-3 400Pa左右，磨內(nèi)壓差為2 650～2 850Pa左右。

4.3 成品產(chǎn)量和質(zhì)量

磨機設(shè)計產(chǎn)量為195t/h，現(xiàn)場磨機穩(wěn)定運行時的產(chǎn)量為210t/h，成品水分0.4%左右，比表面積為460～480m2/kg，通過調(diào)整選粉機轉(zhuǎn)速可以靈活調(diào)整成品比表面積，生產(chǎn)不同品種的礦渣微粉。

4.4 磨內(nèi)噴水

由于礦渣粉磨的特殊性，往往需要在磨內(nèi)噴水來穩(wěn)定料層，國內(nèi)外許多磨機廠商都配置了噴水裝置。該項目TRMS60.3輥磨可以在不噴水情況下正常運轉(zhuǎn)，大大降低了熱耗，也符合國家節(jié)能減排的政策。

4.5 磨機振動和料層

磨機運行正常穩(wěn)定，垂直振動和水平振動值在1mm/s以下，現(xiàn)場基本感覺不到磨機的振動，有利于延長設(shè)備使用壽命，能有效提高磨機的粉磨效率，降低磨機主電機的電流，料層厚度基本穩(wěn)定在30mm，波動很小，這是保證磨機穩(wěn)定的先決條件。

4.6 外循環(huán)排渣

TRMS礦渣輥磨采用閉路系統(tǒng)，一定量的粗粉通過外排閥送出磨外，經(jīng)皮帶輸送和斗式提升機重新送入磨內(nèi)，降低了風(fēng)機的負(fù)荷和磨內(nèi)壓差，達到了節(jié)能的目的。同時有利于清除物料內(nèi)的鐵粉，延長耐磨件的壽命。

磨機運轉(zhuǎn)時，有一定量的外排料是正常的，當(dāng)外排料較大時，料層厚度波動較大，容易引起振動，斗式提升機的電流在22～24A之間，此時磨機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。當(dāng)斗式提升機電流＞28A時，外排較大，磨機內(nèi)部平衡被打破，需要及時調(diào)整參數(shù)。

4.7 磨機電耗

磨機調(diào)試階段，對磨機的本體電耗、風(fēng)機電耗進行了統(tǒng)計，生產(chǎn)比表面積＞470m2/kg的礦粉，系統(tǒng)綜合電耗為32.5kWh/t，其中磨機本體電耗為27.5kWh/t，風(fēng)機電耗5kWh/t，電耗指標(biāo)達到國際先進水平（表4）。

表4 TRMS60.3電耗統(tǒng)計，kWh/t

4.8 存在的問題

粉磨系統(tǒng)基本達到設(shè)計要求，產(chǎn)量、電耗及成品質(zhì)量均符合合同要求，但也存在一些問題：外排皮帶未加裝收塵裝置，揚塵較大；喂料坑未設(shè)置檢修平臺，人工檢修較為不便；入磨熱風(fēng)管下方未加支撐，磨機運行時會隨磨機振動而抖動；在線監(jiān)測系統(tǒng)郵件中轉(zhuǎn)站偶爾會發(fā)生郵件堵塞情況，影響數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取?/p>

5 結(jié)語

TRMS60.3輥磨是目前國內(nèi)裝機功率最大的立式礦渣輥磨，其裝機功率達到了6 300kW。廣西防城港源盛二線TRMS60.3礦渣輥磨順利投產(chǎn)，各項技術(shù)指標(biāo)均超過了設(shè)計值，標(biāo)志著中材裝備集團有限公司大型礦渣輥磨國產(chǎn)化繼TRMS43和TRMS56之后取得又一巨大成功。隨著國家節(jié)能減排和低碳政策的深入執(zhí)行，礦渣輥磨必將得到廣泛應(yīng)用。

[1]王仲春，李德宇.礦渣高細(xì)粉磨技術(shù)[J].水泥技術(shù)，2001，（4）.

[2]柴星騰，聶文海.礦渣粉磨技術(shù)進展[J].中國建材報，2006.

[3]王仲春，曾榮.加速水泥和高細(xì)礦渣輥磨過場開發(fā)（上）[J].中國水泥，2003.■

TQ172.632.5

A

1001-6171（2017）01-0034-06

中材裝備集團有限公司，天津300400；

2016-06-16；編輯：孫娟