鐘鴿荘，張明劍，陳克武

（廣東韶鋼松山股份有限公司設(shè)備管理部，廣東深圳 518100）

1 概述

高爐噴煤輔助冶煉是現(xiàn)代高爐生產(chǎn)采用的常規(guī)技術(shù)手段，是高爐爐況調(diào)節(jié)不可或缺的重要手段之一。大型高爐采用大噴煤操作來(lái)降低焦炭的使用量，降低煉鐵成本。高爐噴吹料可以是重油、煤粉、粒煤或天然氣，其中，煤粉噴吹受到各國(guó)或地區(qū)的重視。這項(xiàng)技術(shù)在近幾十年中進(jìn)步明顯，在煉鐵工藝中，得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

韶鋼6號(hào)高爐爐容（2002年）設(shè)計(jì)750m3，日產(chǎn)鐵約2000t，煤比120kg/t，小時(shí)噴煤量約10t。HP863型碗式磨煤機(jī)設(shè)計(jì)電子給煤機(jī)下煤量可達(dá)21t，改造前磨煤機(jī)產(chǎn)煤量約17t/h，完全滿足高爐的生產(chǎn)需求。2014年，6號(hào)高爐大修擴(kuò)容改造，設(shè)計(jì)爐容1050m3，日產(chǎn)鐵約3300t，煤比145kg/t，小時(shí)噴煤量約20t，磨煤機(jī)產(chǎn)煤量無(wú)法滿足，制約著高爐的生產(chǎn)，鐵成本上升嚴(yán)重。為此需對(duì)磨煤制粉系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，在給煤量不變的情況下，提高磨煤機(jī)的生產(chǎn)效率和磨煤機(jī)的產(chǎn)量。這就要求對(duì)磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，達(dá)到提高產(chǎn)煤量的效果，從而滿足高爐的生產(chǎn)，降低鐵成本。

2 磨煤機(jī)的構(gòu)造及工作原理

為提高中速磨煤機(jī)的產(chǎn)量，減少石子煤量，提高工作效率，首先要了解磨煤機(jī)的構(gòu)造及工作原理，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以達(dá)到提升產(chǎn)量的目的。

HP863型碗式磨煤機(jī)主要組成：下煤管、排放閥與出粉裝置、旋轉(zhuǎn)分離器、倒錐體、葉片裝置、彈簧加載系統(tǒng)、磨輥裝置、磨碗和葉輪裝置、側(cè)機(jī)體裝置、刮板裝置、密封裝置、驅(qū)動(dòng)減速箱、潤(rùn)滑油站、電機(jī)、氣封系統(tǒng)和壓差檢測(cè)裝置等。

碗式磨煤機(jī)工作原理：電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，原煤（顆粒≤38mm）經(jīng)由給煤機(jī)的給煤管下到磨碗上，熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)。隨著磨盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下，物料往磨盤邊緣移動(dòng)，在磨盤上受到磨輥的碾壓而粉碎。粉碎后的物料在磨盤邊緣被風(fēng)環(huán)高速氣流帶起，大顆粒落到磨盤上重新研磨（被空氣攜帶的煤粉經(jīng)三次分離后進(jìn)入煤粉收集器內(nèi)），氣流中的物料經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)分離器，粗顆粒從錐斗落到磨盤重新研磨，合格的細(xì)粉隨氣流一起，通過(guò)收集裝置，即為成品。物料中的水分在與熱氣流的接觸過(guò)程中被烘干，通過(guò)調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度，滿足不同的濕度要求，達(dá)到高爐噴吹所需水分。同時(shí)通過(guò)調(diào)整分離器，煤粉可達(dá)到不同要求的粗細(xì)度，如圖1所示。

圖1 HP863碗式磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖及內(nèi)部風(fēng)粉流程

3 現(xiàn)狀分析

改進(jìn)前磨煤機(jī)磨輥套的使用壽命約6～8個(gè)月，襯板使用壽命約3～4個(gè)月，磨煤機(jī)定修周期約3～5個(gè)月，磨煤機(jī)出粉量少、石子煤多、制粉能力差、運(yùn)行效率低下。影響中速磨煤機(jī)產(chǎn)量及運(yùn)行效率、石子煤量、定修周期短的因素主要有：磨煤機(jī)一次風(fēng)風(fēng)量及風(fēng)速、原煤的質(zhì)量（可磨性）、磨煤機(jī)入口溫度、排粉風(fēng)量、磨輥裝置的彈簧加載力、磨輥套同磨碗襯板的接觸面積等。

近年，韶鋼原煤主要使用神華煤，原煤的質(zhì)量較為穩(wěn)定。磨機(jī)的入口溫度需維持在300℃以下，無(wú)法通過(guò)升溫來(lái)達(dá)到提產(chǎn)的目的；煤粉風(fēng)機(jī)的風(fēng)量50000m3/h，風(fēng)門全開，也無(wú)法通過(guò)加大風(fēng)量來(lái)達(dá)到提產(chǎn)的目的；HP863型碗式磨煤機(jī)是通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧加載裝置的加載力，調(diào)整磨輥套與磨碗襯板的間隙，達(dá)到有效碾磨的目的，為確保磨煤機(jī)整機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定，減少振動(dòng)，彈簧加載力不能無(wú)限加大，需設(shè)定在一個(gè)穩(wěn)定的范圍值內(nèi)。因此，無(wú)法通過(guò)調(diào)整磨輥裝置的彈簧加載力達(dá)到大幅提升產(chǎn)量的目的。

原磨煤機(jī)的磨輥套和磨碗襯板均為平面型，磨輥套與磨碗襯板的接觸是直線接觸，襯板長(zhǎng)度約480mm，磨輥套同襯板間接觸面積約為60%，如圖2所示，襯板及輥套壽命短、出粉率低。而韶鋼8號(hào)高爐中速磨煤機(jī)磨輥套及襯板采用圓弧結(jié)構(gòu)，如圖3所示，接觸面積較大，可達(dá)約80%以上。6號(hào)高爐中速磨煤機(jī)生產(chǎn)效率較低，在原設(shè)備不動(dòng)的情況下通過(guò)改進(jìn)磨輥套及襯板的結(jié)構(gòu)，提升磨煤機(jī)的生產(chǎn)效率，提高設(shè)備的壽命，增加產(chǎn)量，滿足高爐生產(chǎn)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖2 韶鋼6號(hào)高爐磨煤機(jī)輥套及襯板結(jié)構(gòu)

圖3 韶鋼8號(hào)高爐磨煤機(jī)輥套及襯板結(jié)構(gòu)

磨煤機(jī)石子煤通過(guò)風(fēng)環(huán)落入石子煤室，一次風(fēng)經(jīng)風(fēng)環(huán)由下而上進(jìn)入磨煤機(jī)研磨區(qū)，風(fēng)環(huán)上部流向相反的熱風(fēng)同下落的石子煤產(chǎn)生激烈碰撞，將密度較小的煤粒托住或吹起，同時(shí)細(xì)煤通過(guò)分離器進(jìn)入煤粉管道。因此，合理設(shè)定葉輪風(fēng)環(huán)處的過(guò)流風(fēng)速是確保磨煤機(jī)石子煤分選效率的最佳方式，如圖1所示。且磨煤機(jī)原葉輪裝置在使用過(guò)程中頻繁出現(xiàn)節(jié)流環(huán)磨損脫落，葉輪側(cè)板磨損減薄較快，造成磨煤機(jī)一次風(fēng)風(fēng)速降低，繼而導(dǎo)致磨煤機(jī)石子煤瞬間增大。為減少石子煤量，提高產(chǎn)量，需對(duì)磨煤機(jī)葉輪裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，改變?nèi)~輪裝置的結(jié)構(gòu)，提高葉輪裝置的壽命，方能保證風(fēng)環(huán)處的過(guò)流風(fēng)速穩(wěn)定合理，確保風(fēng)環(huán)風(fēng)速在合理值內(nèi)，從而減少石子煤的排量，節(jié)約成本。

4 改進(jìn)方案及實(shí)施效果

4.1 改進(jìn)方案

針對(duì)6號(hào)高爐磨煤機(jī)產(chǎn)量低、石子煤多、檢修周期短、生產(chǎn)效率低下，無(wú)法滿足高爐生產(chǎn)的問(wèn)題，對(duì)磨煤機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，主要針對(duì)磨輥套及襯板等進(jìn)行改進(jìn)。

（1）將磨煤機(jī)輥套由錐形結(jié)構(gòu)改為曲面型（球形）結(jié)構(gòu)，將襯板由平面型改為槽式球形磨碗型，如圖4、圖5所示。

圖4 6號(hào)高爐磨煤機(jī)襯板結(jié)構(gòu)

圖5 6號(hào)高爐磨煤機(jī)輥套結(jié)構(gòu)

（2）對(duì)磨煤機(jī)葉輪裝置進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，將葉輪裝置節(jié)流環(huán)的寬度由原來(lái)的50mm改為70mm，減少風(fēng)環(huán)過(guò)流面積，提高過(guò)流風(fēng)速至合理的風(fēng)速值。同時(shí)空氣節(jié)流環(huán)材料選用16Mn、厚度18mm、均分成6塊，對(duì)葉輪裝置的內(nèi)側(cè)側(cè)板貼邊滿焊，確保節(jié)流環(huán)在生產(chǎn)使用時(shí)不會(huì)脫落，同時(shí)減少一次風(fēng)對(duì)葉輪裝置側(cè)板的沖刷、磨損。調(diào)節(jié)葉輪裝置外側(cè)可調(diào)板間隙，由原來(lái)的間隙20～25mm調(diào)整至8～10mm，減少一次風(fēng)的泄漏。

4.2 實(shí)施效果

通過(guò)改進(jìn)，增大了磨煤機(jī)輥套同襯板的接觸面積，解決了磨煤機(jī)工作時(shí)磨輥容易打滑現(xiàn)象，即便磨輥套及襯板在磨損的情況下，仍然可以保持較大面積的接觸，煤粉研磨更充分，提高了制粉能力，磨煤機(jī)的出粉率明顯提升，減少了石子煤量，滿足高爐大噴煤的需求，節(jié)約了成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)葉輪裝置的改進(jìn)，減少一次風(fēng)的泄漏，穩(wěn)定過(guò)流風(fēng)速，減少石子煤量及降低石子煤的熱值，石子煤的排放量由原來(lái)的約1.2～1.5t/d降至約0.7～0.8t/d，大大地節(jié)約成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

改進(jìn)后，6號(hào)高爐磨煤機(jī)每小時(shí)產(chǎn)量由原來(lái)的約17t上升至21t，高爐煤比由約120kg/t鐵上升至約145kg/t鐵，有效地降低高爐鐵成本。磨輥套使用壽命由原來(lái)的6～8個(gè)月提升至12～16個(gè)月，襯板的使用壽命由3～4個(gè)月提升至6～8個(gè)月，葉輪裝置的使用壽命由6～9個(gè)月提升至18個(gè)月左右，有效地延長(zhǎng)了磨煤機(jī)的定（檢）修周期。改進(jìn)后的6號(hào)高爐磨煤機(jī)葉輪裝置如圖6所示。

圖6 6號(hào)高爐磨煤機(jī)葉輪裝置

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)韶鋼6號(hào)高爐磨煤機(jī)磨輥套、襯板、葉輪裝置等零部件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)化，有效提高了磨煤機(jī)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，提高了磨煤機(jī)的煤粉制備能力，對(duì)韶鋼6號(hào)高爐煤比的提高起到了決定性作用，有效地降低了鐵成本、減少了設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了良好效果。