一种小型高压锤－磨煤粉机的设计

江 旭，熊良正

（武汉工程大学机电学院，湖北 武汉430073）

室燃是将0.050～0.070mm的煤粉由压缩空气带动喷入炉内实现煤的悬浮燃烧，其优点是：

1）煤的燃尽率比层燃高，因为层燃中20～30 mm的块煤烧透率绝比不上粒度0.1mm以下的煤粉，故节能效果十分显著.

2）能大量使用劣质煤和碎煤，因为劣质煤粉在炉内可以充分燃烧，而碎煤对磨煤机更为有利.

3）减轻劳动强度，容易实现燃烧过程的自动控制［1］.

煤粉燃烧的污染问题比炉排层燃严重，如果加上除尘装置、采用液排渣旋风烧嘴，该问题是可以解决的.采用磨煤机实现煤的悬浮燃烧是一条节能降耗的好途径.中小型风扇磨煤机在不少新领域（如珍珠岩焙烧、陶瓷焙烧等）使用效果显著，但是目前小型磨煤机的性能还不够理想，从而影响使用.有些领域、工况要求磨机出口压力在0.029～0.039MPa，液排渣旋风烧嘴也有类似的要求，但一般小型风扇磨煤机、锤式磨煤机出口压力在0.022MPa左右，这决定了磨煤机安装位置离加热炉等不能太远，否则会由于压力不够影响机器的正常使用.故需要设计一种出口压力高的磨煤机.

1 小型高压锤－磨煤粉机煤粉的制备过程

新设计的小型高压锤－磨煤粉机实际上是将锤式磨煤机的多级锤式叶轮简化成一级，把输送煤粉的风扇改为风扇磨煤机特有的叶轮，也可以理解为在风扇磨煤机前加一个锤式叶轮.实际上锤式磨煤机的风扇也有一定的破碎功能，其结构类似一般风机的风扇，产生的风压低，风扇本身磨损很快.而风扇磨煤机的叶轮同时具备破碎、研磨和鼓风能力，用铸钢作叶轮的前后盘及固定板，该机叶轮及壳体上装有厚度达20mm以上的耐磨冲击板，产生的风压较高，耐磨性能较好，用它可将煤块磨到0.075mm或更细的粒度.冲击板材质选ZGMn13或超高锰铸钢［2］，不仅寿命长，结构上也便于更换维修.煤粉的制备过程示意如图1所示.

图1 煤粉制备的工艺过程

2 小型高压锤－磨煤粉机的结构特点

提高磨煤机输出两相流的风压是设计的主要目标，依据理论分析与实际经验，风压的大小主要取决于叶轮的圆周速度、叶轮的宽度，叶片的倾角、叶片的数量、进风口的形状等因素.小型风扇磨圆周速度都在60～70m／s左右，比较合理的圆周速度是80 m／s.按此要求设计叶轮转速和直径，转速取二级电机转速2 950r／min，算出叶轮的直径＝525mm.此直径与磨机的出力300kg／h相适应.为了提高风压，把原来略后倾的冲击板改成径向布置.叶轮的前后盘间距（即整个叶轮的厚度尺寸）适当缩小以减少风量.机壳磨腔设计为逐步扩大的蜗旋线结构，形状和传统的风扇磨焊接内腔相似.这种结构在制造上并不麻烦，而明显的效果是从叶轮圆周甩出的的两相流是在一个比较均匀扩张的通道内流动，有利于压力的提高.叶轮周围的机壳磨腔设计了特有的嵌入槽，将宽度为50mm的小块衬瓦嵌入槽内，解决了大块弧形衬板与外壳难以贴合的问题，也不必在外壳上用螺钉固定衬瓦，从而避免漏粉.

设计中取消了传统风扇磨煤机叶轮后盘面上的风筋.风筋的作用是产生负压，使主轴与机壳处的环形缝隙处不致漏粉，风筋在使用中容易磨损，从而造成中途漏粉.根据经验和有关资料［3］，新设计采用了3个措施解决漏粉及轴承座漏油问题：一是在叶轮后盘近轴处开6个20mm的通孔，把环形缝隙区与叶轮的负压区连通，笔者把这种孔称为负压孔.二是在主轴与机壳之间安装带骨架的Y形橡胶密封圈.三是设计了能在轴承座与机壳之间压以石棉绳密封的缝隙.实践表明这样设计对解决磨机漏粉、漏油是行之有效的.

出粉口设计为向上方向，且采用较大的出口法兰，以便在法兰上支承分离器.经过分离器的粗粉返回磨腔入磨管道上设有预热空气的进口，以烘干入磨煤块.而锺式磨煤机没有这种功能.由于有两级破碎，新设计的供煤机采用较大的的螺旋，允许粒度40mm的煤块入磨，采用直流电机驱动，可以实现供煤量的无级调节（图2）.

3 小型高压锤－磨煤粉机主要性能

小型高压锤－磨煤粉机主要性能指标如下：产量（出力）300kg／h；全风压（闭出口压力）＞0.029 MPa；主轴转速2 950r／min；锤式叶轮直径＝500mm；风扇式叶轮直径＝525mm；风扇叶轮线速度80m／s； 主电机Y160L－4 （15 kW、1 470r／min）；供煤螺旋直径与螺距＝145 mm、P＝72mm；螺旋最大转速8.5r／min；供煤电机Z2－12（0.6kW）.

图2 小型高压锤－磨煤粉机主要结构

4 结论

设计的样机通过了制造、安装、运行的检验，实测数据表明：

1）闭口压力达到0.036MPa，而原预计是0.029MPa.

2）测试时，出力达到600kg／h时主机也未超过额定电流（30A）.

3）在没有设分离器情况下，用孔径0.075mm的排气网布测试出口煤粉，煤粉粒度0.075mm过筛量达88.5%，超过现有的各种小型磨煤机.

4）结构紧奏，体积小，自重也小.

叶轮负压孔效果较明显，防尘环板处的负压达－0.012MPa.这种结构若推广到FM型风扇磨煤机的叶轮上，对解决漏粉、改善磨煤机的周围环境应该有借鉴意义.表1是小型高压锤－磨煤粉机与锤式磨煤机、风扇磨煤机的性能比较.总之新设计的小型高压锤－磨煤粉机的性能比预计的还要好些，可以满足煤粉出口压力在0.036MPa左右的需求，选用这种磨机也有利于简化整个工艺系统的布置.

表1 小型高压磨煤机与锤式磨煤机、风扇磨煤机的性能比较

［1］熊良正.小型风扇式磨煤机在珍珠岩生产中的应用［J］.节能，1996（4）：24—27.

［2］张敬澈.超高锰钢风扇磨煤机打击板的耐磨性［J］.水利电力机械，2003，25（4）：25—27.

［3］刘国强.消除风扇磨煤机串粉及漏油的方法［J］.中国电力，1997，30（5）：69—70.