TRMS43.4矿渣辊磨的特点及应用

2014-03-08石光刘箴赵剑波王庆利彭凌云

水泥技术 2014年2期

关键词：选粉辊磨磨辊

石光，刘箴，赵剑波，王庆利，彭凌云

TRMS43.4矿渣辊磨的特点及应用

Characteristic and Application of TRMS43.4 Slag Roller Mill

石光，刘箴，赵剑波，王庆利，彭凌云

本文详细论述了TRMS型矿渣辊磨的技术特点，并简单介绍了矿渣粉磨工艺流程。TRMS43.4矿渣辊磨在天津钢宏建材有限公司年产60万吨矿粉生产线中的使用情况，验证了该磨机的运行参数和性能指标。

辊磨；矿渣；工艺流程；经济效益

1TRMS43.4矿渣辊磨的技术特点

TRMS43.4矿渣辊磨采用了多项先进技术，包括新型高效笼式选粉技术、喂料防堵技术、料床整理技术和磨辊密封新型结构等。其技术特点可以总结如下：

（1）具有自动抬辊、落辊功能，可以实现空载启动。

（2）磨辊可以实现同时加压或分别加压。

（3）磨辊密封采用新型结构形式。

（4）配有翻辊装置，可将磨辊翻出磨外，便于检修。

（5）磨机密封好，漏风系数低。

（6）机械限位和电气限位有效保护设备安全。

（7）采用部分物料外循环系统，可大幅度降低系统的通风电耗。

（8）高效动态笼式选粉机选粉效率高，调节细度灵敏。

（9）主机配有辅助传动装置，方便检修。

（10）实现干湿料分开，防止下料管堵塞。

TRMS43.4矿渣立式辊磨由传动装置、磨盘装置、磨辊装置、摇臂装置、机架、进风道、中壳体、分离器、操作平台、加压装置、翻辊装置、润滑系统等部件组成。

磨机的工作原理为：物料通过输送皮带，经过锁风装置沿着下料管落到磨盘中央，磨盘在驱动装置的带动下旋转，在离心力的作用下物料向外均匀分散、铺平，形成料床。磨辊在加压装置的作用下压在物料上面，并连续进行碾压；在磨盘边缘物料被甩出磨盘，一部分通过风环进入磨内的热气体将物料送入分离器进行分选；在此过程中物料与热气体进行充分的热交换，水分迅速蒸发；通过调节分离器转子的转速来控制成品细度，不合格的物料被送回至磨盘再次粉磨；另外一部分粗颗粒掉落下来，通过刮料装置送到磨外，再经输送和提升装置被重新送入磨内再进行粉磨，如此循环往复。图1为TRMS43.4矿渣辊磨结构示意图。

2TRMS43.4矿渣辊磨系统的工艺流程

2.1 系统工艺流程

原料矿渣储存于露天堆厂中，由抓斗送入喂料仓，经计量皮带秤、皮带输送机、锁风阀装置、喂料溜管落到磨盘上，恒速旋转的磨盘借助于离心力将矿渣向外均匀分散，形成一定厚度的料床，物料在进入粉磨区域前先进行预压实、排气，同时料床上的物料受到磨辊的挤压而被粉碎。颗粒较细的物料在磨盘边缘处被从风环进入的热气体带起并进入到选粉机中进行分选（动静态组合式高效选粉机能有效调节矿渣微粉细度，产品比表面积可控制在4000～5000cm2/g范围内），合格细粉被带入袋式收尘器收集作为成品，粗粉则返回到磨盘再次粉磨；大颗粒物料（包括铁渣）在风环处落入进风道，通过吐渣口进入外循环系统。在此过程中，物料与热气体进行了充分的热交换，水分被迅速蒸发，通过选粉机分选的合格细粉水分控制在＜0.5%。部分粉磨难度较大的大颗粒物料（包括铁渣）落入风环，通过吐渣口进入外循环系统，并经过除铁后再次进入辊磨与新喂物料一起粉磨。出收尘器的成品通过空气输送斜槽、提升机等设备送入到成品库中。

图1 TRMS型辊式磨结构示意图

系统中设计了三道除铁装置：计量秤后的第一条皮带上设有带式除铁器，经过两处转运点后的第三条皮带上设有另一台带式除铁器，物料循环系统中设有一台超精细除铁器，这三道除铁装置可以有效地除去矿渣中的铁质，降低设备的磨损。图2为TRMS43.4矿渣粉磨系统流程图。

2.2 系统主要设备及参数

TRMS43.4矿渣辊磨是根据料床粉磨的原理，通过磨辊、磨盘之间的相对运动研磨矿渣的机械设备装置，集粉碎、粉磨、烘干、选粉等工序于一体，结构紧凑。表1所示为天津钢宏建材有限公司的年产60万吨矿渣粉磨生产线的主要配置。

3TRMS43.4矿渣辊磨系统运行情况

矿渣辊磨系统的运行稳定性决定了矿渣微粉产量和质量的高低。主要影响辊磨系统稳定性的主要因素包括：入磨原料矿渣的粒度和水分，磨机的研磨压力，选粉机密封结构及转速，系统风温和风量，磨辊与磨盘、挡料圈的情况等。在实际应用中必须有效控制上述各因素，通过加强生产管理和不断探索，优化各参数。

3.1 原料矿渣特性、粒度和水分

天津钢宏建材有限公司的原料矿渣来源是天津钢铁厂炼铁后外排的水淬高炉矿渣，其中含有0.2%左右的铁渣及0.5%的直径3cm以上的大块炉渣，这些铁渣及炉渣如进入磨机会造成磨机的振动加大、料层不稳，进而影响粉磨的效果。在生产初期曾发生因振动过大引起磨机跳停，甚至磨辊辊套有大块剥落的现象。为排除矿渣中铁渣及大块炉渣对生产的影响，在皮带输送机上安装了两套皮带除铁器及一套振动筛，使入磨的矿渣颗粒直径＜3cm，避免了矿渣中含铁物料对生产的影响。表2所示为该厂矿渣微粉原料成分的全分析。

矿渣的含水量影响着生产操作参数的调整，我们通过磨内喷水装置喷水量的调节稳定料层、减小磨机的振动、提高粉磨效率。实际生产中入磨矿渣的含水量在10%左右时该磨机系统运行非常稳定，产量可以达到100t/h。

3.2 研磨压力

液气弹性系统通过磨辊将压力传递给物料，合适的压力是辊磨实现稳定料床粉磨的前提。如果压力过低，辊磨的产量下降，料床厚度增加，循环负荷增大；如果压力过高，主电机电流增大，料床变薄，磨机振动加大。TRMS43.4矿渣辊磨采用对四个磨辊分别加压的液压系统，一般情况下，有杆腔的油压设定值为12MPa（蓄能器充氮压力为7.5MPa），无杆腔的油压设定为2.5MPa（蓄能器充氮压力为1.5MPa）。加压油缸的这两个设定值能够保证液压系统的稳定和保压时间，并使料层稳定在25～35mm左右，减少磨机的振动，有效发挥磨机的粉磨效率。

图2 TRMS43.4矿渣粉磨系统流程简图

表1 系统主要设备参数

3.3 选粉机密封结构及转速

TRMS43.4矿渣辊磨的选粉机为笼式动态选粉机。粉磨系统运行时，粉磨后的物料在热风的带动下，成螺旋状气流被吸入选粉机进行分选。选粉机的密封情况及转速会影响矿渣微粉的产量和质量。矿渣微粉筛余控制的关键部位在转子上侧的密封结构，该处的密封结构为迷宫密封。当该部分结构磨损较大时，大量的粗颗粒矿渣微粉从该处通过，使产品的筛余值变大，甚至超过2%的规定值。所以该处的部件材料采用耐磨材料，防止密封结构因磨损而失去原有的功能。在生产时通过调整选粉机转速改变矿渣微粉的产品的细度。当产量增加时，应考虑适当提高选粉机的转速。如产量为90t/h时，系统风门开度65%，研磨压力11.5MPa的条件下，选粉机的转速一般在102r/min；当产量增加到100t/h时，系统风门开度75%，研磨压力12.5MPa的条件下，选粉机的转速调整至106r/min。在上述参数情况下，矿渣微粉产品的比表面积能控制在4200～4600cm2/g之间。

3.4 磨机风温和风量

磨机的风温包括入口热风温度和磨机出口温度。正常生产时，根据不同的投料量，磨机的入口风温控制在200～230℃之间，这个温度的热风能有效烘干成品粉。以热值3135kJ/ m3高炉煤气为燃料的燃气热风炉在正常生产情况下，煤气耗量控制在160～180m3/t之间。

磨机的出口温度是有效稳定生产的影响因素之一，一般控制在85～95℃之间。在喂料水分约10%、出磨温度85℃时仍然能够保证成品水分≤0.5%。从生产实际看，磨机的出口温度控制在88～93℃对生产非常有利。在这个温度区间，能有效稳定控制生产，可以调节投料量、喷水量及其他参数，保持磨内的动态平衡；能保证入除尘器的气体温度高于露点温度，防止除尘布袋结露，并能保证磨内的物料充分烘干。

磨机系统的通风量直接影响入库矿渣微粉成品颗粒的粗细。风量过大，会使矿渣粉的较粗颗粒被带起，使流体中的含尘浓度增加，产品比表面积变小，磨内压差增大；风量过小，会降低产量，产品比表面积变大，回料量增加。磨机系统的通风量的大小由主风机的风门开度决定。主风机风门开度应根据投料量的大小来相应调整。在正常生产时，现场测定袋式收尘器出口的风量结果为：温度85℃，气体压力-4300Pa，工况风量306000m3/h，标况风量216000m3（标）/h。考虑到袋收尘器的漏风因素，出磨气体的风量在290000m3/h左右，压力在-3600Pa左右。

3.5 料层厚度与挡料圈高度

磨辊与磨盘、挡料圈的几何尺寸、相对位置及耐磨层的材质直接影响了料层的稳定及粉磨的效率。TRMS43.4辊磨的磨辊与磨盘的间隙控制在12mm左右，挡料圈与磨辊大端的间隙控制在30mm左右。磨机稳定运行时料层的厚度在25～35mm之间，如果料层太薄，＜15mm时磨机会振动剧烈，料层太厚磨机也会振动，而且会增加主电机负荷，降低粉磨效率。挡料圈的高度控制在200～215mm之间，挡料圈过高会导致料层变厚，降低粉磨效率，增加排铁的难度；挡料圈过低会增加回料量，难以提高产量。

表2 矿渣微粉原料成分组成，%

4结论

辊磨是集机械、液压、电气自动化为一体的设备，其操作相对于其他设备要复杂得多，每台新的辊磨投产后都需要一段时间的调整。天津钢宏建材有限公司使用的TRMS43.4矿渣辊磨自2012年3月投产以来，经过一年多的生产实践，其生产的矿渣粉在实验室进行了检测，各项性能指标均达到并超过了“用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉（GB/ T18046-2000）”国家标准中S95级矿渣粉的技术要求，如表3所示。