TRMSTRMS60.3大型矿渣辊磨的开发及应用

TRMSTRMS60.3大型矿渣辊磨的开发及应用

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

马会来，秦景平，孔令洋，籍瀚渊

本文详细介绍了TRMS60.3矿渣辊磨设计开发的国内外背景及开发过程，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，通过介绍TRMS60.3矿渣辊磨在广西防城港源盛有限公司的使用情况，分析了该辊磨的运行参数和性能指标。

辊磨；矿渣；料床粉磨

1 概述

我国是一个钢铁大国，矿渣资源丰富。矿渣产量约占钢产量的30%。“十一五”期间，中国粗钢产量每年均居全球榜首，且占全球比重不断增大。统计显示，2014年中国粗钢产量达8.2亿吨。矿渣具有诸多良好特性，经超细粉磨后的矿渣微粉可以用来制备多种高抗磨、抗腐蚀、高强度的特种水泥。也正因为如此，矿渣早已作为一种不可多得的资源，被单独粉磨加工应用。所以，粉磨工艺和设备就成了矿渣微粉生产的关键。

早在1980年，辊磨就开始应用于粉磨矿渣，由于其具有节能效果明显、系统简单、维护方便等优点，因而辊磨迅速取代了球磨机，成为粉磨矿渣的主要设备。20世纪70年代末以来，天津水泥工业设计研究院有限公司一直致力于辊磨的研发，2003年，专门成立了以辊磨为主要研发对象的天津仕名粉体技术装备有限公司（现为中材（天津）粉体技术装备有限公司）。2005年粉体公司推出国产首台矿渣辊磨（TRMS32.3矿渣辊磨），年产30万吨，并完成省级技术鉴定，各项指标达到了同类产品的国际先进水平；2008年开发出的国内首台大型生料辊磨被辽宁富山5 000t/d水泥熟料生产线采用，结束了大型生料辊磨被进口产品垄断的局面；2010年，由粉体公司自主开发的TRMK45.4水泥磨成功应用在越南福山二线，成为首台应用于水泥熟料粉磨的大型国产辊磨；2010年12月18日，广西鱼峰技改项目中采用的TRMS43.4矿渣辊磨顺利投产，各项指标均超过设计值；2014年5月，潍钢TRMKS56.4水泥矿渣辊磨顺利投产；2014年6月，邯郸金隅TRMS56.3矿渣辊磨顺利投产运行；2014年10月，广西防城港源盛年产120万吨矿渣生产线顺利投产，该项目采用TRMS60.3大型矿渣辊磨，装机功率达到6 300kW，为目前国内装机功率最大的矿渣辊磨。目前，粉体公司的矿渣辊磨已推出系列产品，累计售出达200余台，可以满足年产30～120万吨矿渣粉生产的要求。

图1 矿渣粉磨系统流程示意图

2 矿渣粉磨系统

2.1 工艺系统

图1为典型的矿渣粉磨系统图，整个系统由原料计量和输送系统、粉磨系统、外循环系统、成品收集系统、成品储存和放散系统、烘干系统等部分组成。

原料计量和输送系统包括输送皮带、储存仓、皮带秤、除铁器、振动筛等设备，负责原料的重量计量和输送功能。粉磨系统包括磨机本体、锁风装置、磨辊加压系统、润滑系统等，负责物料的粉磨。外循环系统包括提升机、输送皮带、除铁器、螺旋输送器、回转下料器等，负责将粗粉重新送回磨内进行粉磨。成品收集系统包括布袋收尘器、输送斜槽、斜槽风机等，负责收集磨机分选的成品。成品储存和放散系统包括提升机、输送斜槽、斜槽风机、收尘器等，负责储存成品和实现发货放散功能。烘干系统包括进风管道、循环风管道、供热装置、阀门等，负责为整个系统提供风能和热量，进行物料的输送和烘干。

表1列出了TRMS60.3矿渣粉磨系统的主机配置情况。

表1 TRMS60.3矿渣粉磨系统主机配置

2.2 辊磨设备

TRMS矿渣辊磨本体由传动装置、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（见图2）。

2.2.1 辊磨的工作原理

物料通过输送皮带，经过锁风装置沿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对物料进行连续碾压，磨盘边缘的物料被甩出磨盘。在风环处，进入磨内的热气体将粉磨的物料送入分离器进行分选，在此过程中物料与热气体进行了充分的热交换，水分迅速被蒸发，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，通过刮料装置送出磨外，再通过输送和提升装置重新送入磨内进行粉磨，如此循环往复。

图2 TRMS型矿渣辊磨三维模型

2.2.2 TRMS型矿渣辊磨的特点

目前，粉体公司TRMS型矿渣辊磨已经实现了系列化，产品涵盖30～120万吨/年各种规格，其技术特点总结如下：

（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）有辅助传动装置，方便检修。

（4）磨机密封好，漏风系数低。

（5）电气限位和机械限位有效保护设备安全。

（6）高效分离器选粉效率高，调节细度灵敏。

（7）配有翻辊装置，可将磨辊翻出磨外，便于检修。

（8）采用部分物料外循环系统，可大幅度降低系统的通风电耗。

（9）预压排气结构有利于料床的稳定，降低振动。

（10）适应不同物料，水泥熟料和矿渣可以实现零间隔转换。

（11）采用大型螺旋喂料装置与回转下料器配合使用，可实现干湿料分开，防止下料堵塞。

（12）配备远程在线监测及故障诊断系统，可对辊磨的主减速机和磨辊、分离器的轴承进行实时监测，便于维护和备件管理。

3 TRMS60.3矿渣辊磨的开发

3.1 有限元分析

粉体公司在设备开发过程中对磨盘的热应力、主体结构强度、液压加压系统、磨盘磨辊的耐磨性和整机的可靠性等问题进行了重点研究。

磨盘和下摇臂作为压力传递的关键部件，其受力情况、应力分布、安全系数等参数在辊磨设计中非常重要，为了确保摇臂结构的可靠性，有必要进行应力分析。

经过反复校验，关键部件的强度完全满足强度设计要求，同时保证了设计结构的合理性，有效降低了设备的重量，使得设备更加优化。

图3～图6分别为辊磨关键部件的有限元分析结果。

3.2 模块化设计

机械产品的模块化设计是工业发达国家近20年一直采用的一种先进的机械产品设计方法，它将系统根据功能分解为若干模块。通过模块的不同组合得到不同品种和不同规格的产品。TRMS型矿渣辊磨已经系列化，并且磨机设计采用模块化设计，相近规格磨机的磨盘与磨辊可以实现互换。相同磨盘可以搭配不同直径和数量的磨辊。客户可以根据自己的需要定制个性化的设备，同时无需担心备件问题。TRMS型矿渣辊磨系列见表2。

图3 上摇臂有限元分析

图4 下摇臂有限元分析

图5 磨盘有限元分析

图6 辊轴有限元分析

4 运行参数

2014年10月，广西防城港源盛矿粉有限公司的120万吨矿渣粉磨生产线开始系统调试。不仅一次投料成功，而且在不到半个月的时间内即达产达标，各项指标均达到了同类产品的国际先进水平。调试期间磨机的运转参数见表3。

表2 TRMS矿渣辊磨系列

表3 TRMS60.3矿渣辊磨运行参数统计

下文将对调试过程中的运行参数和存在问题作简单介绍。

4.1 工作压力

工作压力根据磨机产量和比表面积的要求进行调整，磨机投料量230t/h时，对应的操作压力分别为：有杆腔压力11.5MPa，无杆腔压力2.7MPa，蓄能器压力分别为7MPa、1.5MPa，液压系统运行平稳。

4.2 风温和风压

风温和风压是保证磨机稳定运行和产品质量的重要参数，风系统的优化是系统优化的保证。该磨机稳定运行时，入口温度控制在200～240℃之间，入口压力-550Pa左右，磨机出口温度85～90℃左右，出磨负压-3 200～-3 400Pa左右，磨内压差为2 650～2 850Pa左右。

4.3 成品产量和质量

磨机设计产量为195t/h，现场磨机稳定运行时的产量为210t/h，成品水分0.4%左右，比表面积为460～480m2/kg，通过调整选粉机转速可以灵活调整成品比表面积，生产不同品种的矿渣微粉。

4.4 磨内喷水

由于矿渣粉磨的特殊性，往往需要在磨内喷水来稳定料层，国内外许多磨机厂商都配置了喷水装置。该项目TRMS60.3辊磨可以在不喷水情况下正常运转，大大降低了热耗，也符合国家节能减排的政策。

4.5 磨机振动和料层

磨机运行正常稳定，垂直振动和水平振动值在1mm/s以下，现场基本感觉不到磨机的振动，有利于延长设备使用寿命，能有效提高磨机的粉磨效率，降低磨机主电机的电流，料层厚度基本稳定在30mm，波动很小，这是保证磨机稳定的先决条件。

4.6 外循环排渣

TRMS矿渣辊磨采用闭路系统，一定量的粗粉通过外排阀送出磨外，经皮带输送和斗式提升机重新送入磨内，降低了风机的负荷和磨内压差，达到了节能的目的。同时有利于清除物料内的铁粉，延长耐磨件的寿命。

磨机运转时，有一定量的外排料是正常的，当外排料较大时，料层厚度波动较大，容易引起振动，斗式提升机的电流在22～24A之间，此时磨机运转稳定。当斗式提升机电流＞28A时，外排较大，磨机内部平衡被打破，需要及时调整参数。

4.7 磨机电耗

磨机调试阶段，对磨机的本体电耗、风机电耗进行了统计，生产比表面积＞470m2/kg的矿粉，系统综合电耗为32.5kWh/t，其中磨机本体电耗为27.5kWh/t，风机电耗5kWh/t，电耗指标达到国际先进水平（表4）。

表4 TRMS60.3电耗统计，kWh/t

4.8 存在的问题

粉磨系统基本达到设计要求，产量、电耗及成品质量均符合合同要求，但也存在一些问题：外排皮带未加装收尘装置，扬尘较大；喂料坑未设置检修平台，人工检修较为不便；入磨热风管下方未加支撑，磨机运行时会随磨机振动而抖动；在线监测系统邮件中转站偶尔会发生邮件堵塞情况，影响数据的传输等。

5 结语

TRMS60.3辊磨是目前国内装机功率最大的立式矿渣辊磨，其装机功率达到了6 300kW。广西防城港源盛二线TRMS60.3矿渣辊磨顺利投产，各项技术指标均超过了设计值，标志着中材装备集团有限公司大型矿渣辊磨国产化继TRMS43和TRMS56之后取得又一巨大成功。随着国家节能减排和低碳政策的深入执行，矿渣辊磨必将得到广泛应用。

[1]王仲春，李德宇.矿渣高细粉磨技术[J].水泥技术，2001，（4）.

[2]柴星腾，聂文海.矿渣粉磨技术进展[J].中国建材报，2006.

[3]王仲春，曾荣.加速水泥和高细矿渣辊磨过场开发（上）[J].中国水泥，2003.■

TQ172.632.5

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1001-6171（2017）01-0034-06

中材装备集团有限公司，天津300400；

2016-06-16；编辑：孙娟