水泥磨粗磨仓衬板的改进

2019-04-11宋家明

水泥技术 2019年2期

张辉，宋家明

水泥磨的运行效率直接关系到整条生产线的产出成本，研磨体与衬板的钢耗是影响水泥磨运行效率的重要因素之一。当衬板与研磨体严重磨损后，磨机出力能力大幅下降，从而增加了水泥生产的单位电耗。因此有效降低研磨体钢耗，延长衬板使用寿命对水泥生产尤为重要。

本文将以国内某水泥厂ϕ3.8m×13m水泥磨的设计为例，从衬板的形式设计、材料选择以及合理的研磨体级配等方面进行论述，希望对广大水泥磨用户有所启发。

1 衬板形式设计

该磨为圈流磨，设有两个磨仓，一仓为粗磨仓，二仓为细磨仓，中间设双层隔仓板。此规格水泥磨已在2 500～3 200t/d生产线中广泛应用。

此前，该磨机粗磨仓多使用波纹阶梯衬板，细磨仓多使用双阶梯分级衬板。波纹阶梯衬板的优点是，提升能力大，带球能力、破碎能力较强，粉碎研磨效果也比较好；缺点是，衬板抗磨损性能差，波纹被磨平后带球能力大大减弱。细磨仓双阶梯分级衬板的带球能力及钢球分级效果均较理想。因粗磨仓平均球径大，冲击较细磨仓更强，所以粗磨仓的衬板寿命普遍较短，一般为一年，有些水泥厂甚至达不到一年。针对此情况，我们决定，对粗磨仓的波纹阶梯衬板进行优化改进。

据反馈，波纹阶梯衬板在工作后期会出现规则的沟槽现象。《管磨机》一书中详细介绍了奥地利VOE-ALPINE公司开发的环沟衬板，我们决定在此基础上进行优化改进。因粗磨仓衬板需具备较大的提升能力，故我们拟采用环沟阶梯衬板。

一般情况下，衬板的长度及宽度都是标准的，即理论长度为314mm，衬板宽度为250mm。本文以标准环沟阶梯衬板的设计为例。

1.1 衬板沟槽节距L2、半径R及沟槽深度H3的确定（图1）

图1 环沟阶梯衬板截面图

根据粗磨仓平均球径（见表3）及衬板宽度，标准环沟阶梯衬板工作面可设4道沟槽，衬板两端设为半沟槽，设计半沟槽可以保证相邻衬板之间形成一道完整的沟槽，减少积灰死角（如图2所示）。

图2 环沟阶梯衬板

沟槽的节距，按《管磨机》书中关于环沟衬板形式计算中的推荐公式确定：

式中：

d——平均球径，mm

代入粗磨仓平均球径78.8mm，得L2=68.2mm，为保证衬板形式统一及半沟槽设计，取L2=62.5mm。

沟槽的半径R与粗磨仓平均球径的半径相同，取整R=40mm。

为了使研磨体与衬板的接触面积与脱离阻力达到最佳值，沟槽深度一般为0.2R～0.3R，本磨机取H3为8mm。

1.2 衬板厚度H1、波峰高度H2及波峰距衬板中心线L1的确定（如图3所示）。

图3 环沟阶梯衬板侧视图

H1是根据磨机的规格、衬板材质的强度及磨仓钢球的填充率预先设定的，一般取18～85mm，本磨机取H1为40mm。

H2值与衬板的带球能力有关，《管磨机》一书中有详细的介绍及计算方法，但书中介绍的方法，考虑的细节因素较多，给出的计算方法也比较复杂，本文根据经验公式确定H2：阶梯衬板的设计高度差h=H2-H1，一般为 50～80mm，本磨机衬板取 H2为120mm。

衬板工作曲面半径R=（0.2～0.3）×D（D为筒体内径），本磨机工作曲面半径取值为900mm。

为保证相邻衬板之间的圆滑过渡（如图2所示），衬板安装孔中心至波峰之间的距离尺寸L1一般取值为60～80mm，本磨机取值为60mm。

以上经验值经过《管磨机》推荐公式验证，均在合适的范围内。

2 新旧衬板比较

2.1 沿筒体环向铺设效果比较

如图2、图4所示，采用环沟阶梯衬板后，相邻衬板圆滑过渡，不存在积灰死角；还可以降低噪声。

图4 波纹阶梯衬板

2.2 研磨体工作原理比较

比较图5与图6发现，采用图6波纹阶梯衬板时，钢球与衬板表面是点接触，衬板对于钢球的提升能力较弱，物料也容易从钢球四周挤出。当物料被挤出后，钢球便与衬板直接接触，使研磨体和衬板的磨耗增加。采用环沟阶梯衬板后，物料不容易被挤出，可积存于钢球与衬板之间，避免了金属直接接触，同时环沟的存在也增加了钢球的研磨作用，使每个钢球都能够在较大角范围内进行冲击和研磨，从而提高了粉碎和研磨效率。铺设环沟衬板后，最大直径的钢球在衬板上以最密集的六角形自行排列，使沟槽各部磨损均等，也就是说，环沟衬板在从安装到需要更换的整个过程中，会自始至终地保持着粉碎和研磨的效能不变。