LM3722N型矿渣辊磨的开发及应用

2020-06-06李光业孔金山

水泥技术 2020年3期

李光业，孔金山

LM3722N型矿渣立式辊磨是集细碎、研磨、气力输送、选粉分级和物料烘干为一体的粉磨设备，可用于年产60万吨（一线磨）和年产120万吨（一线两磨）的矿渣微粉生产线粉磨，也可用于矿渣或其他固体废渣粉磨领域，对提高固废处理的经济效益具有重要意义。

1 LM3722N型矿渣立式辊磨主要参数选型计算

LM3722N型矿渣立式辊磨的主要技术参数见表1。根据生产线产能需求，对LM3722N型矿渣立式辊磨的磨盘直径、磨辊直径、磨盘转速、料层厚度、通风量和主机功率等参数进行选型计算。

表1 LM3722N型矿渣立式辊磨技术参数

1.1 磨盘名义直径

根据LM系列立式辊磨的磨辊形式，定义磨盘名义直径为磨盘与磨辊研磨轨迹形成的假想轨道直径，通常根据辊磨的生产能力来计算。磨盘名义直径与生产能力的关系式为：

式中：

GR——辊磨生产能力，t/h

KG——常数，与辊磨型式、辊磨压力、研磨物料相关，取KG=4.4

D——磨盘名义直径，m

按照设计产能的130%对磨盘名义直径进行校核计算，以保证辊磨磨损后期的设计产能。

经计算，磨盘名义直径D=3.714m，圆整后取磨盘名义直径D=3.7m。

1.2 磨辊直径和宽度

磨辊直径与磨盘直径之间按照一定的比例关系进行设计。一般情况下，辊径与磨盘直径之比为0.5～0.7，通过选择合适的辊径与磨盘直径比，可以确定磨辊直径。

式中：

DR——磨辊直径，m；

磨辊直径圆整后，取DR=2.2m，磨辊数量：4个

磨辊宽度与磨辊直径之比称为辊径比，一般DB/DR=k，矿磨类辊径比k=0.3～0.35。

取k=0.33，可确定磨辊宽度：

DB=0.33×2 200mm=726mm

磨辊宽度圆整后，取DB=0.72m。

1.3 磨盘转速

磨盘转速是根据物料在磨盘内的运动速率和粉磨速率相平衡的原理设计的，与磨辊数量、磨盘直径、料层厚度等参数有关。不同磨型的辊磨因设计参数不同，盘速也各不相同。辊磨磨盘转速与磨盘直径的-0.5次方成正比，其关系式为：

式中：

Kn——常数，与辊磨的磨型和工艺系数相关，取Kn=50～60

n——磨盘转速，r/min

经计算，磨盘转速可取n=25.6r/min。

1.4 料层厚度

合适的料层厚度是辊磨稳定运行的必要条件。料层太薄会降低粉磨效率，甚至会引起磨机强振而频繁停机；料层过厚会降低研磨效率，易造成“饱磨”。通常料层厚度与辊径DR有关，操作控制时可参考：

式中：

h——料层厚度，mm

DR——磨辊直径，m

1.5 出磨通风量

辊磨是烘干兼粉磨的磨粉设备，其出磨通风量有两种计算方法：一是按出磨气体携带粉料的能力，即含尘浓度计算；二是根据烘干物料的能力，即通过热平衡计算得出烘干能力下的风量。同时，校核风环处的喷嘴风速（60～90m/s）和磨腔内的筒体截面风速（6～10m/s）。

按出磨气体含尘浓度计算磨机所需通风量：

式中：

C——出磨气体含尘量，kg/m3；

对于矿渣，一般取C=0.25～0.3kg/m3

Q——磨机通风量，m3/h

经计算，Q=400 000m3/h

1.6 主电动机功率

通常辊磨主电动机功率的计算方法有以下三种：一是根据辊磨的处理能力和能耗之间的关系，同时考虑修正系数；二是按磨盘上的作用力矩和磨盘转速计算；三是模拟放大试验样机，并留有一定的富余量。

立式辊磨所需功率的计算方式有如下几种：

式中：

N——立式辊磨所需功率，kW

V——磨辊圆周速度，m/s

F——每个磨辊的实际辊压力，F=1.3GW，N

FN——所需投影辊压力，kN

GW——磨辊对料层的压力（包括磨辊自重），N

Z——磨辊个数，个

KP——单位产品电耗，kWh/t；粉磨矿渣物料KP取25～28kWh/t

由式（8）计算立式辊磨所需功率，其中，取矿渣料层辊压力GW=1 000kN

由式（9）计算立式辊磨所需功率，其中，FN=DR·DB·GW×0.9=1 425.6kN

由式（10）计算立式辊磨所需功率：

N=KP×（90～100）=2 250～2 800kW

综合以上计算，可取主电动机功率P=3 150kW。

2 立式辊磨的结构及工作原理

2.1 立式辊磨的结构

LM3722N型矿渣立式辊磨由主电机、主减速机、机架、磨盘装置、磨辊装置、限位减震装置、筒体、选粉机、液压系统、润滑系统、喷水系统、辅助工具、电控系统等组成，其结构如图1所示。

2.2 立式辊磨的工作原理

图1 LM3722N型矿渣立式辊磨结构

LM3722N型矿渣立式辊磨采用碗盘轮胎辊、液压变加载的结构形式，利用料床粉磨原理对物料进行挤压粉碎和研磨。主电动机驱动减速机带动磨盘转动，被粉磨的物料通过计量后，经锁风喂料阀、进料溜槽送入旋转的磨盘中心，物料在离心力作用下，向磨盘边缘移动，从而进入由磨辊和磨盘组成的粉磨区域。磨盘边缘安装有一定高度的挡料环，以保证在磨盘上形成一定厚度的料层，利于粉磨。在液压加载系统提供的加压作用力和磨辊自身重力的共同作用下，物料受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎。同时，热风从磨盘周边的风环处均匀向上喷出，粉磨后的物料被风环处的高速气流吹起，经过选粉机分级、筛选后，不合格的粗粉在旋转叶片作用下落回至磨盘，与新喂入的物料一起被重新粉磨，合格的细粉经烘干，随同气流出磨，由布袋收尘设备收集为成品，整个粉磨作业过程如此循环。

3 LM3722N型矿渣立式辊磨的关键设计点

（1）磨盘采用碗形结构，磨辊采用带有“排气凹槽”的轮胎形辊面，并与磨盘呈一定倾角，能有效降低磨辊对物料的研磨振动。

（2）磨辊密封壳位于辊磨机体外，设计有气密封结构，无需密封风机。

（3）磨盘外缘设有可调的挡料环，可根据不同的物料和系统调试状况进行调整。

（4）四个磨辊相对磨盘中心均匀对称布置，磨盘受力均衡。当一个或两个磨辊出现故障时，对称的两个磨辊仍可使磨机在产量2/3负荷下稳定运行。

（5）自动液压变加载系统压力稳定，辅以气囊式蓄能器，能有效地起到隔振作用，具有一定的自适应能力和弹性缓冲作用，可以适应料层波动变化。

（6）每个磨辊均配有专用的液压翻辊装置，可以将磨辊翻出辊磨机体外，方便检修和更换磨辊。

（7）加载系统配有机械限位装置，具有一定弹性的缓冲机械限位装置，可以防止由于料层太薄，导致磨辊位置过低而造成的磨辊和磨盘间的刚性接触。

（8）选粉机设计成机械传动、转速可调的动态选粉机结构，作为立式辊磨的一个部件与立式辊磨组装成一体。

4 LM3722N型矿渣立式辊磨调试操作关键点

LM型立式辊磨在初期调试运行阶段，需要控制好以下几个操作关键点：

4.1 立式辊磨振动

造成立式辊磨振动的主要原因有：

（1）入磨物料中可能夹杂有金属大块，或者物料中夹杂有大块硬物料。

（2）原料水分忽高忽低，没有根据磨机出口风温及时调节入磨风温和调节喷水量，使磨盘上不能形成稳定的料层。

（3）进出口压差不稳定，喂料量与研磨压力、通风量、选粉机转速要匹配合理，料、气、转速不平衡，必然会造成磨腔内压差波动变化，导致磨机振动。

4.2 立式辊磨压差

磨机压差的变化反映了磨腔内循环物料量（循环负荷）的多少，磨机压差决定了磨机能否稳定运行。

（1）压差降低，说明磨机喂料量少于出磨物料量，磨腔内的循环负荷降低，磨盘上的料层会逐渐变薄，薄到极限时会发生振动而停磨。

（2）压差不断增高，说明磨机喂料量大于出磨物料量，磨腔内的循环负荷不断增加，最终导致料床不稳定或吐渣严重，或造成“饱磨”而振动停机。因此，保持喂料量与出磨物料量的动态平衡对磨机平稳运转至关重要。

4.3 磨辊研磨压力

液压系统是立式辊磨的重要组成部分，磨辊的研磨压力由液压系统通过液压装置提供。

研磨压力大，物料容易被研磨至更小的粒径，可以提高系统产量，但当磨辊施加的压力达到某一临界值后仍继续增加，不仅不会提高产量，反而会使主电动机的电流突然升高，增加单位产品电耗，也会增大磨机的振动。

研磨压力低，物料不能被及时粉磨，导致料层逐渐变厚，容易造成“饱磨”现象，同时主电动机电流增加，磨内压差增大，最终导致磨机大量吐渣。因此，在生产过程中，需根据实际情况合理调整运行参数，及时调整液压系统和蓄能器的压力。

4.4 控制产品细度

产品细度与磨机的产量密切相关。细度要求高，产量低；细度要求低，产量高。控制好产品细度的方法主要有：

（1）增大或降低研磨压力。压力越高，产品越细；压力越低，产品越粗。

（2）改变选粉机转速。转速越快，产品越细；转速越慢，产品越粗。

（3）调节风机风量。当磨内风量有变化时，选粉机转速必须随通风量的变化而动态调节，风量增加，转速提高；风量减少，转速降低。

4.5 立式辊磨出口风温和通风量

立式辊磨出口通风量应能满足输送物料要求的风量，与磨机产量相匹配。风量过小，不能及时将合格细粉带走；风量过大，容易造成选粉机跑粗。控制入磨风温≤350℃条件下运行，出磨风温（为防止布袋收尘器结露）应控制在80℃～100℃范围内。出磨风温低，烘干物料能力不足，成品水分含量增大；出磨风温高，磨内物料流动性好，不易稳定料层，容易引起磨机振动。