封慶敏

1 生料粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程

我公司兩條熟料生產(chǎn)線共用一個原料調(diào)配站，在石灰石、鐵礦石、濕粉煤灰和硅石的料倉下均設(shè)有皮帶計量秤，用于原料的配比計量。原料混合后通過兩條皮帶輸送機送至原料輥磨內(nèi)進行粉磨。來自窯尾的高溫廢氣在磨內(nèi)對原料進行烘干，磨盤上的一部分較粗物料在離心力的作用下甩入風(fēng)環(huán)被排出磨外，并由排渣皮帶和循環(huán)提升機送至磨內(nèi)進行再次研磨；一部分細(xì)粉由上升氣流帶入選粉機進行分選，合格的成品由循環(huán)風(fēng)機送至旋風(fēng)筒進行分離收集，再經(jīng)空氣斜槽和斗式提升機輸送到生料均化庫儲備均化。經(jīng)循環(huán)風(fēng)機排出的一部分風(fēng)補給磨機，滿足磨內(nèi)風(fēng)量和溫度的要求，其余的風(fēng)則經(jīng)窯尾袋收塵器凈化由尾排風(fēng)機排入大氣。袋收塵器及增濕塔收集的回灰分別通過拉鏈機和螺旋輸送機送至入庫提升機匯同出磨生料一起輸送到生料均化庫中。

2 輥磨系統(tǒng)的優(yōu)點及性能參數(shù)

2.1 輥磨系統(tǒng)的優(yōu)點

輥磨是一種大型粉磨設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業(yè)。它集破碎、干燥、粉磨、分級及輸送等功能于一體，生產(chǎn)效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀物料研磨成一定細(xì)度的粉狀物料，相對于傳統(tǒng)球磨機具有以下優(yōu)點：

（1）生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保。輥磨系統(tǒng)的能耗和球磨系統(tǒng)相比節(jié)約40%～50%，系統(tǒng)振動小，噪音低，設(shè)備整體密封嚴(yán)密，負(fù)壓操作，無粉塵外滲，環(huán)境清潔，符合國家環(huán)境保護條例要求，且磨損低，設(shè)備壽命長。

（2）生產(chǎn)投資費用大幅降低。輥磨系統(tǒng)簡單，布局緊湊，占地面積僅為同等能力球磨系統(tǒng)的50%，可露天布置，大大降低企業(yè)的投資費用。

（3）物料烘干能力強。對應(yīng)不同水分的物料，可以通過控制窯尾熱風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)溫的方式來調(diào)整磨機入口風(fēng)溫，達到了在粉磨過程中在磨內(nèi)烘干物料的目的。

（4）實現(xiàn)中央集中控制。配備自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作簡便。

（5）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。物料在磨內(nèi)停留時間短，易監(jiān)測和控制產(chǎn)品粒度及化學(xué)成分，重復(fù)碾磨現(xiàn)象少，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

2.2 TRM60.4輥磨的特點

TRM60.4原料磨機由中材裝備集團有限公司生產(chǎn)，是迄今為止國內(nèi)設(shè)計的最大輥磨，其特點為：

（1）自動抬輥和落輥，研磨落輥時采用備壓，運行更加平穩(wěn)，可實現(xiàn)空載起動。

（2）限位機構(gòu)的設(shè)計，可使磨輥和磨盤之間保持一定距離，避免耐磨件之間產(chǎn)生磨擦與碰撞，提高設(shè)備的安全性。

（3）可以使用檢修油缸翻轉(zhuǎn)搖臂，方便快捷地更換輥套；使用配套的輔助傳動裝置，便于對磨盤襯板進行修補，從而縮短停機維修時間，降低因設(shè)備維護帶來的損失。

（4）與一些其他形式的輥式磨相比，液壓系統(tǒng)操作壓力更低，磨機運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，漏油故障率低，安全可靠性高，操作和管理方便。

（5）采用雙制液壓缸，加壓裝置配置合理，運行效果良好。

（6）優(yōu)化的磨輥密封系統(tǒng)，保障磨輥軸承壽命，降低維護成本。

（7）磨機采用雙液壓站，操作靈活。

（8）采用動靜組合式分離器，選粉效率高。

（9）設(shè)計了輔助傳動裝置，方便對磨機進行維護操作。

TRM60.4磨機的性能參數(shù)見表1。

3 TRM60.4系統(tǒng)運行解析

該系統(tǒng)自2012年5月4日投入使用，運行初期因受原料特殊性質(zhì)的影響，再加上一些人為操作問題，從磨機運轉(zhuǎn)情況來看，運行效果不好，臺時低，振動大，蓄能器異響頻繁，且出磨細(xì)度不合格，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。對此我公司與中材裝備集團有限公司調(diào)試組人員積極配合查找問題，提出了解決方案。

3.1 入磨物料對磨機工況的影響

在2011年下半年我公司對原料進行了調(diào)整，由原來的石灰石、鐵礦石、濕粉煤灰、砂巖四種原料調(diào)整為現(xiàn)在使用的石灰石、石粉、硫磺渣、硫酸渣、砂巖、鐵尾礦、濕粉煤灰等多元化原料，按表2比例進行配制。

3.1.1 石灰石對磨機工況的影響

從表2中可看出，石灰石用量所占比例最大，在82%左右。由于兩條生產(chǎn)線共用一臺CF2022錘式破碎機，供應(yīng)緊張，產(chǎn)量為800t/h，石灰石粒度偏大，在100mm以上的占石灰石用量的30%，為確保生產(chǎn)，公司采用外購石粉來彌補原料的不足，摻加石粉量占30%～50%。石粉呈粉狀物料，粒度＜5mm，水分偏低，在磨內(nèi)有利于降低磨機破碎時間，提高一次研磨成品率，但過多粉狀物料在磨內(nèi)會增大內(nèi)循環(huán)量，造成壓差高，且不易形成料層（原料形狀見圖1）。

3.1.2 輔助原料對磨機工況的影響

輔助原料包括硫磺渣、硫酸渣、砂巖、鐵尾礦、粉煤灰，其中硫磺渣與砂巖粒度偏大，且易磨性較差。要求控制粒度指標(biāo)≤30mm，而實際粒度在50mm以上的占60%，直接影響磨機的破碎碾磨效果，降低了粉磨效率。為改善易磨性，降低成本，通過搭配硫酸渣與鐵尾礦來改善物料的特性，其中，硫酸渣、鐵尾礦和粉煤灰呈粉狀物料，粒度＜1mm，水分含量在12%，物料水分大，延長了磨機的烘干時間，同樣，過多粉狀物料會造成磨機料層不穩(wěn)，振動大，壓差高。入磨物料粒度偏大，水分大小不穩(wěn)定，這種多元化物料對磨機系統(tǒng)的影響非常大（輔助原料狀態(tài)見圖2、圖3）。

3.2 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定系統(tǒng)工況

為了使TRM60.4輥磨盡快適應(yīng)這種多元化物料的變化，減少對系統(tǒng)設(shè)備的沖擊損壞，降低系統(tǒng)振動，滿足中控操作要求，我們通過以下幾方面對系統(tǒng)設(shè)備進行了調(diào)整優(yōu)化。

（1）增加蓄能器，提高液壓系統(tǒng)緩沖能力。

蓄能器作為液壓系統(tǒng)的緩沖裝置和儲能裝置，可緩解料層波動對磨輥及液壓元件的沖擊，降低振動，保護設(shè)備。磨機液壓系統(tǒng)中要求蓄能器氮氣壓力一致，一般為研磨壓力的60%～70%，否則會影響磨機平衡。在系統(tǒng)運行初期，由于受入磨物料的影響，磨機料床料層不穩(wěn)，在80～120mm之間波動，帶給液壓系統(tǒng)很大的沖擊，造成加載缸蓄能器頻繁異響，閥芯損壞，管路漏油。由于液壓系統(tǒng)緩沖力不足，致使磨輥對料層的破壞力度加大，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致磨機工況惡化，臺時產(chǎn)量低，磨機振動大。通過對上述問題的分析，我們采取對上、下液壓腔增加蓄能器的方法，提高了液壓系統(tǒng)的緩沖能力，解決了由于料層波動帶給液壓元件的沖擊損壞問題，同時也起到了穩(wěn)定料層、降低振動的作用。蓄能器增加后的實物圖見圖4。

表1 TRM60.4性能參數(shù)

表2 原料性質(zhì)配比

（2）調(diào)整擋料圈高度，穩(wěn)定料層，降低磨機振動。

正常生產(chǎn)情況下，料層厚度不僅通過控制風(fēng)量、進出口壓力、喂料量、磨機噴水量來實現(xiàn)，還取決于磨機擋料圈高度。同一物料特性的原料，擋料圈的高度決定了磨盤料層的厚度，擋料圈越高料層越厚，擋料圈的高度過低，從風(fēng)環(huán)處漏出的物料就越多，加大外循環(huán)量，降低磨輥與磨盤之間的間隙，料層過厚過薄都會引起磨機運行的平穩(wěn)性，振動變大。在喂料量、風(fēng)量和研磨壓力一定時，不同的物料特性，原料粒度及均勻程度，水分含量、風(fēng)溫高度，有不同的擋料圈高度。

本臺磨機初裝擋料圈高度為120mm，系統(tǒng)運行過程中，因受入磨物料、液壓系統(tǒng)及操作水平的影響，料層波動范圍較大，在80～120mm之間，磨機振動3.5mm/s，為找到一個合理的高度數(shù)值來穩(wěn)定操作，降低振動，提高研磨效率，擋料圈前后調(diào)整了七次，最終將高度定在160mm。通過優(yōu)化中控操作和液壓系統(tǒng)，料層波動頻率減小，波動范圍在85～100mm，磨機振動降至1.9mm/s以下，磨機工況趨于穩(wěn)定（圖5）。

（3）優(yōu)化磨內(nèi)噴水系統(tǒng)，穩(wěn)定料層。

在粉磨過程中，磨內(nèi)加入適量的噴水可使磨輥和磨盤之間形成穩(wěn)定的料床，達到控制磨機振動的作用。噴水量多，料層變厚，通風(fēng)阻力大，磨內(nèi)物料熱交換時間長，產(chǎn)量降低；噴水量小，不易穩(wěn)定料層，磨內(nèi)壓差高容易產(chǎn)生積料和振動，粉狀物料用水量相對較多。

TRM60.4磨機初裝噴水管為扇面式，設(shè)置在研磨區(qū)內(nèi)，噴灑面積占研磨軌跡的40%左右，運行過程中磨內(nèi)噴水定在8m3/h，料層波動不穩(wěn)，振動異常，排渣常有濕料。這些跡象表明磨內(nèi)噴水集中,霧化狀態(tài)較差，經(jīng)過幾次試驗，將原有的扇面式噴水管改為現(xiàn)在使用的列孔式，不但增大了噴灑面積，而且改善了霧化效果。

表3 系統(tǒng)運行參數(shù)對比

針對我公司原料的特性，入磨粉狀物料居多，在磨內(nèi)懸浮量大，不易形成料層，壓差偏高，振動較大，通過優(yōu)化噴水系統(tǒng)，中控在高臺時產(chǎn)量下加大了磨內(nèi)噴水量，由原來的8m3/h提高到16m3/h，磨機工況得到了明顯改善。

3.3 優(yōu)化中控操作參數(shù)，改善系統(tǒng)性能

由于入磨物料的粒度偏大，粉狀物料居多，加上多元化物料等因素，不但會對磨機工況產(chǎn)生較大的影響，也會增加操作難度，這一點在2011年我公司一線ATOX-50輥磨運行過程得到了印證。調(diào)整原料后磨機產(chǎn)量不穩(wěn)定，時高時低，磨內(nèi)壓差高，振動偏大，分析其原因后對其操作參數(shù)及現(xiàn)場設(shè)備進行了調(diào)整改進，使其適應(yīng)了物料的特性，產(chǎn)量提高了20～40t/h。針對這種情況我們對TRM60.4輥磨的操作參數(shù)進行了調(diào)整和優(yōu)化。

3.3.1 控制合理的入磨風(fēng)量和風(fēng)溫

通常入磨風(fēng)量必須滿足輸送物料的要求，否則不能及時將合格的成品輸送出磨外，但風(fēng)量大會造成系統(tǒng)電耗的增加，而且還會造成產(chǎn)品細(xì)度跑粗；風(fēng)量的過大或過小也會對磨內(nèi)的積料量有影響，同時增加磨機負(fù)荷，嚴(yán)重時會造成磨機積料，加大振動。

風(fēng)溫高低應(yīng)根據(jù)入磨物料的綜合水分大小而定，目前我們控制出磨溫度一般在75℃左右，出磨成品水分控制在＜1%，而且有利于保護選粉機下軸承。

系統(tǒng)運行初期，在操控過程中，入磨風(fēng)溫偏高，風(fēng)量不足，造成磨機料層不穩(wěn)，壓差偏高，而且積料現(xiàn)象時有發(fā)生。為降低入磨風(fēng)溫，加大風(fēng)量，起初通過調(diào)節(jié)入磨冷風(fēng)閥開度，進行補風(fēng)降溫，雖然達到了系統(tǒng)用風(fēng)的需要，但卻增加了循環(huán)風(fēng)機及尾排風(fēng)機的電耗。經(jīng)過對系統(tǒng)的分析，我們減小了循環(huán)風(fēng)入窯尾袋收塵器的閥門開度，增大了循環(huán)風(fēng)量，對系統(tǒng)進行補風(fēng)降溫，獲得了理想的效果。

表4 優(yōu)化前后系統(tǒng)電耗對比，kWh/t

3.3.2 控制適當(dāng)?shù)难心毫?/p>

通常情況下，研磨壓力的選用和物料特性及磨盤料層厚度有關(guān)。輥磨是料床粉磨，碾壓力由顆粒間互相傳遞，當(dāng)超過物料強度時被碾壓破碎，壓力越大破碎能力越高，因此易磨性差，料層越厚所需的研磨壓力越大，反之則相反。研磨壓力的大小，受入磨物料的特性、磨機臺時產(chǎn)量及工況的影響，可以通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)來達到最佳狀態(tài)。

基于前期磨機的運行工況，增加蓄能器優(yōu)化了液壓系統(tǒng)，加大了研磨壓力，提高了臺時產(chǎn)量。正常生產(chǎn)情況下產(chǎn)量為580t/h，油缸的上腔壓力設(shè)定在12MPa，本臺磨機采用了備壓，油缸的下腔壓力設(shè)定在2.5MPa。

3.3.3 控制相對穩(wěn)定的磨內(nèi)壓差

壓差和風(fēng)環(huán)處的壓力損失是輥磨在操作過程中重要的控制及判斷參數(shù)之一，壓差大小更能反映磨機負(fù)荷量的變化。在粉磨系統(tǒng)用風(fēng)量與研磨壓力相對穩(wěn)定的前提下，壓差偏高表明磨內(nèi)物料量多，粉磨效率降低，可采取減少喂料量或加大拉風(fēng)、降低選粉機轉(zhuǎn)速的方法進行調(diào)整，使之恢復(fù)到正常范圍內(nèi)，否則會使磨機工況惡化，造成積料、振動等，損傷機件。在我們實際操作當(dāng)中，根據(jù)磨機工況一般將TRM60.4輥磨壓差控制在9000±300Pa，磨機運行相對穩(wěn)定。

3.4 系統(tǒng)運行效果對比

經(jīng)過對系統(tǒng)的不斷摸索和優(yōu)化，我們已經(jīng)掌握了這臺磨機穩(wěn)定高產(chǎn)的特性，并與調(diào)試初期系統(tǒng)運行情況進行了對比（見表3、表4）。

從表3和表4可以看出：系統(tǒng)優(yōu)化后，磨機產(chǎn)量有了明顯的提高，系統(tǒng)參數(shù)趨于良好，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。磨機每天有4～5h倉滿停磨維護設(shè)備的時間，可以避開用電高峰，不但降低了粉磨成本，而且提高了系統(tǒng)設(shè)備的有效運轉(zhuǎn)率。

4 結(jié)語

在雙方共同努力之下，中材裝備集團有限公司設(shè)計制造的TRM60.4中國首臺大型輥磨經(jīng)過一年的使用完全能夠滿足設(shè)計的各項技術(shù)指標(biāo)，達到了節(jié)能降耗的目的，產(chǎn)品質(zhì)量完全能夠滿足生產(chǎn)的需要，生產(chǎn)成本也在不斷下降。我們相信中材裝備集團有限公司大型輥磨的成功運行會極大地推動國產(chǎn)輥磨的技術(shù)進步，并在國內(nèi)水泥行業(yè)得到推廣應(yīng)用，為實現(xiàn)水泥生產(chǎn)無球化和節(jié)能減排作出重大貢獻?！?/p>