柳勇，宋留慶，李虎臣，王建輝，彭凌云

TRM TRM 3636..33濕排燃煤爐渣//礦渣立式輥磨系統(tǒng)

柳勇，宋留慶，李虎臣，王建輝，彭凌云

為了使輥磨更好地適應(yīng)易磨性差異大、水分含量高、成品技術(shù)指標(biāo)不同的物料，公司設(shè)計開發(fā)了新型輥磨裝置——TRM 36.3濕排燃煤爐渣/礦渣立式輥磨。該磨機不僅能夠?qū)⒑?5%以上的濕排燃煤爐渣烘干并粉磨制備成超細微粉，還能粉磨制備礦粉，實現(xiàn)了爐渣微粉比表面積600m2/kg以上，輥磨主電機電耗17～18kWh/t；礦粉比表面積≥420m2/kg，輥磨主電機電耗26～28kWh/t。該磨機的多功能化和節(jié)能特點，將大大加快固體廢棄物資源化利用的步伐，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益，對能源節(jié)約、環(huán)境保護具有極其重要的意義。

輥磨；燃煤爐渣；礦渣；粉磨；超細微粉

1　引言

近年來，全國煤炭消費總量均在35億噸以上，其中電力用煤量近20億噸［1］。燃煤中除了碳、硫及水分之外，通常含有10%～40%的雜質(zhì)。煤炭在鍋爐中燃燒后有兩種固態(tài)殘留物——粉煤灰和燃煤爐渣。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國燃煤爐渣的年排放量超過2億噸［2］，實際利用率較低，處理方式以濕排堆填為主，既占用大量土地，又污染環(huán)境。企業(yè)每年都需要投入巨額資金用于解決或緩解這些問題。

礦渣（又稱粒化高爐礦渣）是在高爐冶煉生鐵時所得，以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經(jīng)淬冷成粒狀活性材料，經(jīng)粉磨處理可制備成高性能混凝土礦物摻合料。

輥磨裝置集細碎、粉磨、烘干、選粉功能于一體，但傳統(tǒng)輥磨的粉磨能力多局限于一種物料或易磨性與產(chǎn)品要求相近的多種物料，烘干能力局限于含水率在15%以下的物料。濕排燃煤爐渣具有很大的吸水性，含水率在20%以上，常規(guī)輥磨直接粉磨濕排爐渣時存在產(chǎn)量低、烘干能力不足、系統(tǒng)電耗高、穩(wěn)定性差等缺點。目前建材領(lǐng)域內(nèi)粉煤灰的過量應(yīng)用，使得粉煤灰出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。爐渣化學(xué)成分和粉煤灰相似，爐渣的回收再利用必能很好地解決粉煤灰短缺的問題，這對能源節(jié)約、環(huán)境保護都具有極其重要的意義。

2　燃煤爐渣/礦渣立式輥磨系統(tǒng)

燃煤爐渣/礦渣立式輥磨系統(tǒng)的工藝流程簡單，主要由喂料系統(tǒng)、輥磨、收塵系統(tǒng)、成品輸送、成品庫和熱風(fēng)爐組成。該工藝重點對防止?jié)裾澄锪隙氯?、提高超細粉磨料層的穩(wěn)定性、烘干效率等方面進行了特殊設(shè)計。其核心設(shè)備是天津院和中材裝備集團自主研發(fā)的TRM36.3爐渣/礦渣輥磨。該設(shè)備采用水平磨盤和錐形磨輥來保證物料能夠形成穩(wěn)定的料床，對風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)、中殼體直徑、風(fēng)室尺寸及磨機其他配套元件進行了優(yōu)化，可確保烘干效率。LV高效選粉機，可提高選粉效率，降低磨機風(fēng)阻，保證爐渣微粉的R45μm在5%～12%之間、比表面積在400～750m2/kg范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，礦粉的比表面積在420m2/ kg以上。

2.1喂料系統(tǒng)

喂料系統(tǒng)由輸送系統(tǒng)和濕粘物料防堵系統(tǒng)組成。物料先經(jīng)過篦縫為5cm的一級篦篩篩除大塊和異物，再經(jīng)計量秤定量給料、皮帶機輸送和除鐵器除鐵，進入孔徑為1.5cm× 1.5cm的二級振動篩，振動篩篩除粗顆粒及雜物之后由皮帶輸送到螺旋輸送機喂入輥磨。經(jīng)過喂料系統(tǒng)預(yù)處理后的物料具有粒度均勻、金屬雜質(zhì)含量低等特點，有助于穩(wěn)定磨機運行狀態(tài)、降低設(shè)備磨損。

2.2粉磨、烘干、選粉系統(tǒng)

2.2.1粉磨過程

原料由喂料系統(tǒng)喂入輥磨內(nèi)的下料錐并落到磨盤中央，物料在磨盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力作用下向邊緣流動，同時受到磨輥擠壓而被粉碎。粉碎后的物料繼續(xù)向邊緣流動并越過擋料圈，被風(fēng)環(huán)處的高速熱風(fēng)帶起，粗料回落到磨盤上再度粉磨，細料被熱風(fēng)提升到選粉機進行選粉，剩余的粗料返回磨盤再度粉磨；未被風(fēng)環(huán)處的熱風(fēng)帶起的粗料落入風(fēng)環(huán)下面的風(fēng)室，由刮料板刮走并從排渣口排出，再通過外循環(huán)系統(tǒng)重新與新喂料一起入磨并進行上述粉磨烘干過程。

2.2.2烘干過程

熱風(fēng)爐提供的熱風(fēng)和循環(huán)風(fēng)混合后從磨機的兩個進風(fēng)口入磨，經(jīng)風(fēng)室、風(fēng)環(huán)、磨機中殼體、選粉機、磨機出口、袋收塵器，袋收塵器實現(xiàn)了微粉產(chǎn)品和空氣的分離?？諝庥芍髋棚L(fēng)機排出，一部分排到大氣中，一部風(fēng)作為循環(huán)風(fēng)與熱風(fēng)混合再度入磨。熱風(fēng)在輥磨中對物料水分逐級烘干，粉磨爐渣時磨機進風(fēng)口溫度在350℃以上，出口溫度在85～95℃。

2.2.3選粉過程

被磨輥碾磨后的物料越過擋料圈，被風(fēng)環(huán)處的高速熱風(fēng)帶起，粗料回落到磨盤上再度粉磨，細料被熱風(fēng)提升到LV高效選粉機進行選粉。選粉機獲得的產(chǎn)品經(jīng)袋收塵器收集入庫儲存。

粉磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1　粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

表1　原料容重、含水率和金屬鐵含量

圖2　原料的形態(tài)

3　原料性能

本文案例中使用的燃煤爐渣來自彭城某電廠，爐渣為煤粉爐產(chǎn)生的爐底渣，并經(jīng)過碎渣機粉碎處理。礦渣來源于徐州某鋼鐵集團。

原料基本物理性能見表1、圖2，化學(xué)成分見表2。

表2　原料的化學(xué)成分分析，%

4　系統(tǒng)運行情況

該輥磨系統(tǒng)于2014年9月順利投產(chǎn)，運行一段時間后，2015年2月對系統(tǒng)運行情況進行了考核。

4.1粉磨爐渣時的運行情況

粉磨濕排燃煤爐渣時，成品細度指標(biāo)參考一級粉煤灰的標(biāo)準，在原料平均含水率高達29%的情況下，系統(tǒng)的喂料量可穩(wěn)定在65t/h以上，比表面積在600m2/kg以上。同時，我們對系統(tǒng)各主機設(shè)備的運行電耗進行了統(tǒng)計，輥磨主電機、主排風(fēng)機和選粉機的電耗分別為17.6、9.6、1.4kWh/t。

從系統(tǒng)運行狀態(tài)來看，喂料系統(tǒng)輸送濕粘物料比較流暢、穩(wěn)定，不堵料；磨機烘干能力強，蒸發(fā)水分的能力可達20t/h以上，制備高比表面積產(chǎn)品粉磨電耗低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，磨機振動值小（垂直振動0.7m/s），系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

4.2粉磨礦渣時的運行情況

粉磨礦渣時，干基成品產(chǎn)量可穩(wěn)定在65t/h以上，礦粉比表面積在420m2/kg以上。同時對系統(tǒng)各主機設(shè)備的運行電耗進行統(tǒng)計，輥磨主電機、主排風(fēng)機和選粉機的電耗分別為27.4、7.9、0.9kWh/t。

從系統(tǒng)運行狀態(tài)來看，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，磨機振動值?。ù怪闭駝?.0m/ s），電耗低，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

4.3系統(tǒng)控制經(jīng)驗

輥磨的多功能化能夠大大擴展市場空間和實現(xiàn)產(chǎn)品多樣性，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，為業(yè)主創(chuàng)造更為豐厚的利潤。但由于燃煤爐渣和礦渣的易磨性、含水率和產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)等有很大的差異，因此，控制參數(shù)也是截然不同的，在生產(chǎn)中需做好如下調(diào)整：

（1）溫度控制。燃煤爐渣含水率遠高于礦渣，熱風(fēng)爐的爐膛溫度和輥磨的入磨溫度也相差很大，實際生產(chǎn)時，需控制好溫度。

（2）選粉機轉(zhuǎn)速和風(fēng)量控制。由于爐渣微粉和礦粉產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)差異大，爐渣微粉比表面積在600m2/ kg以上，礦粉比表面積在420m2/kg以上，因此，選粉機的選粉濃度和線速度也不同。

（3）碾磨壓力和料層厚度控制。由于爐渣微粉的比表面積要求高，所需壓力較大，料層較薄時，磨機穩(wěn)定性更好，粉磨效率高；而礦渣的易磨性較燃煤爐渣差，粉磨壓力也較大，但在料層較薄時磨機振動大，穩(wěn)定性差，實際生產(chǎn)時，需要平衡兩種物料對壓力和料層的要求。

5　結(jié)語

通過生產(chǎn)實踐證明，采用TRM36.3輥磨粉磨礦粉和超細爐渣粉是可行的，且系統(tǒng)穩(wěn)定性好、烘干能力強，能夠適應(yīng)較大的原料水分波動，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過調(diào)整工藝參數(shù)即可實現(xiàn)兩種物料的粉磨，有效提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，增加經(jīng)濟效益。

［1］http：//www.cpnn.com.cn/zdyw/201401/t2014 0117-649275.html.

［2］王昊.爐渣作為水泥混合材的試驗研究［D］，廈門大學(xué)，2014.

TRM 36.3W et Coal-fired Fu rnace Slag/Slag Vertical Roller System

LIUYong，SONG Liuqing，LIHuchen，WANG Jianhui，PENG Lingyun
（Tianjin Cement Industry Design&Research Institute Co.，Ltd.，Tianjin，300400）

In order to adapt tomaterialswith differentgrindability，highmoisture contentand different product specifications，a new roller mill device-TRM36.3 wet coal-fired furnace slag/slag vertical roller mill was designed and developed.The mill would be able to grind not only more than 25%moisture content of wet coal-fired furnace slag to prepare ultra-fine powders，butalso slag powder，which achievea specific surfacearea of 600m2/kg ormore with the rollmillmain motor consumption of 17～18kWh/t forwet coal-fired furnace slag，and the specific surface area of above 420m2/kg with the main motor electrical energy consumption of 26～28kWh/t for slag.Themillwasmulti-functionaland energy-saving，which willgreatly accelerate the solid waste utilization，and create more economic benefits.That was extremely important to energy conservation and environmental protection.

rollermill；coal-fired furnace slag；slag；grinding；ultrafine powder

TQ172.632.5

A

1001-6171（2016）03-0044-03

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，天津300400；2015-08-28；編輯：孫娟