鄭倩

TRMC型煤輥磨在國內(nèi)外水泥行業(yè)中的應(yīng)用

Application of TRMC Coal Roller Mill in Cement Industry at Home and Abroad

鄭倩

Application of TRMC Coal Roller Mill in Cement Industry at Home and Abroad

天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司在粉磨煙煤、無煙煤、石油焦、褐煤等方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，到2016年7月，已銷售煤輥磨近四十臺(tái)。本文對(duì)天津院煤輥磨的設(shè)計(jì)開發(fā)、原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用以及防爆等方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

煤輥磨；粉磨；防爆

1 前言

近代第一臺(tái)輥磨始于20世紀(jì)初的美國，至今已有一百多年歷史。傳統(tǒng)的粉磨系統(tǒng)是球磨機(jī)粉磨，而輥磨以其獨(dú)特的粉磨原理克服了球磨機(jī)粉磨的諸多缺陷，有著顯著的優(yōu)越性。

早在上世紀(jì)，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院就著手開始了煤輥磨的開發(fā)設(shè)計(jì)工作，經(jīng)過多年的廣泛研究并結(jié)合國外先進(jìn)技術(shù)以及水泥行業(yè)的特點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)了TRMC系列煤輥磨，并廣泛應(yīng)用于水泥行業(yè)中。本文對(duì)TRMC型煤輥磨及其應(yīng)用作一介紹，以供參考。

2 煤輥磨粉磨工藝

TRMC型煤輥磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。

皮帶輸送機(jī)將原煤喂入原煤倉。啟動(dòng)制備煤粉系統(tǒng)，打開原煤倉底部棒閥，通過給煤機(jī)，原煤喂入TRMC立式煤輥磨進(jìn)行粉磨及烘干。系統(tǒng)風(fēng)機(jī)將回轉(zhuǎn)窯廢氣抽引至煤輥磨，與磨內(nèi)被粉磨的物料進(jìn)行充分熱交換后，物料被熱風(fēng)帶至選粉機(jī)處進(jìn)行分選，細(xì)度不合格的物料重新回到磨盤上進(jìn)行粉磨，合格的物料隨氣流進(jìn)入防爆型收塵器，經(jīng)過分格輪卸入煤粉倉。原煤中的雜物（如煤矸石、小鐵塊等）通過風(fēng)環(huán)、排渣口排出磨外。

3TRMC型煤輥磨粉磨原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 粉磨原理

TRMC型煤輥磨主要由選粉機(jī)、磨輥、搖臂、磨盤、風(fēng)環(huán)、中殼體、進(jìn)風(fēng)道、機(jī)架、傳動(dòng)裝置、干油潤滑裝置、氣封管道、限位裝置、噴水系統(tǒng)、液壓加壓裝置及管路、磨輥潤滑裝置及管路、翻輥裝置等部件組成（圖2）。

輥磨的工作原理如下：驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)磨盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，需粉磨的物料通過輸送皮帶，經(jīng)過回轉(zhuǎn)下料器沿下料管落到磨盤中心，在離心力的作用下，物料向磨盤周邊移動(dòng)，均勻分散、鋪平，形成料床。磨輥在液壓加壓裝置的作用下，連續(xù)碾壓物料，物料受到擠壓和剪切作用而被碾碎。同時(shí)，熱風(fēng)從風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出，一方面把較粗顆粒的物料吹回磨盤重新粉磨，另一方面將細(xì)粉帶入選粉機(jī)進(jìn)行分選。在此過程中物料與熱風(fēng)進(jìn)行了充分的熱交換，水分迅速被蒸發(fā)，合格的細(xì)粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來即為成品，不合格的在選粉機(jī)葉片作用下重新回落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環(huán)往復(fù)，直至完成粉磨作業(yè)全過程。

3.2TRMC型煤磨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）采用中心下料方式，由回轉(zhuǎn)下料器直接喂入磨盤，能有效避免堵料。

（2）LV型選粉機(jī)，選粉效率高。

（3）具有自動(dòng)抬輥、落輥功能，可實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)。

（4）機(jī)械限位機(jī)構(gòu)確保磨輥與磨盤無直接金屬摩擦或碰撞，增強(qiáng)了安全性。

（5）借助翻輥裝置，可以方便地將磨輥翻出磨外便于檢修。

（6）液壓系統(tǒng)操作壓力低，可減少漏油故障，降低磨機(jī)振動(dòng)，利于操作和管理。

（7）根據(jù)物料特性選擇磨輥輥套及磨盤襯板材質(zhì)，以最經(jīng)濟(jì)方式保證長期運(yùn)行。

3.2.1 選粉機(jī)

經(jīng)粉磨且烘干的物料與氣流一起從下部進(jìn)入選粉機(jī)，選粉機(jī)內(nèi)部的導(dǎo)風(fēng)葉片使粉塵/熱風(fēng)形成一個(gè)切向流，轉(zhuǎn)子按與切向流相同方向旋轉(zhuǎn)。在導(dǎo)風(fēng)葉片和轉(zhuǎn)子葉片之間的間隙處，形成了一個(gè)離心力的空間，使粉塵/熱風(fēng)得以分離。大顆粒的物料被拋向外部，因重力而下落，離開了間隙處后，被收集并返回磨機(jī)進(jìn)行再粉磨。成品物料與熱風(fēng)夾雜在一起，通過選粉機(jī)的出口管道離開選粉機(jī)。

通過調(diào)節(jié)選粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制產(chǎn)品細(xì)度，由于采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)可進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。在物料粉磨、提升、回落過程中，與熱風(fēng)進(jìn)行著充分熱交換，使物料水分蒸發(fā)，從而使成品水分控制在預(yù)定的范圍內(nèi)。

3.2.2 中殼體

中殼體為焊接結(jié)構(gòu)件。圓柱形的殼體焊接在磨機(jī)的支架上。在殼體上，開有與磨輥數(shù)量相同的檢修門，方便磨輥翻進(jìn)和翻出。檢修門通過螺栓與殼體相連。檢修門上設(shè)置了密封護(hù)套，搖臂和密封護(hù)套之間采用密封條密封。在殼體的內(nèi)部焊有襯板，磨損之后可以更換。為了方便檢查磨機(jī)的內(nèi)部，殼體上還設(shè)有一個(gè)人孔門，方便人員進(jìn)入磨內(nèi)。

3.2.3 搖臂

每組搖臂包括搖臂、搖臂軸、軸承座以及軸承等。搖臂軸兩端通過錐形脹套與搖臂相連接，脹套僅僅用來固定搖臂和軸，使其同心。搖臂通過銷軸與油缸相連，銷軸和搖臂孔之間有護(hù)套，防止銷軸和搖臂直接摩擦。

3.2.4 磨輥

磨輥是輥式磨的重要部件，物料在磨輥的擠壓下被粉碎。每個(gè)磨輥均與各自的搖臂固定在一起，低位置時(shí)磨輥軸與磨盤水平面夾角為15°。磨輥主要由輪轂、輥軸、軸承、輥套、軸承密封件、悶蓋、端蓋、潤滑油管等部件組成。

3.2.5 磨盤

磨盤主要由盤體、襯板、壓塊、擋料圈、刮料板、風(fēng)環(huán)、液壓千斤頂?shù)炔考M成。

磨盤的首要功能是支撐料床，并將磨輥產(chǎn)生的力傳輸至下部的減速機(jī)，同時(shí)也將減速機(jī)的扭力傳輸至粉磨區(qū)域。磨盤與風(fēng)道一起形成了一個(gè)環(huán)形的腔室，風(fēng)從此腔室流出，通過通風(fēng)環(huán)進(jìn)入到粉磨室。

3.2.6 機(jī)架

機(jī)架由支架、支架底座、減速機(jī)底座、連接橋等部件組成。這些部件多為焊接結(jié)構(gòu)件，在安裝現(xiàn)場調(diào)整后組裝焊接成一體。因此在放置和運(yùn)輸時(shí)必須注意，避免這些部件變形。

支架底座的作用是給磨機(jī)和支架以支撐。減速機(jī)底座用來承載減速機(jī)。在支架的底部焊有2塊油缸耳板，上面鉆有銷孔，通過銷軸與油缸連接。在每個(gè)支架上還配有門，其位置靠近液壓油缸的安裝口，隨時(shí)可以檢查油缸。連接橋?yàn)椴迦胧?，?個(gè)相關(guān)支架之間通過螺栓連接，然后焊接在一起。這樣就可以形成一個(gè)扭力均衡的剛性圈，使整個(gè)機(jī)架更加牢固。

4TRMC型煤輥磨的應(yīng)用范圍

TRMC型輥磨可以滿足不同客戶的需求。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司多年來在應(yīng)用煙煤、無煙煤、石油焦及褐煤等燃料方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

4.1 石油焦

石油焦作為煉油工藝的副產(chǎn)品，具有熱值高、揮發(fā)分低、易破碎、水分和灰分含量很少等特點(diǎn)，因此很受關(guān)注。由于石油焦的揮發(fā)分含量較低（1%～15%之間），需要更細(xì)的細(xì)度以獲得足夠的表面，達(dá)到最佳燃燒。用TRMC型煤磨粉磨石油焦時(shí)，可以獲得細(xì)度達(dá)到3%（R90μm）以上的產(chǎn)品。

2008年至今，TRMC型石油焦輥磨已經(jīng)在多個(gè)現(xiàn)場投入使用。2008年，某白水泥項(xiàng)目，TRMC20，產(chǎn)量12t/h，細(xì)度R90μm≤3.0%；2011年，印度某項(xiàng)目，TRMC31，產(chǎn)量25t/h，細(xì)度R90μm≤3.0%；2015年，埃及某項(xiàng)目，TRMC31，產(chǎn)量22t/h，細(xì)度R90μm≤2.0%。

通過對(duì)各個(gè)現(xiàn)場TRMC型輥磨粉磨石油焦的情況分析，總結(jié)出輥磨粉磨石油焦的關(guān)鍵點(diǎn)如下：

（1）提高粉磨壓力，減少物料的碾磨次數(shù)。

（2）增加磨盤磨輥的接觸面積，增大碾磨區(qū)域。

（3）采用可調(diào)的擋風(fēng)圈來調(diào)整物料在磨盤上停留的時(shí)間。

（4）增加噴水裝置進(jìn)一步穩(wěn)定料層。

4.2 無煙煤

與煙煤相比，無煙煤除在燃燒性能方面有著著火溫度高、燃燒速度慢、燃盡率差的特點(diǎn)外，在粉磨性能方面也有較為明顯的差別。由于無煙煤較之煙煤通常成礦地質(zhì)年代更為久遠(yuǎn)，可以認(rèn)為無煙煤是一種比煙煤晶體化更完整的形態(tài)，質(zhì)地硬，易磨性差。

TRMC型煤磨在粉磨無煙煤方面的經(jīng)驗(yàn)如下：

越南無煙煤磨，型號(hào)TRMC36，產(chǎn)量45t/h（R90μm=3.0%）。

4.3 褐煤

褐煤，是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤。其化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲(chǔ)存和長距離運(yùn)輸。由于它揮發(fā)分較高，水分大，燃點(diǎn)低，易著火自燃，堆放高度不宜＞2m。

馬來西亞某項(xiàng)目，型號(hào)TRMC31，產(chǎn)量40t/h（R90um=12%）。

褐煤的理化性質(zhì)決定了其粉磨上的困難：首先其水分很高，一般到廠的原料水分都高達(dá)30%左右；其次其揮發(fā)分很高，一般40%左右，燃點(diǎn)低，易于燃燒，所以輥磨必須做好防爆措施，還須注意系統(tǒng)的溫度控制。

5TRMC型煤輥磨的防爆措施

5.1 著火特性

煤粉是一種易燃易爆的物質(zhì)，其在一定的條件下能燃燒、發(fā)光點(diǎn)燃或爆炸是由于：

（1）在處理過程中O2的含量增加（＞12%）。

（2）揮發(fā)分高（揮發(fā)分＜10%沒有危險(xiǎn)，揮發(fā)分＞20%時(shí)，爆炸的可能性大大增加）。

（3）煤粉的細(xì)度（煤粉越細(xì)，分散度越高，越易爆炸）。

（4）在處理氣體中CO的含量增加。

5.2 防爆措施

TRMC型的煤磨分為兩種，一種是半封閉結(jié)構(gòu)，一種是全封閉結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于搖臂的密封形式，如圖3、圖4所示。

半封閉結(jié)構(gòu)的煤磨，由于上搖臂在磨外布置且為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，搖臂與中殼體之間設(shè)計(jì)10mm左右間隙，該間隙由橡膠板貼緊密封。但由于橡膠的磨損、更換不及時(shí)、加工制造誤差等原因，會(huì)有少量空氣透過橡膠條進(jìn)入磨內(nèi)，造成漏風(fēng)。

全封閉結(jié)構(gòu)的煤磨將上搖臂包在磨內(nèi)，搖臂與中殼體依然存有間隙，只不過此間隙在磨內(nèi)，為防止煤粉從此間隙滲漏，引導(dǎo)進(jìn)風(fēng)管道熱風(fēng)通過此間隙防止?jié)B漏，理論上此形式煤磨漏風(fēng)量可以忽略。

總之，無論采用哪種結(jié)構(gòu)的煤磨，都應(yīng)采取相應(yīng)措施來消除或控制燃爆條件的形成，預(yù)防和抑制煤粉的燃爆，措施如下：

（1）調(diào)試時(shí)，磨機(jī)各死角位置要用不可燃物（如石灰石）完全填充，防止生產(chǎn)時(shí)堆積煤粉，造成自燃。

（2）定時(shí)巡檢排渣閥及任何易積煤處，防止因積煤或氧化造成自燃事故。

（3）控制磨機(jī)入口和入口溫度，一般入磨溫度≯300℃，出磨溫度≯85℃。

（4）加強(qiáng)密封，防止因漏風(fēng)結(jié)露和滲入雨水而造成燃爆事故。

圖3 半封閉結(jié)構(gòu)

圖4 全封閉結(jié)構(gòu)

[1]劉成，鄭學(xué)全.立式煤磨系統(tǒng)燃爆原因分析及控制措施[J].水泥工程，2005，（3）.

[2]韓仲琦.輥磨技術(shù)在水泥工業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國水泥，2009，（12）.

[3]蘇杰，杜軍煒，王燁江.原煤粉磨系統(tǒng)中煤輥磨的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[J].化學(xué)工程與裝備，2009，（7）.■

TQ172.632.5

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1001-6171（2017）03-0039-04

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2016-08-29；編輯：呂光