立式磨技术论述(院)

1立式磨技术论述合肥水泥研究设计院概述：本文理论结合实际从立式磨技术及装备的设计、应用角度出发，着重阐述了立式磨设备选型、设备结构及设计、系统工程设计中的注意事项及改进观点，以期裨益于我国立式磨技术及装备的进一步发展。关键词：立式磨技术选型应用设计一前言众所周知，水泥工业传统的粉磨设备—球磨机对能量的利用率极低，普遍的观点认为只有1～2%，换言之，绝大部分的输入能量都转变成了热能和声能而损失殆尽，所以粉磨领域所消耗的能量占到了水泥行业整体电耗的60～70%。在经济高速发展的今天，由于原燃材料价格居高不下、能源供应日趋紧张、电力价格逐步攀升导致企业水泥生产成本逐渐加大，而与此形成鲜明对比的是，我国水泥行业正逐步向规模化、集团化方向发展，加之广泛存在的中小型水泥企业，所以水泥销售市场的竞争日益激烈，销售价格却逐步下滑，如何提高水泥产品的质量、降低水泥的生产成本，从而在激烈市场竞争中占据优势，已成为水泥企业面临的严峻局面。作为水泥企业的决策者，不可能控制原燃材料价格的飚升及能源价格的上涨，但是采用先进技术装备，从而大幅度降低电力消耗或充分利用低谷电、大幅度降低材料消耗及人工费用、提高全员劳动生产率却完全取决于企业自身。因此，立式磨装备及工艺技术作为高效节能的粉磨方式不仅在我国的水泥行业得到越来越广地应用，而且也越来越多地得到钢铁、电力、化工、冶金、非金属矿行业的认同和采用，这主要是基于以下几点：1．采用了料床粉磨原理，作用在物料上的力能被物料充分吸收，能量利用率高，单位产品的电耗比球磨机节约30～40%，完全消除了球磨机内研磨体之间以及研磨体与衬板相互之间的随机碰撞所产生的无用功消耗；2．根据粉磨对象物理性质的不同，可以灵活方便地控制粉磨力的大小及料床的厚度，而不象球磨机那样对物料的粉磨是基于研磨体对被粉磨物料的随机作用；3．产品的破碎、烘干、粉磨、分级高度一体化、自动化地完成，适应较大的入磨物料粒度、较高的入磨物料水分，在我国南方的多雨季节里仍能发挥正常生产能力；4．能最大限度地利用窑尾废气的热能，并共用窑尾收尘器；5．产品在磨内滞留时间短，对产品的质量控制具有快速的反应时间，这点在高细粉磨领域尤为重要；6．研磨部件采用耐磨合金材料，使用寿命长，磨损率低，特别适用于那些对产品中含铁量必须控制在微量的行业；7．占地面积及空间小，本体可露天布置，大幅度降低厂房的土建费用；8．维护检修方便，缩短停产时间；二立式磨结构及设计改进无论何种结构型式的立式磨，按其各部分功能划分，由以下五个部分组成。1．传动机构电机加立式行星齿轮减速机的传动方式已成为立式磨装备成熟、标准的传动方式，根据启动方式的不同，电机可选用绕线式或鼠笼式，减速机除驱动磨盘转动外，还负责将盘座的重量、物料的重量以及运行中所产生的载荷传至立式磨的基础。对于大型立式磨装备，电机及减速机的安全措施应引起设计人员和用户的高度重视，电机的工作电流、电机的轴承及绕组温度、电机轴承润滑的油温油压、减速机的轴瓦温度及其润滑的油温油压、减速2机箱体的振动均应在中控室集中监测控制。有的立式磨会配有辅助传动，但这并不是设计人员必须考虑的要素，设置与否取决于立式磨的启动方式是重载亦或轻载以及磨辊的检修是否可以通过独立的加压机构翻出磨腔。2．粉磨机构物料粉磨作业的关键性部件，由磨盘及磨辊组成。为了保护盘座及辊芯、降低部件的磨损，磨盘上敷设有分辨的合金衬板、磨辊上安装有整体辊套或分辨的合金辊皮。磨盘衬板及磨辊的辊套(皮)的设计应符合使用寿命长、磨损均匀、粉磨效率高及易于更换的原则。磨盘衬板基本上有平衬板和带粉磨辊道的凹衬板二种结构型式，这取决于对应的磨辊的形状。磨辊的辊套(皮)基本上有轮胎(鼓)形、柱形、锥形三种结构型式。锥形辊套(皮)初期粉磨效率较高，但锥角部位易产生磨损，造成整体磨损不均匀，所以后期的粉磨效率会有较大的降低，而轮胎(鼓)形和柱形的辊套(皮)由于结构对称，在单边产生一定量的磨损后，可以换面使用，反复地换面可保证磨辊外形磨损均匀，因此可以一直维持较高的粉磨效率，直至辊套报废为止。磨盘衬板及磨辊的辊套(皮)在生产一定的时间后会产生磨损，需要检修维护或需要更换，磨盘衬板的更换相对来说较简单，只需拆除压环，以撬棍松动各衬板即可更换，而磨辊的检修维护相对不来说工作量要大上一些。不同结构的立式磨装备，其磨辊的检修有不同的操作方法，基本上可规纳为以下三种：1)整体移开法这种方法要求必须整体吊开立式磨顶部的分离器及立式磨的中壳体，再吊出磨辊进行维护作业，需要耗费较多的人力、物力及时间，作业强度及工作量相当大。2)中心架旋转法这种方法要求在磨盘上放置中心支架，将磨辊压力框架支起后吊于中心支架上，再利用立式磨的辅助传动装置慢转磨盘，将某一个磨辊副慢转至检修门处，联接磨外设有的升摆装置，拆除该磨辊和压力框架的联接，再由液压系统通过升摆装置将该磨辊水平旋转180°从而旋出磨腔，由起吊设备整体起吊磨辊，维护完毕后复原该磨辊，再进行下一个磨辊的维护作业。采用这种检修方法的立式磨有三只磨辊，一次只能维护一只磨辊，因此比较费时费力，工序也比较复杂，但相对于整体移开法，应该说已有了一定的进步。3)液压翻转法这种方法设有专门的检修油缸，只需拆除筒体上的检修门，退出动臂和摇臂之间的联接销钉，即可在液压的作用下，将磨辊垂直翻转90°从而翻出磨腔，无论是两辊磨、三辊磨或是四辊磨，磨辊的翻出可单独操作也可同时操作，目前来说，这是磨辊维护作业中最便捷、最快速、最实用的方法。辊套及衬板材质一般采用高铬铸铁合金或镍硬Ⅳ合金，铸件的硬度应该达到一定的要求，但过高硬度的辊套及衬板难以进行车削加工，而且在使用中容易产生崩溃，所以控制好铸造的工艺制度，确保硬度及韧性的合理匹配是非常重要的。铸件还应进行内部探伤，铸造缺陷或内部裂纹都有可能影响其使用寿命，仅从铸件表面是否平整或光滑来判断其质量的优劣是不全面的。辊套的维护基本上有整体更换和堆焊两种方法，整体更换的辊套其材质一般为高铬铸铁，由于其特殊的脆性，一般不宜采用堆焊方法，如果温度控制不好，可能会造成辊套的崩裂，所以在辊套磨损到一定量以后，就必须整体报废。堆焊的好处在于辊套的基材不用报废，而只需在磨损的表面上直接堆焊，示物料磨蚀性的不同，一般每隔2～3个月需要堆焊一次，对立式磨的运转率有一定的影响。堆焊时必须严格控制适宜的温度，否则堆焊层容易产生裂纹和剥落，而且焊接的人工及材料成本也很高。堆焊作业一般采用自动焊机较好。通常情况下，辊套及衬板应同时更换，才能保证其发挥较高的粉磨效率。磨辊轴承的润滑基本上有浸油润滑和强制循环润滑两种结构型式，浸油润滑结构简单，省去了专门的润滑装置，但更换润滑介质不甚方便，而强制循环润滑可及时带出磨辊腔内的热量，无论采用何种润3滑方式，磨辊腔内应设计有测温元件，并将信号送至中控室进行监控。磨辊的密封是为了防止磨腔内的高浓度粉尘进入磨辊腔内，保护磨辊轴承的免遭损伤。磨辊密封基本上有机械密封和风压密封两种结构型式。机械密封作为常规的密封结构因其维护量低、使用安全可靠而在机械行业得到广泛的应用。早期的磨辊机械密封，其密封位置处于磨腔内，无法绝对杜绝粉尘的进入，因此在设计时应将其密封位置从工况恶劣的磨腔内移至处于大气环境中的磨腔外，这种设计理念可绝对保证磨辊腔内不会进入粉尘，这种密封方式已在某种型号的立式磨上普遍采用并已为实践所检验。风压密封则必须采用各自独立的密封风机，向磨辊腔内鼓入高压风，以造成磨辊腔内呈正压状态，从而达到阻止粉尘进入的目的，但由于磨腔内的工况十分复杂，悬浮状态的粉尘的浓度很高、在立式磨生产不正常时磨腔内会出现正压现象、在立式磨刚投料运行或停机状态下由于磨腔内和磨辊腔内的温度场不均匀都有可能在磨辊腔内产生微负压状态，再加上工艺管理措施若有不当，风压密封不能绝对杜绝粉尘的进入，另外，由于增加了密封风机，也就增加了设备故障点，密封风机及具有动静接合点的风管若出现任何一个小小的故障就必须停机处理，否则就会造成磨辊腔内进入粉尘，有可能引发磨辊轴承的损伤。3．选粉机构物料分级的关键性部件，目前主要有静态、动态、动静态组合及高效多转子四种结构型式的分离器。粉磨细度要求不高的物料时静态分离器就可以满足要求，在水泥行业原料、原煤或熟料的粉磨工艺中，以动态或动静态组合式的分离器应用较多，而在非金属矿的高细粉磨领域，则必须应用高效多转子分离器（分级机），以控制出料细度达800～1250目。分离器转子的转速，一般采用变频器控制，普通电机变频驱动时，在低转速情况下温升较快，热量不易散发，所以分离器电机应选用变频电机。4．加压及润滑机构加压机构由油缸、动臂摇臂或压力框架、蓄能器、液压管道以及液压站组成。润滑机构由润滑油站及润滑油管组成。值得注意的是，在安装之前，液压管道及润滑油管必须进行严格的酸洗，以除尽管道内壁的铁锈，残余锈渣进入液压回路极易造成油缸密封件损坏及各类液压阀动作失灵。蓄能器的容积必须与液压系统的流量、压力相匹配，容积不够，不能很好地吸收液压回路中油压的波动，蓄能器内的氮气压力也必须维持在合适的范围，否则不能起到良好地蓄能作用。液压站应该具有良好的保压功能。液压管道与油缸的联接一般采用高压软管，在满足油缸摆动幅度的前提下，软管长度应尽可能地短，而直径要相应地加大，细长的软管必定产生剧烈地摆动，严重缩短其寿命，尽管固定后情况有所改善，但那也是不得已而为之，设备设计应该考虑并解决这一并不难以解决的问题而不能安于现状。润滑及液压系统的所有参数应送至中控室进行集中监测控制。5．壳体及机架壳体内易磨损部位应设有耐磨的易于更换的保护衬板，机架则必须有足够的刚度和强度，能承受筒体的重量及运行过程中所产生的动载荷。随着立式磨装备向大型化方向的发展，越来越多的立式磨主机采用了露天布置，考虑到防雨防尘的特别要求，电机的防护等级均提高到IP44以上，可是有一点设备设计人员却忽视了，那就是立式磨机架的“防护等级”是多少呢？就这一点来说，似乎国外的立式磨设备做得比较好，磨机壳体和机架上基本上不存在积水的可能，而有些国产的立式磨，在设备设计上考虑得就有欠缺，雨水会积聚在机架的框架结构内不能自由排出。对于煤磨来说，考虑到煤粉的易燃易爆特性，必须在壳体的适当位置设计2～3只防爆阀门。三立式磨的选型作为业主来说，经过经济和技术多方面的的比较以及到业已使用立式磨设备的厂家考察后，一旦决4定采用立式磨设备，首先要碰到的问题就是，该选用哪种型号哪种规格的立式磨？一般来说，业主要综合考虑以下几种要素：1．物料的易磨性和磨蚀性物料易磨性是判断物料是否容易粉磨的重要指标，测定物料易磨性有多种方法，包括美国的哈德哥罗夫(Hardgrove)法、美国的邦德(Bond)功指数法、前苏联的相对易磨性法、前苏联的米塔格(Mittag)法、德国的蔡赛(Zeisel)法，它们都是以粉磨物料获得一定的成品量或达到一定的成品量所产生的扭矩来计算或判断物料的可磨性，但相对于拟用立式磨粉磨的物料来说，主要有以下三种方法测定：（1）邦德(Bond)功指数法邦德功指数法是国际通行的测定物料易磨性能的重要方法，我国颁布的功指数国家标准与此类似。该方法采用Φ305×305标准试验磨，经过一系列的粉磨操作过程，以磨机每转所产生的细粉量Gbp来计算物料所消耗的功Wi(WorkIndex,Kwh/t)，尽管实验过程相当繁杂，但由于重复性、稳定性好，所需物料量只需12kg，测试费用低廉，从而获得广泛的认同和采用。（2）哈德哥罗夫(Hardgrove)法哈德哥罗夫法也是国际通用的测定物料易磨性能的重要方法，我国也颁布了与此类似的国家标准。此法是根据将物料在研磨碗内粉磨60转或粉磨相同时间所产生的小于74um的细粉量，计算出表示可磨性的哈氏指数HGI(HardgroveGrindabilityIndex)，该指数不直接反映物料粉磨所消耗的能量，所得结论也只是一个相对值，最大为100，数值越接近100，易磨性越好。该方法主要用于原煤易磨性的测定。（3）立磨法立磨法采用MPS32小型立式磨模拟工业立式磨的生产状态，对物料进行粉磨作业，根据