本栏目编辑翟小华专铨综迷国拥有管磨机2.5万台套以上,稳居世界首K位,广泛应用于水泥业、矿业等领域,其中用于干法粉磨系统的管磨机占90%以上,主要用于生产水泥、矿粉和粉煤灰粉等。目前,不少企业存在的主要问题是管磨机粉磨系统产量低、细度偏粗、单位电耗高。国内以辊式磨、棍压机终粉磨为代表的"无球化〃粉磨工艺及其装备技术正蓬勃发展,部分学者已经由此发出淘汰管磨机相关工艺与装备的呼吁。然而欧美等发达国家至今仍然有相当数量的管磨基金项目:江苏省新型环保重点实验室项目资助协会机械分会副会长,主要从事水泥机械相关的教学与科研工作。
机粉磨系统运行正常,效益良好,且每年仍新建近百条以大型管磨机(规格均大于04.2m)为主机的粉磨生产线。究其原因,是我国管磨机相关系统粉磨效率没有得到充分发挥。管磨机的通风量得不到保证,通风方式欠妥是人们通常忽视的重要原因之一。
1管磨机通风的意义管磨机在工作过程中,对物料的破碎与研磨(尤其是在微粉产生过程中),破坏了物料内在的物理特性,热能释放作为主要的系统能量转换方式,会大大提高磨内及水泥温度。如不通过提高系统产量与加大磨内通风量来降低水泥温度,则会出现水泥"假凝〃现象,从而影响水泥质量,进而影响混凝土的质模型的电脉冲力学特性分析。
2管磨机最大通风量传统计算方法2.1按管磨机容积计算通风量首先根据管磨机的规格求出其容积,再乘以3 4,则通风量2.2按功率推算通风量美国艾里斯查默斯公司根据需用功率来推算2.3按单位产量所需风量推算先假设管磨机产量与单位产量所需风量,将其相乘即为通风量。H.杜达提出单位产量所需风量值为1 810ft3/(桶咪);苏联只。M.谢尔金提出该值取300m3/(fh),两值基本相近。
2.4按磨内平均风速计算通风量磨内平均风速乘以磨机的有效断面积,可得出磨机的通风量风速,对开流管磨机,取v就上述4种计算方法,小规格管磨机计算所得通风量差别较小,对选择风机规格与参数影响亦较小;但对大规格管磨机影响较大,其通风量误差值最大时达4倍,对确定系统工艺参数与设备结构参数无实质实践要求。同时,上述4种计算方法并未综合考虑通风方式、磨内结构、研磨体填充率、研磨体级配等工艺与装备的影响,面对管磨机大型化的今天,则应重新探讨磨机通风量的计算方法。
3管磨机通风量的主要影响因素3.1环保要求鉴于磨尾收尘器一般由离心风机负压驱动,且离心风机压力特性曲线显示,压力与风量之间是相互影响的,故在确定管磨机通风量时,应满足国家及地区环保方面法律法规要求,确保管磨机进料端与出料端呈一定负压状态,保证无粉尘外泄,进料口负压一般为50100Pa,出料端自然要大于此值。
3.2成品质量要求就开流管磨粉磨系统而言,方面要保证收尘器收集到的粉尘为合格成品,另一方面要保证磨尾出料为合格成品。故目前般是理论计算作基础,主要依靠经验来确定磨尾收尘器风机的规格型号,然后在实际使用中摸索,风量由小逐步加大,直至同时满足环保与成品质量要求为止,并视之为正常工作状态,这样常出现"大马拉小车"现象,使用维持在较低的通风量水平上,系统粉磨效率相对较低。
就圈流管磨粉磨系统而言,仅要保证收尘器收集到的粉尘为合格成品,这并不完全取决于通风量的大小,也受管磨机与收尘器之间的连接管道直径大小的影响。如果该管道直径较大,则也能保证收尘器收集到的粉尘为合格成品,无须保证磨尾出料为合格成品,因管磨所排出的物料还需经过选粉机选粉后才被分成回料与成品。尽管在圈流管磨粉磨系统中,通风量的大小直接影响磨内流速,进而影响系统的循环负荷,但通风量对成品质量并不构成直接影响,它仅间接影响系统的粉磨效率与成品质量'就目前常用的通风方式而言,成品质量标准对通风量的影响较大,成品细度越细,通风量越小,反之亦然。
3.3磨内流速要求影响磨内流速的主要因素有:①隔仓板、出磨篦板篦缝规格与分布情况;②研磨体级配与装载量;③磨内水分蒸发量的变化情况;④助磨剂的使本栏目编辑翟小华专铨综迷用与效果。由于粉磨工艺上的差别,圈流管磨粉磨系统磨内流速为开流管磨粉磨系统磨内流速的3~5倍,故圈流管磨粉磨系统的磨内通风量为开流管磨粉磨系统磨内通风量的2~3倍。
不管是开流管磨粉磨系统,还是圈流管磨粉磨系统,针对目前国内行业的实际情况,从提高系统粉磨效率的角度出发,稳定的磨内流速,应由相对较低的研磨体级配、较大的研磨体装载量、较小的隔仓板与出磨篦板篦缝宽度、较大的隔仓板与出磨篦板总通风面积,配之以相对较高的磨内风速来实现。
3.4磨内干燥要求目前在管磨粉磨系统中,程度不同地要面对物料含水问题,在磨内研磨等产生热量的作用下,这些水分变成水蒸气,必须及时排出,否则一方面影响磨内前仓的破碎效果,另一方面也会影响后仓的研磨效率。以3.2m开流管磨粉磨系统台时75t、含水1°%计算,仅此项就需风量约1200m3/h. 3.5磨内降温要求出磨水泥温度过高,是半数以上开流管磨粉磨系统所面临的共同难题(圈流管磨粉磨系统相对于开流管磨粉磨系统水泥温度一般低1020°C)。加大通风量是最为有效的解决办法之,但往往会伴随着"跑粗"的问题,主要原因是常用通风方式与配球方式不适应较大的通风量。当然,成品质量标准对磨内温度影响较大,成品细度越细,则磨内温度越高。显然,与前面所述"就目前常用通风方式而言,成品细度越细,则通风量越小"形成矛盾。故利用管磨粉磨系统低耗生产超细水泥的技术难度可想而知。解决的唯一途径是通盘考虑通风方式与配球方式等工艺与装备因素,才可能达到优质高产低耗的目标。
3.6磨内选粉要求3.6.1磨内选粉的意义实现磨内有效选粉,方面将合格成品快速移出磨外;另一方面,将相对较细的物料从前仓快速移动到后仓。这样既保证前仓的高效破碎,同时又可实现后仓高效研磨,从根本上避免"糊球"、"糊磨"现象,进而大幅度提高系统的粉磨效率,降低出磨水泥温度。
3.6.2磨内选粉面临的主要难题体运动规律而言,可视之为管状流体模型,由颗粒流体内摩擦效应可知,边部风速大大低于中部风速,且随管磨机规格加大,边部与中部速度差能达到十倍以上,必然导致中部粉状料(往往较粗)移动较快,边部粉状料(往往较细)移动较慢。
进出料装置与通风要求之间的矛盾出于结期1构设计的需要,管磨机进出料基本上位于中心部位(小规格管磨机为中空轴进出料;大规格管磨机为端部中心直接进出料)。当系统正常运转通风时,管磨机筒体两端部几乎没有风,中部风特别大。造成一方面以携带细小颗粒为主的气流通过出口端时,因其断面积缩小,风速激增,出口处堆积的物料表面部分被气流一并带出,磨外高风速带走的物料也就相对较粗;另方面,进料端相对风速也较高,对前仓的影响也基本类似。由此造成了在管磨机筒体两端部的通风情况对选粉极为不利。
(3)隔仓板、出磨篦板与通风要求之间的矛盾传统的隔仓板、出磨篦板的作用是隔离大小钢球和阻拦研磨体不被排出,随着粉磨相关技术的不断进步,又赋予其控制及稳定物料流速的功能,确保首、尾仓的破碎、研磨能力平衡,始终维持适宜料球比,提高研磨体冲击势能与自身动能的有效利用率。实践证明,依据此理论来设计隔仓板和出料篦板,且综合考虑其磨损速度与过料能力、通风能力的变化规律,效果明显。但出于溢流过料设计的考虑,双层隔仓板与出磨篦板常常设置盲板结构,仅留中心风孔,此类结构导致中风过猛,边部无风,对选粉极为不利。
3.6.3实现磨内选粉需采用的结构改进措施在管磨机粉磨工艺与装备设计允许的前提下,尽可能采用边部进出料结构,使得两端的风力分布有利于磨内选粉;在不降低隔仓板、出磨篦板整体通风面积的前提下,适当降低其中心附近的通风面积,使隔仓板、出磨篦板附近的风力分布有利于磨内选粉,尽可能不采用盲板式结构。总之,上述磨内结构改进措施的实质是磨内通风方式的改进,磨内结构兼顾过料与通风,充分考虑磨内选粉的结构需要,则会有显著的选粉功能,带出的粉尘自然满足水泥质量要求,并达到优质高产低消耗的目的。
4结论确定管磨机磨尾风机时,应首先考虑优化管磨机通风方式,综合考虑进料水分、温度和易磨性,出磨成品的细度、温度要求,系统是开流还是圈流粉磨工艺,选粉机的选粉效率,研磨体的填充率、级配,筒体的规格与分仓,隔仓板与篦板结构,工艺管道布置,除尘器结构与阻力情况等等。初步设定系统产量水平,并接合经验预估算通风量。以笔者经验,按系统产量所需风量估算较为稳妥,即水泥粉磨按600m3/(fh),矿粉粉磨按400m3/(fh)估算,由此确定的风机规格通常略偏大,再配套安装风机变频器,即使风量富余,增加电耗也很有限,但系统的稳定性与适应性会很强。这样计算磨内风速,(下转第83页)本栏目编辑翟小华t防止分半壳体变形。
⑵轴承润滑油孔要按图纸尺寸加工。
(3)主轴装配时要检查润滑油孔是否通畅,用通压力气体的方法检查,若润滑油孔不通畅,会导致轴承因润滑问题而报废。
5现场调试操作控制要点立磨初期运行调试阶段需要操作控制要点如下:振动的控制立磨振动的原因主要有以下几个方面:①入磨物料中有金属大块;②入磨物料粒度级配两级分化严重;③磨盘上料层不稳,包括供料量不稳定和物料水分不稳定;④磨盘上料层过薄,如操作时其他参数不变则需增加供料量,若料层过厚,如果不是供料量大就有可能是辊压不够,或供料量、辊压都正常而风量不足,造成磨细的成品不能被及时带出;⑤进出口压差不稳定。
进出口压差不稳定压差低,说明入磨物料量少于出磨物料量,循环负荷降低,料层逐渐变薄,最终振动停机;压差高,说明入磨物料量大于出磨物料量,循环负荷增加,将导致料床不稳或吐渣,造成饱磨而振动停机。
出磨气体温度的控制出磨气体温度低,说明烘干能力不足,成品水分大,原料磨不细,而主电动机和选粉机电动机电流都可能会增大甚至过负荷跳停;出磨气体温度高,当主电动机电流、选粉机电动机电流和压差正常时,吐渣量将增大,造成产量降低,严重时会造成料层越来越薄。
⑷吐渣量大出现这种情况的原因可能是:①因风量与产量基本成正比,在其他工况相同时出口温度低,说明机内风量变大,吐渣量小,而出口温度高,产生的风量小,则吐渣量大;②由于配料站计量秤故障,实际供料量大,而流量显示未变。
磨辊研磨压力的控制研磨压力增加,物料粒径变小,系统产量增加,但当达到某一临界值后继续加大压力,主电动机的电流继续增大,单位产品的电耗增加,磨机的振动可能增大;研磨压力减小,料层逐渐变厚,主电动机电流增加,磨机压差增大,吐渣量增加。
通风量控制风量过大时,磨盘上的物料被过多地带出,使料层处于下限甚至越来越薄,压差减小,主电动机电流降低,振动值增大;风量不足,磨细的成品不能被及时带出,使压差增大,主电动机电流增大,料层变厚,吐渣明显增多,可能缺少必要的"软垫"而引起振动导致停机。
选粉机转速控制选粉机转速不变,风量越大,风速越高,产品细度越粗;当风速不变时,选粉机转速越快,产品细度越细。
产品细度控制有4种方法:①增大或降低研磨压力;②改变选粉机转速;③调节风机风量;④调节选粉机定子叶片角度。
6结语经过现场技术人员调试运行,立磨现已处于稳定运行状态,原料处理量约300t/h,产品细度80am筛余<12%,立磨振动值8~10mm/s,达到了较好的设计要求。