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技術 | MLN4250水泥立磨的開發設計

來源:《方重工集團有限公司》 發布日期:2019/9/18 編輯:徐展迪
核心提示:MLN4250水泥立磨的開發設計

近幾年來,水泥工業提倡節能減排和無球化粉磨,通過國内外科研工作者的努力,以立磨為代表的新一代水泥終粉磨技術得到了廣泛的應用和發展,其具有工藝系統流程簡單、單位電耗低、水泥産品質量穩定以及操作方便等諸多優點,引起了水泥行業的高度重視。國内外大公司在水泥立磨終粉磨方面技術已經非常成熟,已經有大量的使用業績。


某公司多年來一直緻力于高效節能環保型粉磨設備的研發,2005年進入礦渣粉磨領域,推出MLK型礦渣立磨,并取得了廣泛的應用,在此基礎上,從2010年開始着手水泥立磨的研發工作。本文就MLN4250水泥立磨的開發設計情況做簡要介紹。


1 MLN4250水泥立磨的開發


1.1碾磨材料和耐磨技術


由于立磨的工作原理及結構特點決定了立磨的主要磨損為磨輥輥套、磨盤襯闆的碾壓磨損和由高濃度含塵氣體高速沖刷造成的殼體和選粉機等部位的風蝕磨損。對于磨輥輥套、磨盤襯闆的碾壓磨損,國内外衆多的立磨生産商都在不斷地研究、開發各種材料的襯闆,對其材料的強度和韌性要求較高。目前市場上輥套及襯闆按制造方法主要可分為:鎳鑄鐵/高鉻鑄鐵鑄造、複合陶瓷和表面耐磨堆焊。


由于研磨水泥熟料時磨蝕性比較強,對磨盤和磨輥會産生比較嚴重的磨損,因此MLN4250立磨采用表面耐磨堆焊的輥套(如圖1所示)和磨盤襯闆,表面硬度高,耐磨性好,可以在線和離線堆焊。磨輥輥套和磨盤襯闆可以多次利用以節約使用成本。風蝕磨損發生在磨内不同部位,通常在磨内風速較高的部位加鋪耐磨襯闆,所采用的襯闆材質依據風速和含塵濃度的不同可分為:花紋鋼闆、耐磨闆(NM400)、硬面堆焊耐磨鋼闆(UP闆)等。

1.2關鍵部件的有限元分析


設備開發過程中,對立磨的關鍵部件上、下支臂和磨盤的應力、結構強度等問題進行了重點研究。上、下支臂和磨盤是立磨研磨壓力傳遞的關鍵件,其受力情況、應力分布、安全系數等參數,在立磨的設計中是非常重要的。在設計中,采用三維模型建模,對關鍵部件進行了應力分析。在滿足強度要求的情況下,對結構進行合理設計,有效降低了設備重量,使設備更加優化。


1.3高效選粉技術


該公司自主研發的SLS型高效動靜态選粉機已在礦渣立磨上得到了廣泛的應用,成品比表面積可達450m2/kg以上,完全可以滿足粉磨水泥時對于成品細度的要求。選粉機殼體采用了大直徑錐型結構,合理控制了風速,極大地提高了選粉能力,因此粗粉不會發生磨内循環,從而降低了磨機的壓力損失,降低了系統風機的電耗,降低了生産成本,從而達到節能的目标。通過選粉機電機變頻調速,可以靈活控制産品細度及顆粒級配分布,調整範圍大,适應不同品種的水泥對細度的不同要求。此外,根據國内水泥粉磨的特點,為了盡可能多的利用廢物,變廢為寶,選粉機可以開設多個進料口,并根據物料掙眭的不同對落料點分别進行設計,滿足諸如幹粉煤灰、濕粉煤灰、礦渣、石膏等不同特性的摻合料盡量分開進料的要求,有利的防止了堵料情況的發生,确保了磨機的平穩運行。


1.4穩定料床技術


在粉磨水泥時,由于熟料比較幹燥,而且水泥粉磨産品細度要求高,細粉較多且流動性好,在磨盤運轉離心力的作用下,很快被甩到磨盤外側被風環吹出的高速氣流吹走,難以形成穩定的料層,使磨機運行過程中振動加大,甚至無法正常運轉。


為了穩定料層,國内外各公司開發出了不同的專利技術。例如,萊歇公司創造了對輥聯合粉磨工藝。随能力大小,可用”2+2”、”3+3”不同配置。輔輥(s輥)起準備料床作用,使物料脫氣、凝結;主輥(M輥)起粉磨作用。OK立磨應用單輥自行準備料床的原理,采用球型帶槽輥減小振動。


MLN水泥立磨與OK立磨類似,亦采用單輥自備料床的方法。磨機利用磨輥輥套與磨盤襯闆處的不同曲率形成的楔形增壓區來穩定料床(如圖2),在對物料進行碾磨的過程中增壓區的作用是使松散物料迅速壓實,并完成初破碎和粉磨。物料最終在高壓粉磨區内高效的完成粉磨作業。此外,對擋料環高度進行了增高,延長了物料在磨盤上的停留時間和研磨次數,增加了成品中細粉的含量,滿足成品顆粒級配的要求。

2 MLN4250水泥立磨的結構組成和技術特點


2.1 MLN4250立磨的結構組成


MLN4250水泥立磨的磨盤研磨區直經4.25m(磨盤最大外徑5.1m),磨機設有4個磨輥,配備高效動靜态選粉機,具有結構緊湊、粉磨效率高、物料适應廣等優點。生産P·0 42.5水泥産量達到180 t/h,可以單台配套3000t/d熟料生産線,同時也可以用于120萬t/年規模的水泥粉磨站。MLN4250水泥立磨的主要參數見表1,立磨結構組成見圖3。

2.2 MLN型水泥立磨的技術特點


(1)粉磨效率高,系統結構緊湊,磨機運行過程中噪音污染小。

(2)操作簡單。利用液壓系統,能夠實現升輥和降輥,可實現擡輥輕載啟動,落輥時采用備壓,啟動過程更加平穩。

(3)維護便捷。利用檢修液壓缸,磨輥可以自由地翻出磨外,方便快捷的更換輥套,更換時間短,工作量小,從而縮短停機維修的時間,降低因設備維護帶來的損失;磨機設計有慢速傳動裝置,方便對磨機進行維護操作。

(4)安全可靠。在操作上除了設計了自動的誤操作安全聯鎖、各類傳感器關聯之間的聯鎖、程序之間關聯的聯鎖、自動保護的聯鎖外,還對磨盤和磨輥之間增加了機械的硬聯鎖,利用限位裝置保證磨盤和磨輥間永遠有一定的間隙,避免誤操作及因液壓系統故障而停機時,磨輥和磨盤之間産生直接的摩擦和碰撞,保證傳動裝置和磨内傳動部件不受損壞。

(5)與其他形式的立式輥磨機相比,液壓系統操作壓力更低,磨機運行更加平穩,漏油故障率低,安全可靠性高,管理方便。

(6)台時産量高。采用了4個輪胎型磨輥,配上溝槽型的磨盤襯闆,形成了複合式研磨,大大增加了研磨區面積,提高了研磨效率,加上高效動靜态選粉機的配合産量得到了大幅提高;對稱設計的輪胎型輥套在磨損後可以對調翻面使用,相較于錐型輥的設計方案,延長了輥套一倍的使用壽命。

(7)液壓站設計有兩套控制磨輥加壓的裝置,每套控制兩個相對的磨輥壓力,保證磨機平穩運行。這樣的配置,還可以實現部分磨輥工作,磨機在兩輥工作時産量可達額定産量的65%~70%


2.3水泥立磨的操作要點


水泥立磨的優勢之一就是對于物料的适應性更好,細度調節更加方便、快捷,更加适應瞬息萬變的市場環境。如何調控水泥成品的質量,從生産實踐中總結歸納出表2所列的原則性指南m,。即當水泥比表面積相同時,增加其擋料環高度,或增加磨輥壓力,兩者效果相同,都會使成品水泥的粒徑範圍變寬(曲線斜率n值變小),+30¨m篩餘數變大,抗壓強度變小,标準稠度需水量變小;但是增加磨内風量,其效果則與前者相反。

總之,綜合運用這些調控手段,可以在較大範圍内調控立磨水泥的性能,而從目前的使用情況看,顆粒級配比球磨更加合理,水泥強度也達到或超過普通球磨機粉磨的水泥。


3 結語

在目前節能減排、水泥行業産能過剩競争加大的背景下,我國水泥工業已逐步将降低單位熟料的能耗、電耗為發展目标。水泥立磨終粉磨技術在國内外已經得到了廣泛的應用,運行結果充分體現了該技術具有顯著的節能效果和優良的産品性能,MLN4250水泥立磨的開發完成必将推動國産水泥立磨的技術進步和水泥立磨終粉磨技術的發展,為實現水泥生産無球化和節能減排作出重大貢獻。

來源:《方重工集團有限公司》


作者:謝偉安,屈利良,張世英,張建全,于廣華


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