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大型TRM生料辊磨的开发应用
发布时间：2013-10-25 08:32 来源：未知
1、生料粉磨技术现状
生料粉磨是新型干法水泥生产过程的一个重要环节．主要任务是将配合好的原料烘干粉磨成符合后续工艺即熟料煅烧要求的生料。一般要求生料细度80FLm标准筛筛余10%～20%，200um标准筛筛余1.0%—2.0%．生料水分<1.0%。传统的生料粉磨主要采用烘干兼粉磨的球磨机系统，尤以简化的中卸烘干球磨系统使用最为广泛，其特点是技术成熟，运转率高，操作简单，对原料的适应性强，系统投资低，但是球磨机粉磨效率低．电耗高，粉磨中等易磨性的原料时系统电耗23kWh/t(生料)左右，换算成熟料时单位电耗达36kWh/t（熟料），换算成水泥时单位电耗29kWh/t
（水泥）。另外，球磨机金属消耗较高，采用高铬球时单位生料球耗40g/t左右，富通新能源销售球磨机、雷蒙磨粉机等磨机机械设备。
上世纪70年代发展的现代辊磨、80年代出现的辊压机和90年代问世的简辊磨等以料床粉磨为原理的装备技术使得以球磨机为主的传统粉磨技术发生了根本性的变化，其粉磨效率提高一倍左右。其中辊磨就被大量用于生料粉磨．新建生产线中辊磨使用率达80%以上，少量采用辊压机或筒辊磨系统。
辊磨粉磨生料主要具有粉磨效率高、系统流程简单、烘干能力强、允许入磨粒度大等特点。生料辊磨系统单位电耗一般为16kWh/t（生料）左右，相当于熟料单位电耗25kWh/t（熟料），水泥单位电耗20kWh/t（水泥），即辊磨系统比球磨系统节电30%。辊磨的粉磨与选粉集合在一台设备内完成，允许的最大入磨粒度可达辊径的5%．辊磨还属于半风扫式粉磨设备，通人的热风量大，因此说辊磨集中碎、粉磨、烘干、选粉等工序于一体，流程简单，并可采用露天布置，占地面积少。辊磨磨辊的金属消耗一般在3g/t左右，不到球磨机球耗的十分之一。辊磨工作噪音小，具有环保方面的优势。辊磨的产量正比于磨盘直径的2.5次方，满足了水泥生产线大型化的发展需要。
2、辊磨技术的发展
辊磨已有100多年的历史，发端于美国，上世纪初发展于德国．60年代以前主要用于电厂磨煤。而且规格较小，其后推广到粉磨水泥生料。70年代开始将弹簧加压改为液压加载，规格逐步大型化，并大规模应用于新型干法水泥生产线：80年代开始水泥／矿渣粉磨工业试验．90年代得到推广应用。目前以莱歇公司的LM辊磨、非凡公司的MPS辊磨、伯利休斯公司的RM辊磨和史密斯公司的Atox辊磨最具代表性．这些公司均可提供台产500t/h以上单机配套7 500t/d级生产线的大型辊磨。
LM辊磨：由Emst Cun Loesche在Raymond磨的技术基础上经过多次改进而成．采用平盘圆锥辊的结构形式．根据磨盘直径的大小设有2-6个磨辊．磨辊轴线与水平成15。夹角．磨辊可翻出机外方便检修．磨盘衬板可翻面使用，各磨辊可单独加压。
MPS辊磨：由Siegfried Schauer对Berz磨进行二次开发而成．其实Berz磨采纳了Fuller辊磨和Loesche辊磨的一些特点。MPS辊磨采用碗式磨盘和轮胎磨辊的结构形式，统一设计3个磨辊，装在同一辊架上统一施压，磨辊与水平成12。夹角，磨辊靠检修机构移出磨外，可翻面使用。
RM辊磨：Krupp晚于Siegfried Schauer也在Berz的基础上发展了Polysius辊磨，采用沟槽型磨盘和轮胎分半直辊的结构形式，2对磨辊，统一施压，磨辊允许在一定的范围内摆动，磨辊也可以翻面使用。
Atox辊磨：史密斯(FLS)在使用MPS专利到期以后开发了Atox辊磨，起步较晚，采用平盘和圆柱形磨辊的结构形式，3个磨辊，统一施压。
在国内．天津水泥工业设计研究院有限公司开展辊磨装备技术的研发工作较早．1978年即与江苏吴江水泥厂合作，将一台∮1600/1380的莱歇式弹簧压力煤磨改造成液压生料磨．1982年10月成功投产，1984年对该磨进行了二次改造，解决了自动抬辊空载启动的问题，运行效果进一步提高．1985年液压辊磨粉磨水泥生料技术通过省级鉴定。
在此基础上．天津院开始了TRM型系列辊磨装备的开发工作，首台样机TRM25、710kW生料辊磨设计能力75t/h．用于河南新乡水泥厂1 000t/d干法生产线．1992年投产，产量达到80t/h．系统电耗15.4kWh/t．1994年通过国家建材局组织的专家鉴定。在此期间，天津院建成了TRM3.6辊磨试验系统，可以进行各种物料的辊磨及系统参数试验，为辊磨技术开发创造了良好的条件。
2003年天津院成立了以辊磨开发设计和制造供货为主营业务的粉体装备公司。此后，为2 500t/d和3 200t/d生产线配套的TRM3641和TRM3841生料辊磨相继投产和推广，并率先推出国产矿渣辊磨，取得了良好的经济效益和社会效益。
沈阳重型机器厂于1985年引进Pfeiffer公司MPS型磨机的5种规格的生料磨和3种规格的水泥磨技术．同时引进了全套的辊磨试验系统，满足了2 000t/d生产线配套的生料粉磨需要。在此基础上．90年代以后自行开发了MLS型磨机，满足了2 500t/d、3 200t/d生产线的配套需要，还开发制造了MLS4531辊磨，应用于部分5 000t/d生产线的生料粉磨。
合肥水泥工业研究设计院在辊磨方面也做了大量的工作．早期与朝阳重型机器厂、襄樊重型机器厂联合引进了Polysius公司的小型RM辊磨技术．后自行开发了HRM型辊磨，并在水泥行业大量推广应用，成为该院的重要产品之一。
总之．国产辊磨满足了中小规模水泥生产线的配套需要．但与国际先进水平相比差距较大，特别在大型辊磨方面．5 000t/d级以上生产线配套生料辊磨主要依赖进口。进口辊磨价格高，供货周期长，备件费用高，成为大型水泥装备国产化的“瓶颈”。国家“十五”重大技术装备研制项目既“日产10 000吨水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制项目”将“大型辊式生料磨研制”作为重要专题，确定开发台产400t/h的生料辊磨（万吨线采用一窑两磨配置），其目的和意义在于：解决我国大型水泥生产线生料辊磨国产化问题．填补该领域的空白．提高我国水泥装备技术水平，降低工程项目投资，同时促进我国水泥装备开发设计、加工制造、耐磨材料等相关技术的进步，提高国际竞争力。该项目由国家经贸委组织、天津水泥工业设计研究院主持。
3 、TRM53生料辊磨的开发
2002年5 000t/d生产线配套辊磨暨“TRM53辊磨开发”项目正式启动，成立了课题组。
攻关目标是根据“10.OOOt/d(I水泥熟料新型干法生产工艺与成套设备研制”项目提出的“一窑两磨”配置要求．研究开发用于日产10 000吨水泥熟料新型干法生产线生料粉磨系统配套用的大型辊磨，产量达到400t/h以上，工艺参数和结构参数计算正确、合理；设备运行稳定、正常。
研制内容包括辊磨整体结构和关键部位结构的研究；耐磨材料的研制；磨盘的结构分析与计算；液压系统的研究：传动装置的确定：大型辊磨制造技术的研究，如磨盘铸造及大型结构件的焊接等。
磨盘的热应力计算：磨盘是承受磨辊全部压力的关键部件，直径达6米多．净重90多吨，而且烘干原料的热气体从磨盘周边导入，使磨盘始终处在一定温度之下，进而产生热应力，所以如何计算磨盘的应力和热应力、优化磨盘的结构是设计磨盘的关键。天津院自行开发了应用有限元法计算磨盘机械应力的计算机软件，并与某高校进行了合作，取得了满意的效果;图2为磨盘和摇臂的应力场分析结果。
主体结构：由于辊磨的磨辊压力大．运行中还可能产生强烈振动，故整体结构强度必须有可靠的保证。埋在混凝土中的基座需承受整台磨机重量及磨辊压力、支架与基座连接需承受液压缸部分拉力及磨机振动冲击力、中壳体需承受选粉机整体重量，这三个部件焊接成一体。为此采取了相应方法和措施如钢板厚度的合理选用、焊接工艺的合理编排、焊后应力的消除等以确保整体强度。
液压加载系统：辊磨的液压加压装置是确保磨机有效运转的重要部分，其可靠性直接影响磨机的运转率。本项目中对液压系统回路、控制方式、液压缸密封、阀件失效性等方面进行了专门分析研究，以保证液压系统的可靠性。
磨盘磨辊的耐磨问题：磨辊辊套和磨盘衬板的使用寿命影响到使用厂家的经济效益。开发过程中与专业厂家协作，从磨损原理、耐磨结构部件的设计、耐磨材料、堆焊工艺等方面进行了研究，期望使粉磨部件的使用寿命不低于8000h．达到国际先进水平。
总的来说．本项目的开发集合了天津院在装备开发方面的技术优势，通过试验研究，总结分析二十多年来在辊磨设计、制造、调试等方面积累的宝贵经验，并充分利用社会资源，采用现代计算分析方法，目的是确保整机运行的可靠性和技术指标的先进性。
4 、TRM辊磨WJ特点
现代辊磨虽然形式多样，但是粉磨机理相同：物料在回转的磨盘上以料床的形式被不同数量的高压磨辊挤压剪切而粉碎。不同磨机的区别主要表现在两个方面：一是磨盘和磨辊的配合形状，二是磨辊的加压方式。
TRM型辊磨采用平盘锥辊的结构形式，主要特点如下：
·整体结构紧凑，粉磨效率高。
·操作简单，运行平稳，振动小。
·研磨部分采用水平磨盘与锥形磨辊的配合，二者相对速差小，金属消耗低，研磨部件正常使用8 000h以上．而且修复更换方便。
·辊套和磨盘衬板磨损后对产量影响小．产量降低幅度<5%。
·烘干能力强，可利用五级预热器的全部窑尾废气烘干水分7%的原料．如采用辅助热源可烘干水分15%~20%的原料。
·分选部分采用动静态结合的组合式高效笼型选粉机，生料细度特别是对粗颗�？刂蒲细�，调节灵敏，生料细度R-10%—15%，Rzowr=1.0%。
·每个磨辊相对独立的对磨盘上的物料进行加压粉碎，可以实行部分磨辊工作．如四辊磨机在两辊工作时产量可达额定产量的70%。
·磨辊润滑为稀油循环方式：磨辊轴承密封采用气封+尘封+油封方式：有效地防止粉尘进入轴承内部和润滑油的渗漏。
·风环面积和挡料圈高度可以根据工况进行调整。
·当铁块等难粉碎颗粒进入磨机内引起磨机振动大时，磨辊可以白行抬起，实现自我�；ぁ�
·主机可空载启动，大大降低磨机启动载荷。
·检修时．磨辊可以靠翻辊油缸很方便翻出机壳外，方便维修。图3为TRM辊磨结构示意图。
5、TRM5341辊磨及系统设计参数
TRM5341辊磨的基本设计参数如下：
磨盘直径咖5 300mm(磨盘外缘)
磨辊规格4~2 450mm
装机功率3 550~4 200kW(根据物料的易磨性实验结果确定)
基准产量≥400t/h
生料细度R=12%
选粉机转子+5 170mm
选粉机转子最高转速80dmin
选粉机功率200kWh
2007年3月天津院与辽宁富山水泥有限公司签订了首台TRM5341辊磨的供货合同（见图4）。天津院物化检测所取样进行了原料性能测试，其中与辊磨相关的测试结果见表l。
MF是混合料的辊磨易磨性指数,WF是磨蚀性指数，均属中等范围。根据试验结果，经双方讨论确定合同要求：系统产量≥420t/h（磨损后），生料细度Rsowr-12%，电耗(磨机+减速机)8.5kWh/t。
系统工艺参数流程图见图5，操作画面见图6，采用带旋风收尘器的双风机系统，操作调整方便，有利于磨机的稳定运行。旋风收尘器规格4-44 800mm，处理风量780000m3/h，循环风机风量900000m3/h．全压11 500Pa．装机功率4 200kW。
6、运行情况及分析
TRM5341辊磨系统于2008年9月1日正式投入试运行，开始时采用热风炉供风，喂料量控制在300t/h左右，磨机功率2 800kW．循环风机阀门开度60%—70%。试生产运行数据见表2。
9月7日开始实现窑磨联运．喂料量提高到40(t/h左右，磨机运行功率3 200kW，生料细度RaWn=13%左右，循环风机阀门开度约80%。此时进一步提产比较困难，加料加压时运行不稳，外循环量增多，测定后发现系统风量不足。
9月底全线停运检修．检查发现辊磨系统循环风机阀门实际开度与中控室显示不符，进行调整。系统再运行时投料量提高并稳定在430～445th,操作压力未变，循环风机阀门开度降为75%．测定风量满足设计要求。
从目前的运行情况分析，系统仍未达到最佳状态，还有一定的提产空间。
(1)入磨粒度偏粗
一般地，辊磨允许的最大入磨粒度为辊径的5%．本磨机辊径为咖2 450mm．则最大入磨粒度可达120mm．按≤70mm的物料质量≥90%进行控制，但是现场观察入磨粒度偏粗，特别是铝矾土没有破碎，大块物料粒度达到200mm左右，众所周知，铝矾土韧性大，不好粉碎，影响磨机产量。
(2)喷水系统不完善
辊磨喷水有两个用处．一是调节控制磨机出口气体温度，二是改善磨盘上物料的流动性，提高挤压效果和运行的稳定性．因此要保证喷水压力使水喷到料床上，并能远程调节喷水量。该喷水系统暂不完善，对磨机操作不利。
(3)操作压力的调整
目前磨机的磨辊液压系统操作压力为6.5MPa,消耗电机功率为3 300kW左右。一般地，辊磨的投影压力可到700kN/m2左右，运行负荷允许到90%．即该磨机允许消耗功率3600kW．因此在以后的生产中可以适当提高液压系统操作压力以增加系统产量。
7、结束语
试运行情况证明．TRM5341生料辊磨单位电耗达到进口辊磨的同等水平．而且运行更加平稳．减速机底板的垂直振动只有1.5mm/s左右．成品细度控制非常灵活．对原料的粒度适应性很强．大入磨粒度120mm．个别粒度更大，但磨机价格仅为进口设备的60%左右．供货周期可以缩短8个月左右．完全可以替代进口设备用于5 000t/d—6000t/d生产线的生料粉磨系统。
截止到2008年11月国内外已签订TRM5341生料磨供货合同10台套。
