LM3722N型礦渣輥磨的開發(fā)及應(yīng)用

李光業(yè)，孔金山

LM3722N型礦渣立式輥磨是集細(xì)碎、研磨、氣力輸送、選粉分級(jí)和物料烘干為一體的粉磨設(shè)備，可用于年產(chǎn)60萬(wàn)噸（一線磨）和年產(chǎn)120萬(wàn)噸（一線兩磨）的礦渣微粉生產(chǎn)線粉磨，也可用于礦渣或其他固體廢渣粉磨領(lǐng)域，對(duì)提高固廢處理的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1 LM3722N型礦渣立式輥磨主要參數(shù)選型計(jì)算

LM3722N型礦渣立式輥磨的主要技術(shù)參數(shù)見表1。根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)能需求，對(duì)LM3722N型礦渣立式輥磨的磨盤直徑、磨輥直徑、磨盤轉(zhuǎn)速、料層厚度、通風(fēng)量和主機(jī)功率等參數(shù)進(jìn)行選型計(jì)算。

表1 LM3722N型礦渣立式輥磨技術(shù)參數(shù)

1.1 磨盤名義直徑

根據(jù)LM系列立式輥磨的磨輥形式，定義磨盤名義直徑為磨盤與磨輥研磨軌跡形成的假想軌道直徑，通常根據(jù)輥磨的生產(chǎn)能力來(lái)計(jì)算。磨盤名義直徑與生產(chǎn)能力的關(guān)系式為：

式中：

GR——輥磨生產(chǎn)能力，t/h

KG——常數(shù)，與輥磨型式、輥磨壓力、研磨物料相關(guān)，取KG=4.4

D——磨盤名義直徑，m

按照設(shè)計(jì)產(chǎn)能的130%對(duì)磨盤名義直徑進(jìn)行校核計(jì)算，以保證輥磨磨損后期的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。

經(jīng)計(jì)算，磨盤名義直徑D=3.714m，圓整后取磨盤名義直徑D=3.7m。

1.2 磨輥直徑和寬度

磨輥直徑與磨盤直徑之間按照一定的比例關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況下，輥徑與磨盤直徑之比為0.5～0.7，通過(guò)選擇合適的輥徑與磨盤直徑比，可以確定磨輥直徑。

式中：

DR——磨輥直徑，m；

磨輥直徑圓整后，取DR=2.2m，磨輥數(shù)量：4個(gè)

磨輥寬度與磨輥直徑之比稱為輥徑比，一般DB/DR=k，礦磨類輥徑比k=0.3～0.35。

取k=0.33，可確定磨輥寬度：

DB=0.33×2 200mm=726mm

磨輥寬度圓整后，取DB=0.72m。

1.3 磨盤轉(zhuǎn)速

磨盤轉(zhuǎn)速是根據(jù)物料在磨盤內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速率和粉磨速率相平衡的原理設(shè)計(jì)的，與磨輥數(shù)量、磨盤直徑、料層厚度等參數(shù)有關(guān)。不同磨型的輥磨因設(shè)計(jì)參數(shù)不同，盤速也各不相同。輥磨磨盤轉(zhuǎn)速與磨盤直徑的-0.5次方成正比，其關(guān)系式為：

式中：

Kn——常數(shù)，與輥磨的磨型和工藝系數(shù)相關(guān)，取Kn=50～60

n——磨盤轉(zhuǎn)速，r/min

經(jīng)計(jì)算，磨盤轉(zhuǎn)速可取n=25.6r/min。

1.4 料層厚度

合適的料層厚度是輥磨穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。料層太薄會(huì)降低粉磨效率，甚至?xí)鹉C(jī)強(qiáng)振而頻繁停機(jī)；料層過(guò)厚會(huì)降低研磨效率，易造成“飽磨”。通常料層厚度與輥徑DR有關(guān)，操作控制時(shí)可參考：

式中：

h——料層厚度，mm

DR——磨輥直徑，m

1.5 出磨通風(fēng)量

輥磨是烘干兼粉磨的磨粉設(shè)備，其出磨通風(fēng)量有兩種計(jì)算方法：一是按出磨氣體攜帶粉料的能力，即含塵濃度計(jì)算；二是根據(jù)烘干物料的能力，即通過(guò)熱平衡計(jì)算得出烘干能力下的風(fēng)量。同時(shí)，校核風(fēng)環(huán)處的噴嘴風(fēng)速（60～90m/s）和磨腔內(nèi)的筒體截面風(fēng)速（6～10m/s）。

按出磨氣體含塵濃度計(jì)算磨機(jī)所需通風(fēng)量：

式中：

C——出磨氣體含塵量，kg/m3；

對(duì)于礦渣，一般取C=0.25～0.3kg/m3

Q——磨機(jī)通風(fēng)量，m3/h

經(jīng)計(jì)算，Q=400 000m3/h

1.6 主電動(dòng)機(jī)功率

通常輥磨主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算方法有以下三種：一是根據(jù)輥磨的處理能力和能耗之間的關(guān)系，同時(shí)考慮修正系數(shù)；二是按磨盤上的作用力矩和磨盤轉(zhuǎn)速計(jì)算；三是模擬放大試驗(yàn)樣機(jī)，并留有一定的富余量。

立式輥磨所需功率的計(jì)算方式有如下幾種：

式中：

N——立式輥磨所需功率，kW

V——磨輥圓周速度，m/s

F——每個(gè)磨輥的實(shí)際輥壓力，F(xiàn)=1.3GW，N

FN——所需投影輥壓力，kN

GW——磨輥對(duì)料層的壓力（包括磨輥?zhàn)灾兀?，N

Z——磨輥個(gè)數(shù)，個(gè)

KP——單位產(chǎn)品電耗，kWh/t；粉磨礦渣物料KP取25～28kWh/t

由式（8）計(jì)算立式輥磨所需功率，其中，取礦渣料層輥壓力GW=1 000kN

由式（9）計(jì)算立式輥磨所需功率，其中，F(xiàn)N=DR·DB·GW×0.9=1 425.6kN

由式（10）計(jì)算立式輥磨所需功率：

N=KP×（90～100）=2 250～2 800kW

綜合以上計(jì)算，可取主電動(dòng)機(jī)功率P=3 150kW。

2 立式輥磨的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 立式輥磨的結(jié)構(gòu)

LM3722N型礦渣立式輥磨由主電機(jī)、主減速機(jī)、機(jī)架、磨盤裝置、磨輥裝置、限位減震裝置、筒體、選粉機(jī)、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、輔助工具、電控系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 立式輥磨的工作原理

圖1 LM3722N型礦渣立式輥磨結(jié)構(gòu)

LM3722N型礦渣立式輥磨采用碗盤輪胎輥、液壓變加載的結(jié)構(gòu)形式，利用料床粉磨原理對(duì)物料進(jìn)行擠壓粉碎和研磨。主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，被粉磨的物料通過(guò)計(jì)量后，經(jīng)鎖風(fēng)喂料閥、進(jìn)料溜槽送入旋轉(zhuǎn)的磨盤中心，物料在離心力作用下，向磨盤邊緣移動(dòng)，從而進(jìn)入由磨輥和磨盤組成的粉磨區(qū)域。磨盤邊緣安裝有一定高度的擋料環(huán)，以保證在磨盤上形成一定厚度的料層，利于粉磨。在液壓加載系統(tǒng)提供的加壓作用力和磨輥?zhàn)陨碇亓Φ墓餐饔孟?，物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時(shí)，熱風(fēng)從磨盤周邊的風(fēng)環(huán)處均勻向上噴出，粉磨后的物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流吹起，經(jīng)過(guò)選粉機(jī)分級(jí)、篩選后，不合格的粗粉在旋轉(zhuǎn)葉片作用下落回至磨盤，與新喂入的物料一起被重新粉磨，合格的細(xì)粉經(jīng)烘干，隨同氣流出磨，由布袋收塵設(shè)備收集為成品，整個(gè)粉磨作業(yè)過(guò)程如此循環(huán)。

3 LM3722N型礦渣立式輥磨的關(guān)鍵設(shè)計(jì)點(diǎn)

（1）磨盤采用碗形結(jié)構(gòu)，磨輥采用帶有“排氣凹槽”的輪胎形輥面，并與磨盤呈一定傾角，能有效降低磨輥對(duì)物料的研磨振動(dòng)。

（2）磨輥密封殼位于輥磨機(jī)體外，設(shè)計(jì)有氣密封結(jié)構(gòu)，無(wú)需密封風(fēng)機(jī)。

（3）磨盤外緣設(shè)有可調(diào)的擋料環(huán)，可根據(jù)不同的物料和系統(tǒng)調(diào)試狀況進(jìn)行調(diào)整。

（4）四個(gè)磨輥相對(duì)磨盤中心均勻?qū)ΨQ布置，磨盤受力均衡。當(dāng)一個(gè)或兩個(gè)磨輥出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)稱的兩個(gè)磨輥仍可使磨機(jī)在產(chǎn)量2/3負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。

（5）自動(dòng)液壓變加載系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，輔以氣囊式蓄能器，能有效地起到隔振作用，具有一定的自適應(yīng)能力和彈性緩沖作用，可以適應(yīng)料層波動(dòng)變化。

（6）每個(gè)磨輥均配有專用的液壓翻輥裝置，可以將磨輥翻出輥磨機(jī)體外，方便檢修和更換磨輥。

（7）加載系統(tǒng)配有機(jī)械限位裝置，具有一定彈性的緩沖機(jī)械限位裝置，可以防止由于料層太薄，導(dǎo)致磨輥位置過(guò)低而造成的磨輥和磨盤間的剛性接觸。

（8）選粉機(jī)設(shè)計(jì)成機(jī)械傳動(dòng)、轉(zhuǎn)速可調(diào)的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)結(jié)構(gòu)，作為立式輥磨的一個(gè)部件與立式輥磨組裝成一體。

4 LM3722N型礦渣立式輥磨調(diào)試操作關(guān)鍵點(diǎn)

LM型立式輥磨在初期調(diào)試運(yùn)行階段，需要控制好以下幾個(gè)操作關(guān)鍵點(diǎn)：

4.1 立式輥磨振動(dòng)

造成立式輥磨振動(dòng)的主要原因有：

（1）入磨物料中可能夾雜有金屬大塊，或者物料中夾雜有大塊硬物料。

（2）原料水分忽高忽低，沒有根據(jù)磨機(jī)出口風(fēng)溫及時(shí)調(diào)節(jié)入磨風(fēng)溫和調(diào)節(jié)噴水量，使磨盤上不能形成穩(wěn)定的料層。

（3）進(jìn)出口壓差不穩(wěn)定，喂料量與研磨壓力、通風(fēng)量、選粉機(jī)轉(zhuǎn)速要匹配合理，料、氣、轉(zhuǎn)速不平衡，必然會(huì)造成磨腔內(nèi)壓差波動(dòng)變化，導(dǎo)致磨機(jī)振動(dòng)。

4.2 立式輥磨壓差

磨機(jī)壓差的變化反映了磨腔內(nèi)循環(huán)物料量（循環(huán)負(fù)荷）的多少，磨機(jī)壓差決定了磨機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）壓差降低，說(shuō)明磨機(jī)喂料量少于出磨物料量，磨腔內(nèi)的循環(huán)負(fù)荷降低，磨盤上的料層會(huì)逐漸變薄，薄到極限時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)而停磨。

（2）壓差不斷增高，說(shuō)明磨機(jī)喂料量大于出磨物料量，磨腔內(nèi)的循環(huán)負(fù)荷不斷增加，最終導(dǎo)致料床不穩(wěn)定或吐渣嚴(yán)重，或造成“飽磨”而振動(dòng)停機(jī)。因此，保持喂料量與出磨物料量的動(dòng)態(tài)平衡對(duì)磨機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。

4.3 磨輥研磨壓力

液壓系統(tǒng)是立式輥磨的重要組成部分，磨輥的研磨壓力由液壓系統(tǒng)通過(guò)液壓裝置提供。

研磨壓力大，物料容易被研磨至更小的粒徑，可以提高系統(tǒng)產(chǎn)量，但當(dāng)磨輥施加的壓力達(dá)到某一臨界值后仍繼續(xù)增加，不僅不會(huì)提高產(chǎn)量，反而會(huì)使主電動(dòng)機(jī)的電流突然升高，增加單位產(chǎn)品電耗，也會(huì)增大磨機(jī)的振動(dòng)。

研磨壓力低，物料不能被及時(shí)粉磨，導(dǎo)致料層逐漸變厚，容易造成“飽磨”現(xiàn)象，同時(shí)主電動(dòng)機(jī)電流增加，磨內(nèi)壓差增大，最終導(dǎo)致磨機(jī)大量吐渣。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，需根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)調(diào)整液壓系統(tǒng)和蓄能器的壓力。

4.4 控制產(chǎn)品細(xì)度

產(chǎn)品細(xì)度與磨機(jī)的產(chǎn)量密切相關(guān)。細(xì)度要求高，產(chǎn)量低；細(xì)度要求低，產(chǎn)量高?？刂坪卯a(chǎn)品細(xì)度的方法主要有：

（1）增大或降低研磨壓力。壓力越高，產(chǎn)品越細(xì)；壓力越低，產(chǎn)品越粗。

（2）改變選粉機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速越快，產(chǎn)品越細(xì)；轉(zhuǎn)速越慢，產(chǎn)品越粗。

（3）調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量。當(dāng)磨內(nèi)風(fēng)量有變化時(shí)，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速必須隨通風(fēng)量的變化而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，風(fēng)量增加，轉(zhuǎn)速提高；風(fēng)量減少，轉(zhuǎn)速降低。

4.5 立式輥磨出口風(fēng)溫和通風(fēng)量

立式輥磨出口通風(fēng)量應(yīng)能滿足輸送物料要求的風(fēng)量，與磨機(jī)產(chǎn)量相匹配。風(fēng)量過(guò)小，不能及時(shí)將合格細(xì)粉帶走；風(fēng)量過(guò)大，容易造成選粉機(jī)跑粗?？刂迫肽ワL(fēng)溫≤350℃條件下運(yùn)行，出磨風(fēng)溫（為防止布袋收塵器結(jié)露）應(yīng)控制在80℃～100℃范圍內(nèi)。出磨風(fēng)溫低，烘干物料能力不足，成品水分含量增大；出磨風(fēng)溫高，磨內(nèi)物料流動(dòng)性好，不易穩(wěn)定料層，容易引起磨機(jī)振動(dòng)。

4.6 立式輥磨的“吐渣”現(xiàn)象

調(diào)試階段的操作參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，會(huì)引起磨腔內(nèi)部運(yùn)行條件紊亂，造成吐渣。引起吐渣的原因很多，主要原因可能有以下兩點(diǎn)：

（1）選粉機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定不合理，喂料量與要求的產(chǎn)品細(xì)度不匹配，造成磨內(nèi)循環(huán)負(fù)荷增大，磨腔內(nèi)的壓差虛增，導(dǎo)致主電機(jī)運(yùn)行電流上升，引起磨機(jī)吐渣。

（2）增加喂料量的同時(shí)，沒有提供足夠的研磨壓力，導(dǎo)致物料不能及時(shí)被粉磨，造成“飽磨”現(xiàn)象，從而大量吐渣。

5 結(jié)語(yǔ)

從LM3722N礦渣立式輥磨應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試運(yùn)行情況來(lái)看，立式輥磨運(yùn)行穩(wěn)定，整體上滿足礦渣生產(chǎn)需求，礦渣處理量約100t/h，礦渣粉比表面積≥400m2/kg，立式輥磨振動(dòng)值 5～12mm/s（筒體上監(jiān)測(cè)），達(dá)到了預(yù)期的效果和設(shè)計(jì)要求。