TRM60.4原料輥磨系統的應用

封慶敏

1 生料粉磨系統的生產工藝流程

我公司兩條熟料生產線共用一個原料調配站，在石灰石、鐵礦石、濕粉煤灰和硅石的料倉下均設有皮帶計量秤，用于原料的配比計量。原料混合后通過兩條皮帶輸送機送至原料輥磨內進行粉磨。來自窯尾的高溫廢氣在磨內對原料進行烘干，磨盤上的一部分較粗物料在離心力的作用下甩入風環被排出磨外，并由排渣皮帶和循環提升機送至磨內進行再次研磨；一部分細粉由上升氣流帶入選粉機進行分選，合格的成品由循環風機送至旋風筒進行分離收集，再經空氣斜槽和斗式提升機輸送到生料均化庫儲備均化。經循環風機排出的一部分風補給磨機，滿足磨內風量和溫度的要求，其余的風則經窯尾袋收塵器凈化由尾排風機排入大氣。袋收塵器及增濕塔收集的回灰分別通過拉鏈機和螺旋輸送機送至入庫提升機匯同出磨生料一起輸送到生料均化庫中。

2 輥磨系統的優點及性能參數

2.1 輥磨系統的優點

輥磨是一種大型粉磨設備，廣泛應用于水泥、電力、冶金、化工、非金屬礦等行業。它集破碎、干燥、粉磨、分級及輸送等功能于一體，生產效率高，可將塊狀、顆粒狀及粉狀物料研磨成一定細度的粉狀物料，相對于傳統球磨機具有以下優點：

（1）生產效率高，節能環保。輥磨系統的能耗和球磨系統相比節約40%～50%，系統振動小，噪音低，設備整體密封嚴密，負壓操作，無粉塵外滲，環境清潔，符合國家環境保護條例要求，且磨損低，設備壽命長。

（2）生產投資費用大幅降低。輥磨系統簡單，布局緊湊，占地面積僅為同等能力球磨系統的50%，可露天布置，大大降低企業的投資費用。

（3）物料烘干能力強。對應不同水分的物料，可以通過控制窯尾熱風的風量和風溫的方式來調整磨機入口風溫，達到了在粉磨過程中在磨內烘干物料的目的。

（4）實現中央集中控制。配備自動控制系統，可實現遠程控制，操作簡便。

（5）產品質量穩定。物料在磨內停留時間短，易監測和控制產品粒度及化學成分，重復碾磨現象少，產品質量穩定。

2.2 TRM60.4輥磨的特點

TRM60.4原料磨機由中材裝備集團有限公司生產，是迄今為止國內設計的最大輥磨，其特點為：

（1）自動抬輥和落輥，研磨落輥時采用備壓，運行更加平穩，可實現空載起動。

（2）限位機構的設計，可使磨輥和磨盤之間保持一定距離，避免耐磨件之間產生磨擦與碰撞，提高設備的安全性。

（3）可以使用檢修油缸翻轉搖臂，方便快捷地更換輥套；使用配套的輔助傳動裝置，便于對磨盤襯板進行修補，從而縮短停機維修時間，降低因設備維護帶來的損失。

（4）與一些其他形式的輥式磨相比，液壓系統操作壓力更低，磨機運轉更平穩，漏油故障率低，安全可靠性高，操作和管理方便。

（5）采用雙制液壓缸，加壓裝置配置合理，運行效果良好。

（6）優化的磨輥密封系統，保障磨輥軸承壽命，降低維護成本。

（7）磨機采用雙液壓站，操作靈活。

（8）采用動靜組合式分離器，選粉效率高。

（9）設計了輔助傳動裝置，方便對磨機進行維護操作。

TRM60.4磨機的性能參數見表1。

3 TRM60.4系統運行解析

該系統自2012年5月4日投入使用，運行初期因受原料特殊性質的影響，再加上一些人為操作問題，從磨機運轉情況來看，運行效果不好，臺時低，振動大，蓄能器異響頻繁，且出磨細度不合格，嚴重影響生產。對此我公司與中材裝備集團有限公司調試組人員積極配合查找問題，提出了解決方案。

3.1 入磨物料對磨機工況的影響

在2011年下半年我公司對原料進行了調整，由原來的石灰石、鐵礦石、濕粉煤灰、砂巖四種原料調整為現在使用的石灰石、石粉、硫磺渣、硫酸渣、砂巖、鐵尾礦、濕粉煤灰等多元化原料，按表2比例進行配制。

3.1.1 石灰石對磨機工況的影響

從表2中可看出，石灰石用量所占比例最大，在82%左右。由于兩條生產線共用一臺CF2022錘式破碎機，供應緊張，產量為800t/h，石灰石粒度偏大，在100mm以上的占石灰石用量的30%，為確保生產，公司采用外購石粉來彌補原料的不足，摻加石粉量占30%～50%。石粉呈粉狀物料，粒度＜5mm，水分偏低，在磨內有利于降低磨機破碎時間，提高一次研磨成品率，但過多粉狀物料在磨內會增大內循環量，造成壓差高，且不易形成料層（原料形狀見圖1）。

3.1.2 輔助原料對磨機工況的影響

輔助原料包括硫磺渣、硫酸渣、砂巖、鐵尾礦、粉煤灰，其中硫磺渣與砂巖粒度偏大，且易磨性較差。要求控制粒度指標≤30mm，而實際粒度在50mm以上的占60%，直接影響磨機的破碎碾磨效果，降低了粉磨效率。為改善易磨性，降低成本，通過搭配硫酸渣與鐵尾礦來改善物料的特性，其中，硫酸渣、鐵尾礦和粉煤灰呈粉狀物料，粒度＜1mm，水分含量在12%，物料水分大，延長了磨機的烘干時間，同樣，過多粉狀物料會造成磨機料層不穩，振動大，壓差高。入磨物料粒度偏大，水分大小不穩定，這種多元化物料對磨機系統的影響非常大（輔助原料狀態見圖2、圖3）。

3.2 優化系統設備穩定系統工況

為了使TRM60.4輥磨盡快適應這種多元化物料的變化，減少對系統設備的沖擊損壞，降低系統振動，滿足中控操作要求，我們通過以下幾方面對系統設備進行了調整優化。

（1）增加蓄能器，提高液壓系統緩沖能力。

蓄能器作為液壓系統的緩沖裝置和儲能裝置，可緩解料層波動對磨輥及液壓元件的沖擊，降低振動，保護設備。磨機液壓系統中要求蓄能器氮氣壓力一致，一般為研磨壓力的60%～70%，否則會影響磨機平衡。在系統運行初期，由于受入磨物料的影響，磨機料床料層不穩，在80～120mm之間波動，帶給液壓系統很大的沖擊，造成加載缸蓄能器頻繁異響，閥芯損壞，管路漏油。由于液壓系統緩沖力不足，致使磨輥對料層的破壞力度加大，形成惡性循環，導致磨機工況惡化，臺時產量低，磨機振動大。通過對上述問題的分析，我們采取對上、下液壓腔增加蓄能器的方法，提高了液壓系統的緩沖能力，解決了由于料層波動帶給液壓元件的沖擊損壞問題，同時也起到了穩定料層、降低振動的作用。蓄能器增加后的實物圖見圖4。

表1 TRM60.4性能參數

表2 原料性質配比

（2）調整擋料圈高度，穩定料層，降低磨機振動。

正常生產情況下，料層厚度不僅通過控制風量、進出口壓力、喂料量、磨機噴水量來實現，還取決于磨機擋料圈高度。同一物料特性的原料，擋料圈的高度決定了磨盤料層的厚度，擋料圈越高料層越厚，擋料圈的高度過低，從風環處漏出的物料就越多，加大外循環量，降低磨輥與磨盤之間的間隙，料層過厚過薄都會引起磨機運行的平穩性，振動變大。在喂料量、風量和研磨壓力一定時，不同的物料特性，原料粒度及均勻程度，水分含量、風溫高度，有不同的擋料圈高度。

本臺磨機初裝擋料圈高度為120mm，系統運行過程中，因受入磨物料、液壓系統及操作水平的影響，料層波動范圍較大，在80～120mm之間，磨機振動3.5mm/s，為找到一個合理的高度數值來穩定操作，降低振動，提高研磨效率，擋料圈前后調整了七次，最終將高度定在160mm。通過優化中控操作和液壓系統，料層波動頻率減小，波動范圍在85～100mm，磨機振動降至1.9mm/s以下，磨機工況趨于穩定（圖5）。

（3）優化磨內噴水系統，穩定料層。

在粉磨過程中，磨內加入適量的噴水可使磨輥和磨盤之間形成穩定的料床，達到控制磨機振動的作用。噴水量多，料層變厚，通風阻力大，磨內物料熱交換時間長，產量降低；噴水量小，不易穩定料層，磨內壓差高容易產生積料和振動，粉狀物料用水量相對較多。

TRM60.4磨機初裝噴水管為扇面式，設置在研磨區內，噴灑面積占研磨軌跡的40%左右，運行過程中磨內噴水定在8m3/h，料層波動不穩，振動異常，排渣常有濕料。這些跡象表明磨內噴水集中,霧化狀態較差，經過幾次試驗，將原有的扇面式噴水管改為現在使用的列孔式，不但增大了噴灑面積，而且改善了霧化效果。

表3 系統運行參數對比

針對我公司原料的特性，入磨粉狀物料居多，在磨內懸浮量大，不易形成料層，壓差偏高，振動較大，通過優化噴水系統，中控在高臺時產量下加大了磨內噴水量，由原來的8m3/h提高到16m3/h，磨機工況得到了明顯改善。

3.3 優化中控操作參數，改善系統性能

由于入磨物料的粒度偏大，粉狀物料居多，加上多元化物料等因素，不但會對磨機工況產生較大的影響，也會增加操作難度，這一點在2011年我公司一線ATOX-50輥磨運行過程得到了印證。調整原料后磨機產量不穩定，時高時低，磨內壓差高，振動偏大，分析其原因后對其操作參數及現場設備進行了調整改進，使其適應了物料的特性，產量提高了20～40t/h。針對這種情況我們對TRM60.4輥磨的操作參數進行了調整和優化。

3.3.1 控制合理的入磨風量和風溫

通常入磨風量必須滿足輸送物料的要求，否則不能及時將合格的成品輸送出磨外，但風量大會造成系統電耗的增加，而且還會造成產品細度跑粗；風量的過大或過小也會對磨內的積料量有影響，同時增加磨機負荷，嚴重時會造成磨機積料，加大振動。

風溫高低應根據入磨物料的綜合水分大小而定，目前我們控制出磨溫度一般在75℃左右，出磨成品水分控制在＜1%，而且有利于保護選粉機下軸承。

系統運行初期，在操控過程中，入磨風溫偏高，風量不足，造成磨機料層不穩，壓差偏高，而且積料現象時有發生。為降低入磨風溫，加大風量，起初通過調節入磨冷風閥開度，進行補風降溫，雖然達到了系統用風的需要，但卻增加了循環風機及尾排風機的電耗。經過對系統的分析，我們減小了循環風入窯尾袋收塵器的閥門開度，增大了循環風量，對系統進行補風降溫，獲得了理想的效果。

表4 優化前后系統電耗對比，kWh/t

3.3.2 控制適當的研磨壓力

通常情況下，研磨壓力的選用和物料特性及磨盤料層厚度有關。輥磨是料床粉磨，碾壓力由顆粒間互相傳遞，當超過物料強度時被碾壓破碎，壓力越大破碎能力越高，因此易磨性差，料層越厚所需的研磨壓力越大，反之則相反。研磨壓力的大小，受入磨物料的特性、磨機臺時產量及工況的影響，可以通過調節液壓系統來達到最佳狀態。

基于前期磨機的運行工況，增加蓄能器優化了液壓系統，加大了研磨壓力，提高了臺時產量。正常生產情況下產量為580t/h，油缸的上腔壓力設定在12MPa，本臺磨機采用了備壓，油缸的下腔壓力設定在2.5MPa。

3.3.3 控制相對穩定的磨內壓差

壓差和風環處的壓力損失是輥磨在操作過程中重要的控制及判斷參數之一，壓差大小更能反映磨機負荷量的變化。在粉磨系統用風量與研磨壓力相對穩定的前提下，壓差偏高表明磨內物料量多，粉磨效率降低，可采取減少喂料量或加大拉風、降低選粉機轉速的方法進行調整，使之恢復到正常范圍內，否則會使磨機工況惡化，造成積料、振動等，損傷機件。在我們實際操作當中，根據磨機工況一般將TRM60.4輥磨壓差控制在9000±300Pa，磨機運行相對穩定。

3.4 系統運行效果對比

經過對系統的不斷摸索和優化，我們已經掌握了這臺磨機穩定高產的特性，并與調試初期系統運行情況進行了對比（見表3、表4）。

從表3和表4可以看出：系統優化后，磨機產量有了明顯的提高，系統參數趨于良好，實現了節能降耗的目的。磨機每天有4～5h倉滿停磨維護設備的時間，可以避開用電高峰，不但降低了粉磨成本，而且提高了系統設備的有效運轉率。

4 結語

在雙方共同努力之下，中材裝備集團有限公司設計制造的TRM60.4中國首臺大型輥磨經過一年的使用完全能夠滿足設計的各項技術指標，達到了節能降耗的目的，產品質量完全能夠滿足生產的需要，生產成本也在不斷下降。我們相信中材裝備集團有限公司大型輥磨的成功運行會極大地推動國產輥磨的技術進步，并在國內水泥行業得到推廣應用，為實現水泥生產無球化和節能減排作出重大貢獻?！?/p>