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項目案例
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宇新物資的改造技術方案

來源:世聯環保 日期:2018-08-09 16:34:26

BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統的應用

1.    前言:

       本文介紹了應用曲阜市宇新物資貿易有限公司的國產礦渣輥磨系統的應用情況,闡述了該系統在調試過程中出現的問題、問題的原因和解決方法,提出了進一步完善該系統的建議。礦渣、立式輥磨、料床、料床粉磨。

       曲阜市宇新物資貿易有限公司依托萊鋼和周邊煉鐵廠的高爐粒化礦渣資源,專業生產礦渣微粉。該工程為年生產能力30萬噸礦渣微粉生產線,采用了全套國產礦渣輥磨系統,該工程的工廠規劃設計、生產線全線工藝設計、主機設備BXLMS31.3型礦渣立式輥磨供貨和全線設備安裝、調試,均由我公司負責。

于2012年10月10日,系統正式投產,在雙方的共同努力下,經過1個多月的調試,實現了穩定運行,并于11月通過性能考核,產品比表面積在4500cm2/g時產量達54.6t/h,輥磨主機電耗28.5KWh/t,各項指標均優于設計值。

      本文著重對這一系統的調試情況進行介紹,供大家參考。

2BXLMS31.3礦渣立式輥磨系統簡介

      礦渣立式輥磨系統的的工藝流程

BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統流程詳見圖1。

圖片1.png

2.1礦渣立式輥磨系統的的工藝流程

       2.1原料礦渣經地下喂料倉、計量皮帶秤、皮帶輸送機、大傾角皮帶輸送機、鎖風閥、喂料溜管落到磨盤上,恒速旋轉的磨盤借助于離心力將礦渣向外均勻分散,形成一定厚度的料床,物料在進入粉磨區域前首先進行布料預壓、排氣,同時料床上的物料受到3個錐形磨輥的強力擠壓而被粉碎。顆粒較細的物料在運動到磨盤邊緣處被從風環進入的熱氣體帶起并進入到選粉機中進行分選(三流態可調式動靜態組合式高效選粉機),能有效調節礦渣微粉細度,產品比表面積可以控制在4200~5000 cm2/g范圍內),合格細分被帶入帶式除塵器中收集為成品,粗粉則返回到磨盤上再次進行粉磨;大顆粒物料和包鐵渣物料在風環處落入進風道,通過排渣口進入外循環系統。在此過程中,物料與熱氣體經行了充分熱交換,水分被迅速蒸發,按工藝要求操作,通過選粉機分選的合格細粉水分能控制在<0.5%。難磨的大顆粒物料和包鐵渣物料在風環處落入進風道,通過排渣口進入外循環系統,并經過除鐵后再次進入立式輥磨機內與新喂入物料一起粉磨。出除塵器的成品通過空氣輸送斜槽、提升機等設備送入成品庫中。

       系統中設置了四道除鐵裝置:計量秤后的第一條皮帶機設有帶式除鐵器,經過一處轉運點后設有帶式除鐵器,在喂料皮帶機上設有另一臺帶式除鐵器,物料循環系統中設有一臺超精細除鐵器,這四道除鐵裝置可以有效地除去礦渣原料中的鐵質,降低設備的磨損。

       磨機通風和烘干需要的熱空氣由以低熱值煤為燃料的沸騰熱風爐提供,熱風通過工藝管道進入磨機,出磨氣體通過袋除塵器凈化后由系統風機排出,一部分排入大氣,另一部分循環入磨(充分利用出磨氣體余熱)。

       物料在磨內粉磨的同時被烘干,由于輥磨的通風量大,烘干能力很強,在不另外增加烘干設備的情況下可以烘干含15~20%水分的礦渣。

       輥磨是應用料床粉磨的原理進行粉磨作業,因此本系統的關鍵是能夠形成穩定的料床。

2.2礦渣立式輥磨系統主要設備

      該系統的核心設備是BXLMS31.3型礦渣立式輥磨,由我公司分析、總結德國(萊歇立磨、伯利休斯立磨)、日本(宇部立磨、川崎立磨)和丹麥史密斯立磨等世界知名品牌的輥磨運行實踐技術經驗,在大量理論研究和實驗研究基礎上開發設計的。BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統的主機設備及參數詳見表1。

       BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統的主機設備及參數(表1 )

序號

主機設備名稱

技術參數項目

技術參數

備 注

 

 

 

 

 

1

立式輥磨

規格型號

BXLMS31.3



粉碎物料

高爐水淬礦渣



允許入磨物料粒度/mm

Max.50,95%<10mm



允許入磨物料水分/%

≤20



出磨礦粉細度/(cm2/g)

4200~5000



出磨礦粉水分/%

≤0.5



 生產能力/(t/h)

45~55

干基


要求入磨的正常/最大熱風溫度/℃

250/350



磨機漏風系數/%

≤5~10



出磨的正常/最大氣體溫度/℃

90/100±5


 

2

 

外循環斗式提升機

規格型號




輸送能力

70m3/h



電機功率

20.5KW


 

 

3

袋式除塵器

規格型號




處理風量

210000 m3/h



壓力損失

≤1750Pa



入口氣體濃度

≤500g/ Nm3



出口氣體濃度

<50mg/ Nm3


 

 

4

主排風機

規格型號




處理風量

210000 m3/h



全 壓

7500Pa



電動機功率

630KW



      2.3 BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統特點

      該輥磨系統的最大特點有三個:一是設備全部國產化,尤其是主機設備采用了國內首臺聚振供能式礦渣輥磨,降低了系統投資,也大幅降低了電耗;二是采用三流態可調式動靜態組合式高效選粉機,保證成品比表面積可以在4200~6000 cm2/g范圍內靈活調節,同時產品顆粒形狀和級配可以任意調整;三是采用了低熱值煤為燃料的沸騰熱風爐設備,充分利用了靠近煤碳資源充足、低熱值煤市場價格便宜,有效利用資源、降低生產成本的特點。

      3 BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統運行情況

      3.1 磨機進、出口氣體的溫度

磨機的出口風溫是有效穩定生產的影響因素之一,其設計值為90℃,由于以低熱值煤為燃料的沸騰熱風爐受到煤炭熱值波動的影響,供熱能力不穩定導致出磨氣體溫度變化比較大,一般在85~95℃之間,磨機的入口風溫一般在200~250℃之間,在喂料水分約15%條件下,這個溫度的熱風能有效烘干成品粉(即滿足含水量≤0.5%)。

      從生產實際看,磨機的出口風溫控制在90~95℃之間時對生產非常有利,在這個溫度時,能有效把握生產的穩定運行,具體可以按以下幾項措施來進行操作:

     ①可以調節投料量、噴水量及其他參數,保持磨內的動態平衡;

     ②一旦磨內形成平衡狀態,煤氣的消耗量與磨機出口風溫在80℃時的煤氣消耗相近;

     ③這個溫度能保證入除塵器的氣體溫度高于露點溫度,所以90~95℃的出口溫度既能保證磨內的物料充分烘干,又能防止除塵器布袋結露。

     3.2磨機進、出口氣體的壓力

     磨內壓差是磨機入口氣體壓力與出口氣體壓力的差值,它反映了磨內流體阻力的變化,即反映了磨內流體場內懸浮物料的變化情況,其大小取決于喂料量、磨內回料量、細粉粒度及數量、主排風機的抽風量的影響。磨內壓差的大小直接反映了粉磨的效率及回料量的大小。在正常生產情況下,隨著喂料量的增加,磨內壓差也會相應增大。

      控制合適的磨內壓差是保證磨機形成穩定料層,穩定運行的前提。額定產量條件下,磨內壓差在3500~4000Pa之間,入磨負壓一般在800~1200Pa之間,相應的出磨氣體負壓在4500~5000Pa之間。這時的料層比較穩定,磨內流場處于動態平衡狀態。

      在生產時,有時會出現壓差升高或降低的現象。造成磨內壓差波動的主要因素有:磨輥、磨盤、擋料圈的磨損情況,磨輥壓力的變化,礦渣特性的變化,熱風的供應情況,選粉機導流葉片的間隙及角度,選粉機轉子葉片的磨損情況,收塵器的運行狀況等。這時應根據中央控制室計算機顯示的數據變化情況,判斷出變化的原因,相應調整參數,使磨機系統的運行趨向穩定。

      3.3研磨壓力

      立式輥磨機的磨輥壓力是通過磨輥加壓油缸將能量傳遞給物料的,它反映了磨機粉磨作用的強弱,合適的輥壓是輥磨實現料床粉磨的前提。

BXLMS31.3型礦渣立式輥磨采用對三個磨輥分別加壓的液壓系統,有桿腔的油壓設定值為11 MPa,蓄能器氮氣囊壓力設定值為6MPa;無桿腔的油壓設定值為2.5MPa,蓄能器氮氣囊壓力設定值為1.2MPa。

      在實際生產時,根據投料量的大小,調整磨輥的加壓壓力。該磨機系統在穩定運行時,加壓油缸有桿腔的油壓設定在11~11.5MPa之間,無桿腔的油壓設定在2.5MPa,加壓油缸的這兩個設定值能夠保證液壓系統的穩定和保證系統的保壓時間,并使料層穩定在30mm左右,減小磨機的振動,有效發揮磨機的粉磨效率。如輥壓過低,輥磨的產量低,料床厚度過厚、循環負荷增大;如輥壓過高,主電機電流過高,振動加大。

      3.4關鍵粉磨部件間的幾何參數和相對位置

      BXLMS31.3型礦渣立式輥磨工藝設計要求:磨輥與磨盤之間的間隙為11mm左右,擋料圈與磨輥的間隙為10mm左右,擋料圈的有效高度為170~180mm之間,時料層厚度在30~35mm之間。如果料層太薄,小于15mm時磨機會產生劇烈振動,增加回料量,產量難于提高;但料層太厚時磨機也會產生劇烈振動,而且會增加主電機的電流,降低粉磨效率。

      擋料圈的高度是影響料層厚度的重要因素,但不是唯一因素,磨機通風量和噴水量等因素也會影響料層的厚度。運行中擋料圈的實際有效高度有所調整,這一高度不是越高越好,單純加高擋料圈的高度并不能保證料層穩定,而且擋料圈過高會導致料層變厚,降低粉磨效率,同時會增加排鐵的難度。

     生實踐證明擋料圈、磨輥、磨盤的磨損直接影響產量,磨損量越大,產量越低。擋料圈磨損量超過5~7mm,磨輥、磨盤的磨損量超過10~12mm,產量會急劇下降。該磨機系統穩定運行時擋料圈的有效高度控制在165~170mm之間最為適宜。

     3.5循環回料量

     礦渣進入磨機后,大部分被磨成細粉從磨機選粉機的出口排出,其余部分則成為循環回料從進風道進入外循環系統。

     該系統的回料包括尚未磨細的礦渣、從選粉機篩選出的粗粉、礦渣中的鐵渣及磨機中磨損的鐵粉。對前兩種成分,可以通過再次粉磨,最終成為成品;但后兩種成分會加劇對磨輥及磨盤的磨損,進而影響生產效率;所以外循環的超精細除鐵器必須有效除去循環回料中的鐵渣,另外外循環系統溜管的密封性也影響除鐵的效果,因為該系統是露天布置運行,且回料中含有粉狀顆粒,雨水的滲入會引起回料在溜管中粘結,進而影響鐵渣的外排,因此處理好回料系統的密封是保證鐵渣能否順利外排的必要條件。

     回料量的多少和是否順利嚴重影響磨機系統的穩定運行。當外循環斗式提升機的電流超過15A時,說明外循環中的回料量較大,這時磨機系統會出現料層不穩,振動增大,主電機和選粉機電機電流增大、磨內壓差變大等現象。回料的增加,與投料量過大、磨內噴水量、粗粉過多等因素相關,這時,調節投料量、磨內噴水量等相關參數,降低回料量。當回料量較少時,輸送回料的外循環斗式提升機的電流一般在8~9.5A之間,這時磨機系統運行比較穩定。

     3.6系統通風量

     磨機系統的通風量直接影響入庫礦渣微粉成品顆粒的粗細。風量過大,會使礦渣粉的較粗顆粒被帶起,使流體中的含塵濃度增加,產品比表面積減小,磨內壓差增大;風量過小,會降低產量,產品比表面積增大,回料量增加。

    磨機系統的通風量的大小由主排風機的風門開度決定(采用變頻器控制電機轉速來控制風機流量則更好)。主排風機的風門開度要根據投料量的大小來相應調整。

    磨機穩定運行時,對系統風量進行了測定,考慮到出磨風管內的氣流含塵影響風量測量的結果,選擇在袋除塵器的出風管處進行測量。現場測定的結果為:溫度90℃,氣體壓力-6800Pa,響應的主排風機風門開度在65%,氣體工況流量為165000 m3/h,標況風量為124000 Nm3/h,這時產量為52t/h。考慮到袋收塵器的漏風因素,出磨氣體的風量在155000 m3/h左右,氣體壓力在-5300Pa 左右。

     3.7選粉機的密封結構及轉速

    該型立式輥磨機的選粉機為籠式動態高效選粉機,粉磨系統運行時,磨細的物料在熱風的帶動下,呈螺旋氣流被吸入選粉機內進行分選。選粉機的密封情況及轉子轉速影響礦渣微粉的產量和質量。

礦渣微粉的表面積和篩余控制的關鍵在于轉子上部的密封結構,該處的密封結構為迷宮密封及采用空氣進風管降低該處負壓的方法阻止含粗粉氣流不經分選而直接進入收塵器。當該部分結構磨損較大時,大量的粗顆粒礦渣微粉從該處通過,使產品的篩余值變大,甚至超過2%的規定值。所以該處的部件材料采用耐磨材料制造,防止密封結構因磨損而失去原有功能。

     在生產時通過對選粉機轉子轉速的調整,來改變礦渣微粉的產品細度。當產量增加時,應考慮適當提高選粉機轉子轉速。如產量為45t/h時,系統主排風機電機變頻器控制參數設定為40Hz,磨輥研磨壓力11.5MPa(磨輥加壓油缸壓力)的條件下,選粉機的轉子轉速一般在175r/min;當產量增加到54t/h時,系統主排風機電機變頻器控制參數設定為43Hz,磨輥研磨壓力12.0MPa(磨輥加壓油缸壓力)的條件下,選粉機的轉子轉速一般在185r/min左右。在上述參數情況下,礦渣微粉產品的比表面積能控制在4200~4600 cm2/g范圍內。

     3.8磨機的振動值

     磨機振動對設備的影響很大,必須將磨機的振動值限制在一定的范圍內才能有效的保護磨機。不同的檢測點檢測到的振動值也是不同的,BXLMS31.3礦渣立式輥磨的振動傳感器分別安裝在機架和主減速機殼體推力軸承部位的側面殼體上(國內一些立磨設計制造廠家僅要求安裝在主減速機殼體推力軸承部位的側面殼體上),同時檢測垂直振動和水平振動的速度,這樣檢測到的參數更能直接反映出磨機粉磨作業時的運行情況。在實際運行中,中央控控制室顯示的反饋值為:磨機機架上測得的垂直振動速度1.5~2.5mm/s,水平振動速度2.5~3.5mm/s;主減速機殼體推力軸承部位上測得的垂直振動速度0.5~1.0mm/s,水平振動速度1.0~1.75mm/s。

     4.調試過程中的問題及其解決方案

     4.1原料礦渣中的渣塊和鐵渣

      礦渣原料資源是萊鋼和周邊煉鐵廠的高爐粒化礦渣資源,爐況不穩定時,外排的高爐礦渣含有較多的黑色和綠色渣塊,渣塊的塊度大于50mm,最大的超過150mm ,無活性,易磨性差,難以磨細,磨蝕性強。這些渣塊有的是鋼渣,有的是礦渣重新結晶塊,還有的是螢石塊等都是高爐煉鐵過程中不可避免的產物,難以從源頭上避免。

      以上這些渣塊如進入磨機會造成磨輥跳動,破壞料層,料層不穩。同時這些渣塊比較難磨,易磨性差,磨機的振動加大,加劇磨輥和磨盤的磨損,進而影響粉磨的效果;主要表現為:礦渣不易磨細,磨內壓差增大,回料量增大,嚴重影響系統運行的穩定。

       為了排除礦渣中鐵渣及大塊爐渣對生產的影響,在皮帶輸送機上安裝了兩套皮帶除鐵器及一套振動篩,使入磨的礦渣顆粒直徑小于20mm,避免了礦渣中含鐵物料對生產的影響。

       4.2喂料溜管的堵塞

       磨機外循環物料中含有部分礦渣細粉,當細粉遇到新喂料中的水分時會水化結塊,從而造成喂料溜管的頻繁堵塞。

       系統設計時將外循環物料喂在溜管的下部,新喂料在上部,同時向入磨溜管中通入熱風,以此減少結塊在溜管的聚集,防止堵塞。但實際運行中這些措施的效果不明顯,試生產一周左右,磨機喂料溜管堵塞嚴重,而且難以清理。

      后來在入磨溜管中易堵塞的部位安裝了空氣炮,施行多點定時清堵,緩解了這一問題。

      4.3磨機外循環物料的輸送和排出

      該磨機系統的外循環系統設計為閉路循環,外循環物料從磨機出來經皮帶機送入外循環斗式提升機,然后經過超精細除鐵器除鐵后再喂入磨機。

       閉路循環的缺點是有異物時排不出來,外循環物料過多或需要將磨盤上物料清空時也排不出來。

      該磨機的外循環回料量不能太多,當外循環斗式提升機的電流超過15A時,說明外循環中的回料量較大,這時磨機系統會出現料層不穩,振動增大,主電機和選粉機電機電流增大、磨內壓差變大, 最終磨機的工況惡化。礦渣立磨與生料立磨不同,礦渣立磨停料后必須馬上抬輥,在沒有新喂料的情況下,光有外循環回料是形不成料層的,因此停磨時磨盤上會有較多的物料。

     5.成品礦渣微粉的性能

      該磨機系統生產的礦渣微粉在實驗室進行了檢測,其各項性能指標均達到并超過了《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》(GB/T18046-2008)中S95產品品種的國家標準要求。具體情況如下:(參數詳見表2)

實測礦渣微粉性能指標(表2 )

項    目

指標

可達S105級

密度(g/cm3)                           ≥

2.85

比表面積(cm2/kg)                       ≥

5000

活性指數(%)                 ≥

7d

95

28d

105

流動度比(%)                           ≥

95

含水量(質量分數)(%)                 ≤

0.02

放射性

合  格

       根據市場調查結果,市場對礦渣粉的質量需求以S95為主,國內外同類礦渣粉廠S95級礦渣粉的比表面積大都控制在4000~4500cm2/g之間,因此該磨機系統可以調整運行參數適當降低產品的比表面積,提高產量,節約電耗。 

        經過生產實踐的驗證,產品比表面積在4500cm2/g時產量達54.6t/h,輥磨主機電耗28.5KWh/t。由我公司設計研發的BXLMS31.3型礦渣立式輥磨系統在工藝上完全能夠滿足年生產能力30萬噸礦渣微粉生產線的要求,性能指標與同類型的國外進口設備相當,但設備投資和維護費用大幅降低,該系統的成功運行為節能型高性能礦渣輥磨的國產化邁出了成功的一步。

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