HRM煤粉立式磨的特點及應(yīng)用

1、HRM煤粉立式磨的特點及應(yīng)用【中國水泥網(wǎng)】 作者:張志宇單位:合肥中亞建材裝備有限責任公司總工程師張志宇 【2011-05-27】 摘要：5月21日在南京召開的2011第四屆國際粉磨峰會上，合肥中亞建材裝備有限責任公司總工程師張志宇作“HRM煤粉立式磨的特點及應(yīng)用”主題報告，以下為報告內(nèi)容。 一、概述立式磨亦稱輥式磨、中速磨，從發(fā)明至今已有半個多世紀的歷史，隨著材料科學、液壓技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計、加工的不斷創(chuàng)新，使立式磨研磨體的耐磨性能得到顯著改善和提高，液壓系統(tǒng)更加先進可靠。磨輥輥套和磨盤襯板的結(jié)構(gòu)形式不斷改進、磨盤轉(zhuǎn)速對應(yīng)不同產(chǎn)品細度使其粉磨效率進一步提高，從而使立式磨的開發(fā)和應(yīng)用得到進一步拓

2、展。合肥水泥研究設(shè)計院早在八十年代初就著手HRM型立式磨的研究工作,它是在廣范收集國內(nèi)外各種立式磨資料的基礎(chǔ)上，吸收國外的先進技術(shù)，結(jié)合我國水泥工業(yè)特點而設(shè)計的一種新型節(jié)能粉磨設(shè)備。它既具有能將磨輥翻出機外、檢修方便的優(yōu)點，又具有輥套可翻面使用、壽命長的特點，如今合肥水泥研究設(shè)計院生產(chǎn)的HRM型立式磨已有1000多臺用于水泥生產(chǎn)的生料及各行各業(yè)的煤粉制備。研究表明：煤炭的哈氏可磨特性系數(shù)一般在5090之間，適合于用立式磨粉磨。HRM型系列立式煤磨是HRM型立式磨派生系列之一。我國豐富的煤炭資源為水泥生產(chǎn)提供了充足的能量，在水泥行業(yè)重新認識并廣泛使用該裝備。我們根據(jù)不同行業(yè)、不同煤種、不同煤粉細

3、度要求單獨設(shè)計相應(yīng)類煤粉立式磨，使HRM煤粉立式磨的性能更優(yōu)越，獲得越來越多用戶的肯定。目前HRM煤粉立式磨已出口巴基斯坦、印度、泰國、阿聯(lián)酋及越南等多個國家，總計有三百多臺運行，其中有一百多臺套不同規(guī)格的立式煤磨在水泥行業(yè)使用，效果良好，取得了巨大的經(jīng)濟、社會效益。本文介紹HRM煤粉立式磨特點及應(yīng)用，使用戶在使用中充分發(fā)揮其能力，為企業(yè)節(jié)能增效。二、HRM煤粉立式磨結(jié)構(gòu)、性能特點和系列參數(shù)2.1、HRM煤粉立式磨的結(jié)構(gòu)HRM煤粉立式磨是在原料立式磨長期生產(chǎn)實踐過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗，同時對國內(nèi)電力及冶金、水泥等行業(yè)使用的立式煤磨進行調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對設(shè)備結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計而成的制備煤粉的專用設(shè)

4、備（如圖1），結(jié)構(gòu)簡介如下：圖 1 HRM煤粉立式磨結(jié)構(gòu)圖2.1.1傳動裝置：立式磨的傳動裝置由主電機、聯(lián)軸器、減速機三部分組成，安裝在磨機下部，既要帶動磨盤傳動，還要承受磨盤、物料、磨輥的重量以及加壓裝置施加的碾磨壓力，是立式磨中最重要的部件之一。為了適應(yīng)用戶較多粉磨劣質(zhì)煤貨無煙煤的趨勢，HRM煤粉立式磨采取了增大主減速機減速比以降低磨盤轉(zhuǎn)速的措施，同時改進磨輥輥套和磨盤襯板的結(jié)構(gòu)形式，使磨盤上形成穩(wěn)定的料層從而增加磨輥的碾壓力，提高粉磨效率，減小磨機振動的可能，生產(chǎn)更加平穩(wěn)可靠。2.1.2磨輥裝置磨輥是立式磨重要的研磨部件，HRM型立式媒磨采用弧形襯板和輪胎形輥套，輥套為對稱結(jié)構(gòu)，在磨損到

5、一定程度后可翻面使用，延長其使用壽命。磨輥軸承采用新型機械密封裝置，既提高了密封可靠性，同時因不需要密封風機而減少了磨內(nèi)含氧量，降低了磨內(nèi)爆炸的可能性。一般立式磨的磨輥軸承采用油脂潤滑，但由于原煤水分較大，為了提高烘干能力，磨腔內(nèi)氣體溫度一般高達100多度，操作不當易造成磨輥軸承溫度過高，導致潤滑脂蒸發(fā)變質(zhì)影響軸承壽命。因此，HRM煤粉立式磨已采用磨輥稀油強制潤滑、冷卻，大大增加了軸承使用壽命（一般可提高2.5倍以上）。2.1.3加壓及限位裝置HRM煤粉立式磨抬輥操作和限位裝置可以使磨機空載啟動。啟動前無需在磨盤上布料，避免開機難的煩惱。此外由于磨輥和磨盤之間的間隙可調(diào)，使得既能保持穩(wěn)定的料層

6、厚度，提高粉磨效率，又能保證磨輥和磨盤不直接接觸，磨機振動值大幅降低，所以HRM煤粉立式磨比其它立式磨更適應(yīng)于粉磨劣質(zhì)煤或無煙煤。2.1.4分離器（選粉機）立式煤磨的分離器（即選粉裝置）一般分靜態(tài)、動態(tài)、動靜態(tài)組合三種形式。靜態(tài)慣性分離器，顧名思義只有固定不動的導向葉片，該機選粉效率低，調(diào)節(jié)細度功能差，往往不能滿足煤粉磨制細度要求。動態(tài)分離器，是指電機帶動一個高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的葉片與粗顆粒撞擊，給物料以較大的線速度，產(chǎn)生較大的離心力，使其進行分離，該型分離器的選粉細度可達0.08mm篩余612%，可滿足煙煤粉磨的細度要求。新型HRM煤粉立式磨則采用了最先進的動靜態(tài)組合式分離器，該分離器外側(cè)

7、有導向葉片，中間是變頻可調(diào)速的籠型轉(zhuǎn)子，下部設(shè)有集料斗，有助于沒有通過選粉機的不合格煤粉重新落回磨盤粉磨。該分離器分級效率高，調(diào)節(jié)余地大，選粉細度可達0.08mm篩余2%以下，可滿足水泥生產(chǎn)線大多數(shù)劣質(zhì)煤或無煙煤粉磨的細度要求。2.2、HRM煤粉立式磨的性能特點HRM煤粉立式磨在長期運行中，表現(xiàn)出如下性能特點：2.2.1粉磨效率高，粉磨能耗低。粉磨電耗與同規(guī)模產(chǎn)量的傳統(tǒng)風掃球磨機相比，節(jié)電2040，特別在原煤水分較大的情況下，節(jié)電幅度更大。2.2.2烘干能力大。立式煤磨采用風掃式操作，通過調(diào)節(jié)入磨風溫和風量，可粉磨烘干水分高達20的原煤，特別在水泥生產(chǎn)線上，煤磨的烘干熱源一般來自蓖冷機廢氣（約

8、200），采用風掃球磨機烘干能力有限，而采用立式煤磨則可以用大風量來解決其高水分烘干的要求。2.2.3入磨物料粒度大，可達磨輥直徑的 5。一般用于2500t/d6000t/d熟料生產(chǎn)線的煤磨，入料粒度可達5080。2.2.4粉磨可控性能好。物料在立式磨內(nèi)停留時間僅0.52分鐘，磨內(nèi)的合格產(chǎn)品能及時分離出來，避免了過粉磨現(xiàn)象。產(chǎn)品細度可通過調(diào)節(jié)動靜態(tài)分離器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速來控制，轉(zhuǎn)速越高，細度越細，煤粉細度可達R0.082%。且細度穩(wěn)定，粒度均齊，有利于煤粉燃燒，非常適用于粉磨劣質(zhì)煤和無煙煤。2.2.5工藝流程簡單、占地面積小、建筑面積小，可露天布置。立式磨集破碎、粉磨、烘干、選粉、輸送五道工序于一體，

9、工藝簡單、布局緊湊、占地面積約為球磨系統(tǒng)的6070，建筑面積約為球磨系統(tǒng)的5060。2.2.6噪音低、揚塵少，操作環(huán)境清潔。立式磨的噪音僅為8085dB（A聲級），比球磨機低2025dB（A聲級），系統(tǒng)在負壓下工作，無粉塵飛揚，操作環(huán)境清潔。2.2.7研磨體消耗少，壽命長，運轉(zhuǎn)率高。由于HRM型立式磨設(shè)置了限位裝置，立式磨輥套與襯板之間不會直接接觸，磨機振動幅度小，研磨體壽命長，運轉(zhuǎn)率高。2.3、HRM煤粉立式磨規(guī)格及技術(shù)參數(shù)HRM煤粉立式磨規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見表1。型號規(guī)格HRM 1250MHRM 1300MHRM 1500MHRM 1700MHRM 1900MHRM 2200MHRM 2400

10、MHRM 2800M產(chǎn)量（t/h）7121015162220282535354540505062原煤水分15%15%15%15%15%15%10%10%煤粉細度(R0.08)612%612%612%612%612%612%612%612%煤粉水分 (%)11111111電機功率(kW)132185250315400500560710注：1.原煤哈氏可磨數(shù)50；2. 可用于粉磨無煙煤，煤粉細度(R0.08)2%三、立式磨煤粉制備工藝流程和系統(tǒng)風量計算3.1、工藝流程HRM煤粉立式磨系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。圖 2 立式煤磨系統(tǒng)工藝流程圖系統(tǒng)工藝流程簡述如下：原煤從原煤堆場通過格子篩網(wǎng)過篩后落到大傾

11、角皮帶輸送機上，經(jīng)電磁除鐵器除鐵后，皮帶輸送機把原煤送入原煤倉進行儲存。待制粉系統(tǒng)均已啟動后，打開原煤倉底部棒閥，啟動密封計量膠帶給煤機，原煤進入立式煤磨進行烘干、粉磨。由熱風爐出來的熱風或水泥生產(chǎn)線廢氣，在系統(tǒng)風機的抽引下，進入立式煤磨，與磨內(nèi)被粉磨的原煤進行充分熱交換后，帶起煤粉在分離器處進行分選，細度不合格的粗煤粉重新落到磨盤上進行粉磨，合格的煤粉隨氣流進入防爆氣箱脈沖收塵器被收集下來，經(jīng)過分格輪卸入煤粉倉。原煤中的雜物，如部分煤矸石、金屬塊等，通過風環(huán)、吐渣口排出磨外。3.2系統(tǒng)風量計算立式磨運行時，集粉磨、烘干、物料輸送為一體，一定規(guī)格的磨機要達到與粉磨能力相適應(yīng)的產(chǎn)量，必須要具有相

12、適應(yīng)的烘干和物料輸送能力。熱平衡分析是研究立式磨粉磨、烘干、物料輸送能力平衡的方法之一，它利用系統(tǒng)收入的熱量與支出的熱量相等的原理，以粉磨能力為基礎(chǔ)，計算出系統(tǒng)烘干物料需通入的熱風量，然后核算系統(tǒng)烘干物料需通入的熱風量對應(yīng)的系統(tǒng)通風量是否能滿足物料輸送要求，若該系統(tǒng)通風量大于物料輸送要求，以此作為系統(tǒng)通風量各參數(shù)；若該系統(tǒng)通風量小于物料輸送要求，以物料輸送需要的通風量為基礎(chǔ)，增大系統(tǒng)通風量。圖3為立式磨系統(tǒng)熱量收支項目圖。圖3 立式磨系統(tǒng)熱量收支項目圖a平衡范圍和基準平衡范圍：磨機進料口、進風口至磨機出風出料口。溫度基準：0。物料基準：磨機1小時產(chǎn)量=G2t/h。設(shè)定條件：忽略空氣中帶入的水汽

13、量，不吐渣；入磨物料平均水分：M1=12.0%；出磨物料水分：M2=1%；入磨熱氣體溫度t1=300；出磨廢氣溫度t2=85；入磨物料溫度ts1=20；出磨物料溫度ts2=85；漏風系數(shù)（占入磨熱氣體量的%）k=20%；周圍環(huán)境溫度：ta=20；噸產(chǎn)品磨機主電機配置功率按13.2kW計算；立式磨筒體散熱按研磨物料發(fā)熱量的50%計算。上述設(shè)定條件稱為條件一。b.熱平衡計算I.收入熱量進磨機熱氣體熱量Q1=1.413300 =423.9 kJ/h式中：Q1-入磨機熱氣體帶入熱量，kJ/h；- 入磨機熱氣體用量，Nm3/h；C1=1.413-入磨機氣體的平均熱容kJ/ Nm3.；t1-入磨機熱氣體溫

14、度，。入磨機濕物料帶入熱量入磨機濕物料量=出磨機烘干物料量+磨機蒸發(fā)水分量Q2= 1000G2(0.9050.99+4.18680.01)20+1000G211/884.186820=29223 G2 kJ /h式中：G1- 入磨機濕物料量，kg/h；G2=出磨機烘干物料量，kg/h；Q2-入磨機濕物料帶入熱量，kJ/h；Cs=0.905-絕干物料熱容，kJ/kg.；CW-水的熱容， kJ/kg.，CW =4.1868 kJ/kg.。、漏風帶入熱量Q3= l冷風oC冷風o ta=0.21.29720= 5.188、研磨物料產(chǎn)生熱Q4=3600oKoN0=36000.713.2 G2=33264

15、 G2 kJ/h3600-熱功當量，（1kWh=3600kJ）， kJ/ kWh；0.7-研磨過程中能量轉(zhuǎn)變成熱能的系數(shù)；N0-磨機需用功率，近似看做磨機裝機功率，kW。熱收入= Q1+ Q2+ Q3+Q4=423.9 +29223 G2+5.188 +33264 G2= 429.1 +62487 G2支出熱量水分及水汽帶走的熱量W=G2 (W1-W2)(100-W2)= G2 1000(12-1) (100-1)=111 G2 kg/hQ5=W(2490+1.88t2)=111 G2 (2490+1.8885)=111 G22649.8= G2 kJ/h式中：Q5-蒸發(fā)水分及水汽帶走的熱量k

16、J/h；2490-每kg水在0時變成水蒸氣所需的汽化潛熱，kJ/kg；1.88-水蒸氣由0升至t2時的平均熱容，kJ/kg.；t2-出磨機廢氣溫度，；出磨廢氣帶走熱量Q6=kCts2=1.21.30285= 132.8式中:Q6-出磨廢氣帶走熱量，（不包括蒸發(fā)物料水分所在的水蒸氣），kJ/h ；C=1.302-出磨氣體的平均熱容，kJ/Nm3.；ts2-出磨廢氣溫度，。出磨物料帶走熱量Q7= 1000G2(0.9050.99+4.18680.01)85=79713 G2式中Q7-出磨物料帶走熱量，kJ/h ；ts2-出磨廢氣溫度，。、立式磨筒體散熱Q8= Q4/2=33264 G2/2=166

17、32 G2kCal/h熱支出= Q5+ Q6+ Q7+ Q8G2 +132.8 + 79713G2+16632G2132.8 +G2 kCal/h.熱量平衡收入熱量=支出熱量429.1 +62487G2132.8 +G2解方程式，即可求得進磨機熱氣體量 。=1107 G2 Nm3/h通過磨機出口的氣體量為入磨氣體量和蒸發(fā)水汽量之和，即：1107G21.2+111G222.4/18=1466.5G2Nm3/h。磨機排出的廢氣換算為工況風量則為：Q=1466.5G2(273+85)/273=1923G2m3/h，即磨制每噸煤粉排出氣體1923m3。磨機出口煤粉濃度為：G2/ Q= G2/1923G

18、2=0.00052t/m3，即磨機出口煤粉濃度為520g/ m3。設(shè)定條件一中若入磨熱氣體溫度t1=200；入磨物料溫度ts1=0；周圍環(huán)境溫度：ta=0；其余條件不變，稱為條件二。此時，磨機排出的廢氣換算為工況風量則為：3879 G2m3/h。即磨制每噸煤粉排出廢氣3879m3；磨機出口煤粉濃度為：258g /m3。可見，溫度變化后，系統(tǒng)要達到烘干的目的，磨機出口煤粉濃度應(yīng)由520g/ m3，降到258g /m3，必須增加系統(tǒng)風量。設(shè)定條件一中若入磨物料平均水分：M1=6.0%；入磨熱氣體溫度t1=200；入磨物料溫度ts1=0；周圍環(huán)境溫度：ta=0；其余條件不變，稱為條件三。此時，磨機排

19、出的廢氣換算為工況風量則為：2151G2m3/h。即磨制每噸煤粉排出廢氣2151m3；磨機出口煤粉濃度為：465g/ m3。立磨輸送物料是以風力輸送的，立式磨內(nèi)氣體流動的狀態(tài)為湍流，其筒體截面風速必須大于顆粒物的自由沉降速度。對于單顆粒物料，在湍流區(qū)顆粒物自由沉降速度與顆粒物粒徑的平方根成反比，與顆粒物和流體密度差的平方根成反比，即輸送的物料粒度大，筒體截面風速就應(yīng)該高；輸送的物料密度低，筒體截面風速就應(yīng)該低。對于多顆粒物料沉降，立式磨輸送的物料最大粒度應(yīng)該是物料經(jīng)過第一次輥壓后的最大粒度，以此來確定筒體截面風速。由于筒體截面和磨盤中徑有一定比例關(guān)系，可以用磨盤中徑的假象風速來表征輸送物料的風

20、速。輸送物料的風速將決定被提升物料的粒度，從而影響磨內(nèi)的循環(huán)量和磨盤上的料床厚度。為此必須保證筒體截面風速要大于一個最低限速，在此基礎(chǔ)上提高風速有利于提高產(chǎn)量。但風速不能過高，否則將造成大量物料循環(huán)，成品過粗等問題。一定盤徑的立式磨粉磨相同粒度的物料，易磨的物料經(jīng)過一次輥壓后，粒度小，需要輸送的風速小，難磨的物料需要較大的風速；易磨的物料產(chǎn)量高，綜合風量和產(chǎn)量的關(guān)系，可按成品工況濃度表示，可得出：難磨的物料出磨成品濃度低，易磨的物料出磨成品濃度高。若要求產(chǎn)品的細度細，在沒有外循環(huán)的情況下，磨內(nèi)循環(huán)的次數(shù)必須增加，造成磨內(nèi)物料濃度提高，為輸送其物料應(yīng)增加風量，反應(yīng)到出磨成品濃度方面為濃度降低，反

21、之，若要求產(chǎn)品的細度粗，出磨成品濃度則升高。生產(chǎn)運行統(tǒng)計資料表明：立式磨粉磨水泥生料合理的成品濃度為（500700）g/Nm3，其中采用磨外循環(huán)的取高值，循環(huán)量愈大取值愈高；立式磨制備煤粉時，一般不采取外循環(huán)流程，要求磨內(nèi)輸送能力強些，粉磨煙煤合理的成品濃度為（300450）g/Nm3，其中對立式磨難磨的煤和產(chǎn)品細度要求細的煤取低值，對立式磨易磨的煤產(chǎn)品細度要求粗的煤取高值。根據(jù)立式磨粉磨生料和煙煤時輸送物料對應(yīng)的成品濃度的關(guān)系，無煙煤與煙煤相比，對立式磨難磨，產(chǎn)品細度更細，立式磨粉磨無煙煤時輸送物料對應(yīng)的成品濃度可推算為 （250350）g/Nm3，同樣是對立式磨難磨的煤和產(chǎn)品細度要求細的煤

22、取低值，對立式磨易磨的煤產(chǎn)品細度要求粗的煤取高值。四、HRM煤粉立式磨在海南廠磨制無煙煤粉實例新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)以回轉(zhuǎn)窯燒成水泥熟料，使用煙煤作燃料，而立窯使用無煙煤作燃料，改為新型干法生產(chǎn)水泥其燃料也要隨之改變，煙煤的需要量大幅度增加。南方一些地區(qū)雖產(chǎn)煤，但煤質(zhì)普遍較差或僅有無煙煤資源，致使新型干法廠從遙遠的北方運來煙煤進行生產(chǎn)，長途運輸使水泥廠進廠煤價居高不下。為使新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)降低生產(chǎn)成本、合理利用當?shù)孛禾抠Y源，我們研發(fā)出能夠磨制無煙煤或劣質(zhì)煤、產(chǎn)品適應(yīng)新型干法水泥燒成的煤粉立式磨。海南廠2500t/d生產(chǎn)線使用的無煙煤，來源于越南，哈氏可磨性指數(shù)為4055，入磨原煤水分為7%12%，平均水分10%左右，要求煤粉產(chǎn)量20t/h。其系統(tǒng)風量以出磨輸送物料風量按成品濃度按260 g/m3計算。系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格性能見表2。表2 國投海南有限公司煤粉立式磨系統(tǒng)主要設(shè)備配置表序號設(shè)備名稱型號規(guī)格及主要性能1立式磨型號HRM 1900M生產(chǎn)能力20t/h產(chǎn)品細度R0.083%磨盤轉(zhuǎn)速367r/min主電機YKK450-6 IP 54 F級 400 kW主減速機ML40,i=990/36.697分離器電機變頻調(diào)速，55 kW，075r/min2密封皮帶秤給煤機MDGV80-380