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水泥管磨常用配件选用原则
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水泥管磨常用配件选用原则

      本文由水泥管行业背景入手,说明课题的巨大研究价值。围绕提高水泥粉磨系统的经济效益,分别阐明了管磨机主要配件衬板、研磨体、隔仓板与出磨篦板等的选用原则,进一步阐明了管磨机工作状态稳定对系统效益的重要作用。从设备角度提出保证管磨机工作状态稳定的途径与方法,必将对管磨机相关行业技术进步带来积极影响。

    目前,我国5000多水泥企业年产量18亿多吨,实际产能恰已超22亿吨,竞争之激烈不言而喻,国内吨水泥平均综合电耗80度以上。水泥企业每生产一吨水泥需要粉磨的各种物料就有3~4吨之多。粉磨生料、熟料和原煤等的电耗占工厂总电耗的65%~70%。粉磨成本占水泥生产总成本的35%左右。这三种磨机钢铁消耗占工厂钢铁总消耗的55%以上。这些磨机及其附属设备的维修量约占全厂设备总维修量的60%[1]。提高管磨机配件的使用效能与寿命,大幅降低钢铁消耗、提高系统运转率,其经济效益是显而易见的;而由此带来系统高产稳产所产生的经济效益,数倍甚至于数十倍前述经济效益,是不少企业常常容易忽视的。

  2.配件选用共性原则研究:

  2.1长寿命原则:

  目前,仅水泥粉磨的钢铁吨消耗为20克~200克。可见采用易磨性不同的管磨机配件,在不同的工作状态下,其使用寿命相差悬殊。就全国而言,水泥管钢铁消耗降至现有水平的1/2~2/3是完全有可能的,以吨水泥平均节约钢铁消耗30克,管磨机配件平均6000元/吨计,则可产生直接经济效益2.34亿元。同时延长了配件更换周期,提高了系统运转率,其经济效益是显而易见的。

  一方面源于降低产品成本及其销售价格,以便吸引客户;另一方面出于缩短供货周期,实现本企业效益最大化的考虑,一定数量的配件供应商主观上尽可能扩大使用寿命较短的配件销售量,从而达到提高销售额的目的,事实上也迎合了不少业主喜欢低价配件的心理。自然也就有了配件供应商获小利,业主承担较大损失的局面。

  2.2尺寸控制原则:

  一方面源于对眼前利益的考虑,一定数量的配件供应商人为采取加大尺寸、改变尺寸及形位公差的手段,提高单位配件的重量,从而达到提高销售额的目的;另一方面,不少配件供应商装备工艺相对落后、缺乏必要的技术力量,客观上也无法保证其产品的尺寸及形位公差控制在应有的范围。

  配件尺寸及形位公差控制在规定的范围,意义重大。它关系到对应配件的功能是否按照预定的要求实现。管磨机因为配件尺寸及形位公差不合格,引发重大损失的案例并不少见。

  3.配件选用个性原则研究:

  3.1衬板:

  3.1.1衬板耐磨性

  衬板作已经由过去单纯的防护装置,发展到如今按照不同仓的破碎与研磨功能需求,来调节研磨体的动态分布和运动轨迹。故衬板的耐磨性对企业效益影响较大。对于前仓的阶梯衬板,其圆角一旦磨损,带球功能就开始下降,对应的破碎功能也就随之下降,从而严重影响系统的产量;对于后仓的平衬板或波纹衬板,一旦磨损严重,则物料相对于衬板的摩擦系数太小,容易使物料与研磨体整体滑动,无法实现有效研磨。另一方面,一旦衬板损坏,更换时间较长,对系统运转率影响较大。

  3.1.2衬板厚度尺寸

  管磨机的衬板厚度尺寸对其效益影响明显。一方面衬板厚度尺寸直接影响管磨机有效内腔空间大小;另一方面,衬板厚度尺寸直接影响管磨机空载负荷与研磨体的装载量,对于大直径的管磨机影响尤其明显(以Ф4.2×13M管磨机为例,其衬板厚度尺寸减小1mm,则增大空间为0.35m3、减少无效功率消耗30kw以上,可多装研磨体近3吨)。当然,有时需要使用双曲面衬板(亦为活化衬板),则衬板局部厚度尺寸会偏大,但其研磨效果较好,产量较高,效益明显。

  3.1.3衬板形状

  管磨机的首仓主要是块状物料,需用具有较大落差的大研磨体击碎物料;尾仓是粗粉细渣物料,是用小研磨体互相滚蹲来研磨物料,而活化环又为微介质创造了三维运动条件,强化了研磨作用。因此首仓通常采用具有阿基米德对数螺线提升角提升船形(阶梯)衬板,其提升角的大小要由磨体转速和研磨体填充率来决定[2]。而尾仓则通常采用具有分级兼提升的双曲面衬板,其分级斜度和提升角由磨体转速和研磨体级配而定。管磨的尾仓常加活化环。衬板的改进和活化环的使用能使磨机的产量明显提高,电耗下降,比表面积加大[3]。

  衬板形状选择错误,会使管磨机的破碎、研磨效率大大下降,产质量都会收到很大影响。

  3.2研磨体:

  根据传统计算公式来确定研磨体级配与填充率,已不再适应优质高产粉磨的需要,而应根据入料粒度、粉磨流程、磨体转速、装机功率、隔仓分段长度、衬板工作面和各仓位对研磨体的动态要求来试验、计算确定研磨体的填充率及级配。

  在正常情况下如何才能使磨机的研磨体的填充率较大,须注意以下几点:①使每一块衬板的重量尽可能轻;②滑动轴承面与中空轴的接触面要合理,不能有"包轴"产生制动现象;③滑动轴承润滑冷却正常;④电机的实际功率大小和线路产生的压降要小。如果压降大则对研磨体的装载量影响很大。解决这些问题的主要目的使起动电流尽可能减小[4]。

  根据管磨机料球筛析现象:大研磨体与粗粉在相对靠近管磨机中心的位置始抛,而小研磨体与细粉落在远离管磨机中心位置始抛。显然,大研磨体抛落势能最小,反而小研磨体抛落势能最大。这与传统级配理论大相径庭。传统级配理论认为:首仓中最大球径运用公式28 (D为最大物料粒径)计算,大多企业都运用该公式作为首仓最大球径确定依据。据此,不同规格的管磨机首仓最大球径就应是一样的,显然与实际不相符。因为管磨机直径不同,带球绝对高度亦不同,所产生势能也不同。而管磨机运转过程中带到最高位置的是最小球。多数大球在粉磨过程中所带高度是最低的,一个S100不及一个S70产生的势能大,一个S100的重量相当于三个S70的重量,假如把一个S100换成三个S70,在单位时间和空间内冲击物料的机会和能量大幅提高。目前很多企业首仓至少4级配球,甚至达到6级以上,理由是大块料用大球破,小块料用小球破,但粉磨效果往往难如人意。事实上,高效率的粉磨过程中,相当部分细粉是物料在首仓被研磨体击碎产生的,失败的粉磨系统不少是没有发挥首仓应有的冲击研磨作用。但当最大颗粒小于0.1mm时,管磨机的冲击粉碎效果也变得微不足道,只能依靠尾仓来用研磨手段进一步降低物料细度,尽管研磨粉碎单位功耗较高。如果进料粒度相对均匀,建议首仓可少级配甚至一级配球[5]。

  关于研磨体的种类,目前常用的有:钢球、钢段、椭球形钢球等。通常是首仓用球,尾仓用段或球。需要说明的是尾仓用段则比表面积相对于用球要高些,但成品的颗粒圆形度要小些。同时,尾仓用段则磨内流速相对于用球要低些。具体使用方案要依具体工况而定[6]。


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