UM46.4型立磨生產應用

前言
　　陜西寶雞冀東水泥扶風有限責任公司，4000t/d新型干法水泥生產線是由中材國際天津水泥工業設計研究院設計，于2003年10月正式投產。該線配套的原料磨是日本宇部設計制造的UM46．4型立磨，經過近2年的生產實踐和摸索總結，側重對該系統的主要控制參數進行了優化與調整，從而使其實現了穩定生產。本文就該立磨系統的特點和應用作一介紹。
 
　　1 系統工藝流程和立磨特點
　　1.1系統工藝流程
　　該系統的工藝流程見圖1。

圖1  工藝流程圖

1.2UM46.4型立磨特點
　　(1)對物料的適應性強。我公司使用中，該磨對物料的適應性具體表現在以下兩方面。
　　第一，磨機要求入磨粒度≤70mm，而實際生產中因我廠礦石脆性較大，經破碎后的入磨石灰石過細且粉末狀顆粒較多，但磨機運行的料層穩定。另該廠采購的砂巖粒度分布也很不均勻，個別顆粒較大，但磨機運轉也較平穩。第二，該公司的石灰石堆場是露天堆場，且輔助原料(粘土和硫酸渣)的水分較多，有時高達25%，但出立磨生料水分合格率均可達100%。有時物料濕度小，為使立磨形成穩定的料層，通常還要向磨內噴4～5t/h甚至更多的水，仍能保證出磨生料水分的合格率。在熱風不足、磨機的出口溫度較低的情況下，要停止向磨內噴水以保證磨機的出口溫度；此時磨機仍可形成穩定的料層，實現穩定運轉。
 
　　(2)該系統物料有內、外兩個循環。原料通過下料溜子落到磨盤中心后，隨磨盤的旋轉，由于離心力的作用使物料進入磨盤與磨輥之間進行研磨。經磨盤高速旋轉粉碎和碾磨后的物料，被甩到磨盤周邊的粗渣下料口(即風環處)，被高速上升的氣流吹起帶到磨內。因磨內風速降低，較粗的顆粒物料落到磨盤上進行二次粉磨，其余的料粉隨氣流經選粉機分選，其中合格細料由出風口出磨，被旋風除塵器收集即為生料成品；較粗的料粉同樣落到磨盤上重新粉磨。這就是內循環。另一方面，從風環處下落的粗渣，粒度較大未被熱風帶起，經下料溜槽入排渣皮帶，再經循環斗提，進入緩沖倉隨物料再次進入磨內進行二次粉磨，這就是外循環系統。
 
　　(3)產量大、電耗低。UM46.4型立磨風環處的風速僅為30～40m/s(而有些類型的立磨此風環處的風速要高達90m/s)，這樣就減少了系統的通風量和風壓，降低了循環風機的能耗(該立磨功率為2600kW，配置Y6-2×30-14No.33F型循環風機。風機額定風量660000m3/h，風壓12.35 kPa，功率3200kW)；隨著磨機向上帶料能力的降低，從風環處排出的粗渣就多(約占喂料量的20～30%左右)，然后依靠提升機把粗渣重新提升回到磨內粉磨。即依靠機械提升代替氣力提升，達到了節省風機功率的目的。另外物料的流動速度加快，磨內始終保持高效粉磨狀態，使磨內物料不存在過粉磨現象，磨機產量有了很大提高，為降低磨機電耗，起到了決定性作用。2005年上半年該公司生產生料的綜合電耗見表1。

 2  磨機的主要控制參數
　　(1)研磨壓力。研磨壓力是液壓系統產生的，液壓系統有液壓站和四個液壓缸，每個液壓缸都聯有蓄能器，蓄能器內充有氮氣，其作用是在研磨過程中緩沖機械負荷。磨機在運轉過程中為保護輥套和襯板，磨輥與磨盤之間有一定的距離，該公司目前設定在10mm左右。四個磨輥通過旋轉臂和拉桿與各自的液壓缸相連，當泵站工作時便會產生研磨壓力，在加壓過程中由于料層厚薄、研磨壓力大小的變化對磨機性能影響較大，與產量有直接關系。壓力大，研磨作用增強、產量高，反之則產量低。但研磨壓力不能過大，否則會增加無用功；且會使研磨部位磨損迅速。研磨壓力不僅與液壓缸壓力有關，還與氮氣囊壓力的大小有關。氮氣囊壓力過大或過小都起不到緩沖減振的作用，氮氣囊壓力一般控制在研磨壓力的60%±10%這一范圍內。目前該廠立磨的研磨壓力控制在4～6MPa之間，氮氣囊壓力設定為3.5MPa時運轉較平穩。在操作過程中如發現振動變大，要及時調整(如采取降低喂料量及減小研磨壓力等)以避免震動過大；待磨況變好以后，再逐漸增大產量。如果調節參數無效且振動偏大時，應及時提輥并通知現場檢查。
 
　　(2)振動值。振動是立式磨機工作中普遍存在的一種現象，合理的振動值是允許的，但若振動過大會造成磨盤和磨輥以及襯板的機械損壞，所以在操作過程中應當嚴格將振動值控制在允許范圍內才能穩定運行。宇部UM46.4型立磨允許的合理振動值一般為10～30μm/s。引起磨機振動的原因較多，歸納起來主要有：風量及風溫的波動；研磨壓力過高；磨內有異物(如鐵塊等)；料層過厚或過薄；氮氣囊壓力過大或過小；喂料量波動大；噴水量有異常；風量偏低；喂料過多等。在生產中控制磨機振動可采取的技術措施有：適當減料運行，減小研磨壓力；同時根據主機電流及磨機出口氣體溫度調節各擋板開度；必要時甚至可以通過提輥來避免振動過大。
 
　　(3)料層厚度。料層穩定與否是磨機能否穩定運轉的前提，在擋料圈高度不變的情況下，料層厚薄與磨內噴水量、風量、風溫等因素有關。料層穩定與否的判斷，主要是看磨主機電流、外排渣料的多少(該公司的磨機沒有料層顯示)以及磨機的振動值等，也可進行現場目測。最佳的料層厚度取決于原料粒度、易磨性、顆粒級配和含水量等，這就要求操作員根據磨機功率、振動值、選粉機功率以及磨機產量等來進行準確判斷和合理調整。料層厚度是影響立磨振動的主要原因，因此在操作中如發現料層異常應及時通過調整噴水量、研磨壓力、循環風量和選粉機轉速來穩定料層，如果無法滿足最佳料層的操作要求就要考慮調整擋料圈的高度。我廠在調試初期，由于大窯未點火，只能使用熱風爐烘干物料，造成立磨風量不足而無法形成料層，以至于磨輥降不下來。為此將擋料圈高度由128mm而增加為137mm，從而使磨機能夠連續平穩運轉2h，產量也能達到160～180t/h。后來，當窯點火后能提供大量熱風時，為提高產量廠家又多次調整擋料圈高度(具體調整數值見表2)。如果物料較軟或產品要求較粗時，擋料圈適當高一些會有好處。另外，擋料圈低有助于提高產量，但是隨著輥套和襯板的磨損，會使磨輥和磨盤的間隙越來越大，而出現降不下輥的現象，也可能出現振動大等現象，這時就應適當提高擋料圈的高度，以穩定立磨運。                                                                              

(4)壓差。壓差也是立磨操作中最為重要的控制參數之一，壓差的大小可以反映出磨內物料的多少，操作員可通過觀察壓差來了解磨內的情況。壓差大說明磨內循環物料多，其產生原因主要有：喂料量過多、研磨壓力不足、選粉機轉速過大和拉風不足等；在操作過程中如發現壓差偏高應及時根據綜合參數來判斷并進行適當的調整來改善磨內工況。壓差小說明磨內料較少，如果產品質量合格的話一般是因為喂料少而造成的，可適當增加喂料量；如產品細度不合格，則可能是選粉機轉速偏低或拉風過大而造成的，應適當減小拉風或增大選粉機轉速來改善。
 
　　(5)外循環量。磨機外循環量除與設計有關外，還與風環處風速的大小及擋料圈高度有關，風速越低，外循環量越多。外循環可減輕抽風負載，避免過粉磨，降低電耗，但若外循環量過大，就會導致主機功率增加，刮料板的磨損嚴重，產量加不上去，嚴重時甚至使出磨皮帶或提升機跳停。目前該廠一般把外循環量控制在20%～30%，運轉較平穩。
 
　　(6)出磨氣體溫度和噴水量。出磨氣體的溫度是可以控制的，若出口溫度過高會導致選粉機籠子變形或軸承損壞；出口溫度過低會引起出磨生料水分過大、磨內料層過厚等后果。目前該廠立磨的出口溫度一般情況控制在75～90℃之間。磨機輥套和襯板在磨損后期，為了保證磨機形成穩定的料層，應該適當降低磨機的出口溫度，我廠在磨機襯板磨損后期，出口溫度控制在65℃時磨機運轉比較平衡。出磨溫度主要由入口氣體溫度、風量以及磨內噴水量來調節控制，噴水量的作用是穩定料層，噴水量過多會形成料餅，導致磨內情況惡化。噴水量可根據實際情況加以調節。但有時如果出磨氣體溫度較低，只要能形成較好的料層，可減少噴水甚至可停止噴水來提高磨機的出口溫度。立磨的實際操作參數見表3。

3 生產中遇到的幾個典型問題
 　　3.1高壓泵出口壓力低報警
　　(1)在磨機調試期間，頻繁出現減速機高壓泵出口壓力低報警的問題導致停磨，且原因不明。后日方專家將報警值改為1.5MPa(原設定值為2.45MPa)，磨機才能穩定運轉，并逐個對12塊大瓦的壓力進行分析排除原因，發現是由于料層過薄導致磨機無法加壓到正常值，此時高壓泵出口壓力低而連鎖停磨。
 
　　(2)磨機正常運轉后也發生過減速機高壓泵出口壓力低報警的事故，根據中控的數據顯示都正常，但是現場皮帶實際在打滑，磨機內部根本沒有喂入物料，即磨內沒有料層，因此當降輥時由于沒有料層導致磨機無法加壓時，高壓泵出口壓力低而連鎖停磨。
 
　　(3)隨著輥套和襯板的磨損，為了保證降輥通常要對電氣限位和機械限位(即定位擋鐵)做相應的調整。如果機械限位的調整沒有跟上電氣限位的調整，當磨內料層不是很好情況下，降輥的時候會出現磨輥還沒有碰到電氣限位就碰到機械限位。因此導致磨機輥子壓力降低，高壓泵出口壓力低而連鎖停磨。
 
　　3.2磨輥不下降
　　(1)在生產調試初期，窯沒有點火磨機采用熱風爐提供熱風，喂料后磨輥無法降到位，現場觀察磨輥總是碰到下限位開關并升輥，而且排渣異常的多。分析認為可能是熱風爐風量過小而使磨內沒有形成料層，因此把擋料圈的高度增高，使其強制磨內形成料層。處理以后，磨輥能順利降到位。 
 
　　(2)生產逐漸正常后也出現過無法降輥的現象，主要原因是操作員沒有把握好降輥的時間而使磨輥無法降到正常位置，經過多次降輥使物料一直在磨內循環，導致磨況惡化無法形成料層，遇到這種情況時一般應把磨內的循環料外排后生產便可恢復正常。
 
　　(3)輥套和襯板磨損后，磨輥與磨盤的間隙會變得越來越大，這樣在降輥的過程中磨輥還沒有碰到料層便碰到下限位而升輥，導致無法正常降輥。通常，隨著輥套和襯板的磨損必須及時對電氣限位機械限位做相應的調整，以保證磨機的穩定運轉。
 
　　4 結語
　　在水泥生產的粉磨裝備中，立磨具有產量高、電耗低和對物料適應性強等眾多技術優勢。但立磨的操作控制相對管磨要困難和復雜得多。我公司生產中，通過對上述操作參數的優化控制，以及所遇生產問題的摸索總結，已經積累了一定的操作與維護經驗，從而確保了UM46.4型立磨能夠持續穩定運轉，為窯系統的正常運轉打下了基礎。

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