TRMC型煤輥磨在國內外水泥行業中的應用

鄭倩

TRMC型煤輥磨在國內外水泥行業中的應用

Application of TRMC Coal Roller Mill in Cement Industry at Home and Abroad

鄭倩

Application of TRMC Coal Roller Mill in Cement Industry at Home and Abroad

天津水泥工業設計研究院有限公司在粉磨煙煤、無煙煤、石油焦、褐煤等方面有著豐富的經驗，到2016年7月，已銷售煤輥磨近四十臺。本文對天津院煤輥磨的設計開發、原理、結構、應用以及防爆等方面進行了詳細的闡述。

煤輥磨；粉磨；防爆

1 前言

近代第一臺輥磨始于20世紀初的美國，至今已有一百多年歷史。傳統的粉磨系統是球磨機粉磨，而輥磨以其獨特的粉磨原理克服了球磨機粉磨的諸多缺陷，有著顯著的優越性。

早在上世紀，天津水泥工業設計研究院就著手開始了煤輥磨的開發設計工作，經過多年的廣泛研究并結合國外先進技術以及水泥行業的特點，開發設計了TRMC系列煤輥磨，并廣泛應用于水泥行業中。本文對TRMC型煤輥磨及其應用作一介紹，以供參考。

2 煤輥磨粉磨工藝

TRMC型煤輥磨系統工藝流程見圖1。

皮帶輸送機將原煤喂入原煤倉。啟動制備煤粉系統，打開原煤倉底部棒閥，通過給煤機，原煤喂入TRMC立式煤輥磨進行粉磨及烘干。系統風機將回轉窯廢氣抽引至煤輥磨，與磨內被粉磨的物料進行充分熱交換后，物料被熱風帶至選粉機處進行分選，細度不合格的物料重新回到磨盤上進行粉磨，合格的物料隨氣流進入防爆型收塵器，經過分格輪卸入煤粉倉。原煤中的雜物（如煤矸石、小鐵塊等）通過風環、排渣口排出磨外。

3TRMC型煤輥磨粉磨原理及結構特點

3.1 粉磨原理

TRMC型煤輥磨主要由選粉機、磨輥、搖臂、磨盤、風環、中殼體、進風道、機架、傳動裝置、干油潤滑裝置、氣封管道、限位裝置、噴水系統、液壓加壓裝置及管路、磨輥潤滑裝置及管路、翻輥裝置等部件組成（圖2）。

輥磨的工作原理如下：驅動裝置帶動磨盤順時針旋轉，需粉磨的物料通過輸送皮帶，經過回轉下料器沿下料管落到磨盤中心，在離心力的作用下，物料向磨盤周邊移動，均勻分散、鋪平，形成料床。磨輥在液壓加壓裝置的作用下，連續碾壓物料，物料受到擠壓和剪切作用而被碾碎。同時，熱風從風環高速均勻向上噴出，一方面把較粗顆粒的物料吹回磨盤重新粉磨，另一方面將細粉帶入選粉機進行分選。在此過程中物料與熱風進行了充分的熱交換，水分迅速被蒸發，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設備收集下來即為成品，不合格的在選粉機葉片作用下重新回落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環往復，直至完成粉磨作業全過程。

3.2TRMC型煤磨結構特點

（1）采用中心下料方式，由回轉下料器直接喂入磨盤，能有效避免堵料。

（2）LV型選粉機，選粉效率高。

（3）具有自動抬輥、落輥功能，可實現空載啟動。

（4）機械限位機構確保磨輥與磨盤無直接金屬摩擦或碰撞，增強了安全性。

（5）借助翻輥裝置，可以方便地將磨輥翻出磨外便于檢修。

（6）液壓系統操作壓力低，可減少漏油故障，降低磨機振動，利于操作和管理。

（7）根據物料特性選擇磨輥輥套及磨盤襯板材質，以最經濟方式保證長期運行。

3.2.1 選粉機

經粉磨且烘干的物料與氣流一起從下部進入選粉機，選粉機內部的導風葉片使粉塵/熱風形成一個切向流，轉子按與切向流相同方向旋轉。在導風葉片和轉子葉片之間的間隙處，形成了一個離心力的空間，使粉塵/熱風得以分離。大顆粒的物料被拋向外部，因重力而下落，離開了間隙處后，被收集并返回磨機進行再粉磨。成品物料與熱風夾雜在一起，通過選粉機的出口管道離開選粉機。

通過調節選粉機轉速控制產品細度，由于采用變頻調速電動機，轉子的轉數可進行無級調節。在物料粉磨、提升、回落過程中，與熱風進行著充分熱交換，使物料水分蒸發，從而使成品水分控制在預定的范圍內。

3.2.2 中殼體

中殼體為焊接結構件。圓柱形的殼體焊接在磨機的支架上。在殼體上，開有與磨輥數量相同的檢修門，方便磨輥翻進和翻出。檢修門通過螺栓與殼體相連。檢修門上設置了密封護套，搖臂和密封護套之間采用密封條密封。在殼體的內部焊有襯板，磨損之后可以更換。為了方便檢查磨機的內部，殼體上還設有一個人孔門，方便人員進入磨內。

3.2.3 搖臂

每組搖臂包括搖臂、搖臂軸、軸承座以及軸承等。搖臂軸兩端通過錐形脹套與搖臂相連接，脹套僅僅用來固定搖臂和軸，使其同心。搖臂通過銷軸與油缸相連，銷軸和搖臂孔之間有護套，防止銷軸和搖臂直接摩擦。

3.2.4 磨輥

磨輥是輥式磨的重要部件，物料在磨輥的擠壓下被粉碎。每個磨輥均與各自的搖臂固定在一起，低位置時磨輥軸與磨盤水平面夾角為15°。磨輥主要由輪轂、輥軸、軸承、輥套、軸承密封件、悶蓋、端蓋、潤滑油管等部件組成。

3.2.5 磨盤

磨盤主要由盤體、襯板、壓塊、擋料圈、刮料板、風環、液壓千斤頂等部件組成。

磨盤的首要功能是支撐料床，并將磨輥產生的力傳輸至下部的減速機，同時也將減速機的扭力傳輸至粉磨區域。磨盤與風道一起形成了一個環形的腔室，風從此腔室流出，通過通風環進入到粉磨室。

3.2.6 機架

機架由支架、支架底座、減速機底座、連接橋等部件組成。這些部件多為焊接結構件，在安裝現場調整后組裝焊接成一體。因此在放置和運輸時必須注意，避免這些部件變形。

支架底座的作用是給磨機和支架以支撐。減速機底座用來承載減速機。在支架的底部焊有2塊油缸耳板，上面鉆有銷孔，通過銷軸與油缸連接。在每個支架上還配有門，其位置靠近液壓油缸的安裝口，隨時可以檢查油缸。連接橋為插入式，在2個相關支架之間通過螺栓連接，然后焊接在一起。這樣就可以形成一個扭力均衡的剛性圈，使整個機架更加牢固。

4TRMC型煤輥磨的應用范圍

TRMC型輥磨可以滿足不同客戶的需求。天津水泥工業設計研究院有限公司多年來在應用煙煤、無煙煤、石油焦及褐煤等燃料方面具有豐富的經驗。

4.1 石油焦

石油焦作為煉油工藝的副產品，具有熱值高、揮發分低、易破碎、水分和灰分含量很少等特點，因此很受關注。由于石油焦的揮發分含量較低（1%～15%之間），需要更細的細度以獲得足夠的表面，達到最佳燃燒。用TRMC型煤磨粉磨石油焦時，可以獲得細度達到3%（R90μm）以上的產品。

2008年至今，TRMC型石油焦輥磨已經在多個現場投入使用。2008年，某白水泥項目，TRMC20，產量12t/h，細度R90μm≤3.0%；2011年，印度某項目，TRMC31，產量25t/h，細度R90μm≤3.0%；2015年，埃及某項目，TRMC31，產量22t/h，細度R90μm≤2.0%。

通過對各個現場TRMC型輥磨粉磨石油焦的情況分析，總結出輥磨粉磨石油焦的關鍵點如下：

（1）提高粉磨壓力，減少物料的碾磨次數。

（2）增加磨盤磨輥的接觸面積，增大碾磨區域。

（3）采用可調的擋風圈來調整物料在磨盤上停留的時間。

（4）增加噴水裝置進一步穩定料層。

4.2 無煙煤

與煙煤相比，無煙煤除在燃燒性能方面有著著火溫度高、燃燒速度慢、燃盡率差的特點外，在粉磨性能方面也有較為明顯的差別。由于無煙煤較之煙煤通常成礦地質年代更為久遠，可以認為無煙煤是一種比煙煤晶體化更完整的形態，質地硬，易磨性差。

TRMC型煤磨在粉磨無煙煤方面的經驗如下：

越南無煙煤磨，型號TRMC36，產量45t/h（R90μm=3.0%）。

4.3 褐煤

褐煤，是煤化程度最低的礦產煤。其化學反應性強，在空氣中容易風化，不易儲存和長距離運輸。由于它揮發分較高，水分大，燃點低，易著火自燃，堆放高度不宜＞2m。

馬來西亞某項目，型號TRMC31，產量40t/h（R90um=12%）。

褐煤的理化性質決定了其粉磨上的困難：首先其水分很高，一般到廠的原料水分都高達30%左右；其次其揮發分很高，一般40%左右，燃點低，易于燃燒，所以輥磨必須做好防爆措施，還須注意系統的溫度控制。

5TRMC型煤輥磨的防爆措施

5.1 著火特性

煤粉是一種易燃易爆的物質，其在一定的條件下能燃燒、發光點燃或爆炸是由于：

（1）在處理過程中O2的含量增加（＞12%）。

（2）揮發分高（揮發分＜10%沒有危險，揮發分＞20%時，爆炸的可能性大大增加）。

（3）煤粉的細度（煤粉越細，分散度越高，越易爆炸）。

（4）在處理氣體中CO的含量增加。

5.2 防爆措施

TRMC型的煤磨分為兩種，一種是半封閉結構，一種是全封閉結構，區別在于搖臂的密封形式，如圖3、圖4所示。

半封閉結構的煤磨，由于上搖臂在磨外布置且為轉動部件，搖臂與中殼體之間設計10mm左右間隙，該間隙由橡膠板貼緊密封。但由于橡膠的磨損、更換不及時、加工制造誤差等原因，會有少量空氣透過橡膠條進入磨內，造成漏風。

全封閉結構的煤磨將上搖臂包在磨內，搖臂與中殼體依然存有間隙，只不過此間隙在磨內，為防止煤粉從此間隙滲漏，引導進風管道熱風通過此間隙防止滲漏，理論上此形式煤磨漏風量可以忽略。

總之，無論采用哪種結構的煤磨，都應采取相應措施來消除或控制燃爆條件的形成，預防和抑制煤粉的燃爆，措施如下：

（1）調試時，磨機各死角位置要用不可燃物（如石灰石）完全填充，防止生產時堆積煤粉，造成自燃。

（2）定時巡檢排渣閥及任何易積煤處，防止因積煤或氧化造成自燃事故。

（3）控制磨機入口和入口溫度，一般入磨溫度≯300℃，出磨溫度≯85℃。

（4）加強密封，防止因漏風結露和滲入雨水而造成燃爆事故。

圖3 半封閉結構

圖4 全封閉結構

[1]劉成，鄭學全.立式煤磨系統燃爆原因分析及控制措施[J].水泥工程，2005，（3）.

[2]韓仲琦.輥磨技術在水泥工業的應用與發展[J].中國水泥，2009，（12）.

[3]蘇杰，杜軍煒，王燁江.原煤粉磨系統中煤輥磨的生產經驗[J].化學工程與裝備，2009，（7）.■

TQ172.632.5

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1001-6171（2017）03-0039-04

中材（天津）粉體技術裝備有限公司，天津300400；

2016-08-29；編輯：呂光