技術丨改造磨機襯板實現節能降耗
引言
株洲公司生產線是南京水泥工設計研究院設計的5000t/d生產線，配套2條φ4.2m×13m水泥磨系統，設計臺時產量160t/h，2008年10月點火投料。經過近幾年的運行和完善，1#水泥磨P·042.5平均臺時產量180t/h，P·O42.5水泥平均工序電耗30kWh/t，且運行穩定。磨機前期采用梯形，中、小波紋式結構防磨襯板，材質為中合金鉻鉬鋼，制粉效率較低。為進一步發揮水泥磨潛能，提高產量，降低水泥磨電耗及減輕員工勞動強度，適應當前能耗環保要求，公司決定引進1套MAGOTTEAUX 新型輕量化襯板，該襯板結構為階梯、波紋型，配合一定量的活化環，出磨骨架同時配套防堵型篦板，還搭配MAGOTTEAUX推薦的新級配。
為對比前后使用效果，在2021年3月把1#水泥磨襯板更換為1套MAGOTTEAUX新型襯板，通過對前后襯板的使用對比，以及對系統產能、能耗統計，確定適合目前株洲公司水泥制粉的最佳襯板結構，提高了磨機制粉效率，保證磨機安全、經濟穩定運行。
本文通過對1#水泥磨更換不同結構和材質的襯板后的磨損情況及制粉效率進行全面跟蹤分析，找到兼顧磨機制粉出力、使用周期及檢修維護量的最佳襯板型式，達到了預期目標。
1.1 設備參數
公司1#水泥粉磨系統采用閉路磨、聯合粉磨系統。磨機類型φ4.2m×13m雙倉磨，輥壓機型號170-100，高效選粉機O-Sepa 3500，水泥配比：78%熟料+3%脫硫石膏+19%混合材(10%爐渣、5%石灰石、4%水渣)，成品平均產能170~180t/h，比表面積335±15kg/m2(細度<8%~9%)。設備工藝流程見圖1。
圖1 設備工藝流程圖
1.2 現狀及存在問題
在磨機旋轉帶動鋼球及擠壓研磨物料的過程中，襯板的結構型式起到重要的作用，襯板梯度過大，易造成攜帶鋼球過多，鋼球下落時造成電流波動大；而坡度過小將會不能將鋼球帶到合適的高度即下落，對物料的撞擊粉碎能力下降，影響制粉效率，在襯板磨損后期會出現這種情況，襯板梯度接近磨平，會使制粉效率明顯降低。襯板的主要作用是保護筒體，使筒體避免受研磨體和物料的直接沖擊和研磨；同時通過不同型式的襯板來調整筒體內部研磨體的運動狀態。
通過對前后兩種梯形、波紋襯板(原廠襯板和MAGOTTEAUX新型襯板)的設計結構、帶球能力、研磨效果進行對比，對比襯板性能。
2.1 改造方案
通過調研、現場考察和交流后，公司決定采用馬科托合金材料(無錫)有限公司提出的磨內技改方案。整體方案設計為輕量化溝槽提升襯板X-step L加分布式X-pocket波紋襯板組合以及少量活化環，出磨及隔倉篦板采用一體式防堵型篦板。
X-step L特點：
(1)整個壽命保證期內，提升高度差保持不變，磨機粉磨效率穩定，不會隨著襯板磨損而降低，是一種穩產的工藝型襯板。
(2)襯板平均高度55mm，比國產提升襯板輕約20%。
(3)高Cr合金，耐磨性好，硬度高，可達53HRC，內外硬度偏差<1HRC。
(4)產品使用壽命長，在剩余厚度20mm的情況，帶輥壓機聯合粉磨系統可達6年以上。
X-pocket波紋襯板特點：
(1)X-pocket波紋襯板是馬科托獨有的新型波紋襯板，在提供鋼球研磨運動所需必要動力的同時，能夠幫助鋼球“吸收”多余物料，并把較細的物料“釋放”到控制，形成一定的料幕，讓磨內流動的空氣進行分選，讓較細的料進一步流向磨尾，而較粗的物料落到鋼球中，進一步研磨。
(2)使用壽命長，平均壽命在60000h以上。
(3)襯板材質為高Cr合金，硬度可達56~60HRC，其硬度高，耐磨性好，內外硬度偏差小，能夠保持長久的研磨效果，更適合閉路磨使用。
(4)X-pocket波紋襯板平均厚度為40mm，遠低于國內主流分級襯板平均厚度，重量比國內主流分級襯板輕25%左右。同時，也增加了磨機的有效容積。
2.2 襯板結構對比
由圖2、3可以看出，原襯板設計較厚，波紋帶球能力差，出磨篦板堵塞嚴重，而MAGOTTEAUX新型襯板平均厚度僅為35mm，遠低于原襯板平均55mm的厚度，而且帶球能力強，可以產生多次緩沖研磨撞擊，制粉效果較好。
2.3 襯板耐磨性對比
原襯板采用傳統工藝進行熱處理，處理后一般硬度在HRC46~52間，而新型輕量化襯板采用先進的油冷式熱處理工藝，得到基體為馬氏體同時含有均勻分布的超高耐性的鉻碳化物，其最終硬度在HRC53~56間。新型輕量化襯板硬度、耐磨性也更好。
2.4 不同襯板的前后使用對比
2.4.1P·O42.5水泥生產基礎數據(見表1)
通過對前后兩套襯板的使用進行分析比較，找到最佳使用效果的襯板，得出如下結論：
(1)通過表2、3、4改造前后磨內及設備參數變化和顆粒分布數據、比表面積變化分析，入磨、出磨、選粉機成品、選粉機回料的45μm和80μm顆粒變化，明顯看出入磨細度變粗，出磨細度得到改善，磨內比表面積差增大，磨機做功效率得到大大提高。
(2)通過表5數據分析發現，改造后磨機電流下降20A，磨機臺時產量提高81，系統綜合電耗下降2kWh/t，改造效果良好。
(3)經過10個月的生產運行，入磨檢查發現，襯板基本無磨損，使用壽命大大延長。
(4)此改造項目目標為節能提產增效，通過數據分析得知，改造效果明顯，符合國家節能雙控目標，為企業綠色發展助力。
作者：許良1，李青山2
所屬：1新疆建設職業技術學院；2中材株洲水泥有限責任公司
來源：《中國水泥》
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