摘 要:闡述了礦渣微粉的應(yīng)用、粉磨工藝和設(shè)備現(xiàn)狀，并對立式磨生產(chǎn)工藝、立式磨結(jié)構(gòu)和工作原理、袋式除塵器結(jié)構(gòu)和工作原理等進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，分析了工程應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)為國產(chǎn)立式磨和袋式除塵器可為礦渣粉磨的節(jié)能減排提供可靠的技術(shù)和設(shè)備保障。

關(guān)鍵詞:礦渣粉磨;立式磨;袋除塵器;應(yīng)用

前言

高爐礦渣是鋼鐵廠生產(chǎn)過程中排出的廢渣。目前，全國鋼鐵企業(yè)每年約產(chǎn)生1.2億噸的礦渣，將礦渣磨細(xì)成礦渣微粉，等量代替水泥，既可以變廢為寶，又可以節(jié)約生產(chǎn)水泥所需的礦山資源，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。礦渣微粉是一種新型高強(qiáng)混凝土摻和料、優(yōu)質(zhì)水泥混合材，其原料是冶金行業(yè)的高爐礦渣，是利用工業(yè)廢渣的新型環(huán)保產(chǎn)品。近十年來，國內(nèi)許多大型鋼鐵企業(yè)紛紛投資建設(shè)礦渣粉磨生產(chǎn)線，把礦渣微粉項目列為非鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重點(diǎn)。

礦渣粉磨可采用立式磨、輥壓機(jī)、球磨機(jī)、振動磨四種終粉磨工藝，或者采用立式磨+球磨機(jī)、輥壓機(jī)+球磨機(jī)的聯(lián)合粉磨工藝，其中立式磨生產(chǎn)工藝最為普通，為各家鋼鐵公司首選。立式磨工藝的主機(jī)設(shè)備是立式磨和袋式除塵器，國內(nèi)目前選用的立式磨主要是進(jìn)口的，隨著國產(chǎn)立式磨技術(shù)的進(jìn)步，逐漸克服了其震動大和材質(zhì)易磨損的不足，國產(chǎn)立式磨逐步用于礦渣微粉的生產(chǎn)。礦渣粉磨系統(tǒng)的終端設(shè)備是袋式除塵器。袋式除塵器具有收集成品和環(huán)保除塵的雙重功能，在粉磨系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。礦渣粉磨系統(tǒng)廢氣的排放依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2004）的規(guī)定執(zhí)行，自2010年1月1日起，新老生產(chǎn)線的最高允許排放濃度是30mg／Nm3，為適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的限值要求，必須選用新型高效的袋式除塵器。

1 立式磨生產(chǎn)工藝介紹

我國于2000年12月1日起實(shí)施了國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的�；郀t礦渣微粉》GB/T10846-2000）；2002年12月1日起又實(shí)施了《高強(qiáng)、高性能混凝土中用礦物外加劑國家標(biāo)準(zhǔn)》。在該標(biāo)準(zhǔn)中正式將礦渣微粉命名為“礦物外加劑”，納入混凝土第六組份。目前企業(yè)生產(chǎn)的礦渣微粉，比表面積控制在420～450m2/kg之間。

為保證礦渣微粉的細(xì)度和節(jié)能減排的需要，國內(nèi)礦渣粉磨系統(tǒng)主要選用立式磨工藝。與其他工藝相比，立式磨工藝具有節(jié)能顯著、烘干效果好、占地面積小和土建投資省等優(yōu)點(diǎn)。目前我國已建成或正在建設(shè)礦渣微粉生產(chǎn)線的企業(yè)有上海寶鋼公司、武漢鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司、山西長冶鋼鐵公司、首都鋼鐵公司、馬鋼公司、沙鋼公司、柳鋼公司、濟(jì)南鋼鐵公司、山東萊蕪鋼廠、日照鋼廠、山西太原鋼廠等，規(guī)模為年產(chǎn)60萬噸、年產(chǎn)50萬噸和年產(chǎn)30萬噸不等。選用的立磨主要為日本川崎、宇部磨、丹麥?zhǔn)访芩鼓ァ⒌聡R歇磨，德國伯利休斯等國外企業(yè)生產(chǎn)的立式磨。近年來，由于國產(chǎn)立式磨在生料粉磨和煤粉制備領(lǐng)域內(nèi)的突破以及材料科學(xué)、液壓技術(shù)、自動控制方面的不斷發(fā)展，逐步克服了立式磨使用中存在的震動大、磨輥和磨盤磨損、除鐵難等不利因素，國產(chǎn)立式磨的性能已基本接近進(jìn)口立式磨，同時由于國產(chǎn)設(shè)備投資省、交貨期和建設(shè)期短，國產(chǎn)立式磨在礦渣微粉生產(chǎn)線中逐步得到了推廣和應(yīng)用。

工藝流程簡述如下：工廠原料礦渣經(jīng)喂料斗由斗式提升機(jī)輸送到礦渣倉儲存，倉下裝有螺旋閘門和控制入磨礦渣量的調(diào)速電子皮帶秤，電子皮帶秤按系統(tǒng)的需要把一定量的礦渣卸出，由除鐵器除鐵后經(jīng)斗式提升機(jī)、鎖風(fēng)喂料機(jī)喂入立式磨內(nèi)，在立式磨內(nèi)通過磨輥和磨盤的相對運(yùn)動而產(chǎn)生擠壓、碾磨成粉體。粉體通過磨內(nèi)選粉裝置選粉，合格的粉體隨磨內(nèi)的氣流帶出磨外，被高濃度袋式除塵器收集為成品，粗顆粒落到磨盤上繼續(xù)磨粉。磨內(nèi)通入的熱風(fēng)由專用熱風(fēng)爐產(chǎn)生，根據(jù)工廠條件，可用燃煤熱風(fēng)爐，也可用燃油熱風(fēng)爐，蒸發(fā)原料帶入的水分，保證產(chǎn)品含水率在1%以下。為提高立式磨的磨粉效率，在磨內(nèi)選粉內(nèi)循環(huán)的基礎(chǔ)上，工藝布置采用了能把磨機(jī)吐出的粗渣由系統(tǒng)設(shè)備返回的設(shè)計，即磨機(jī)吐出的粗渣經(jīng)除鐵器除鐵后再經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送回入磨提升機(jī)，通過調(diào)整粗渣返回量可以提高磨粉效率，并能延長磨輥及磨盤的壽命。除塵器收集的礦渣粉成品經(jīng)輸送斜槽送入礦粉儲存庫。

2 主機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

礦渣粉磨系統(tǒng)立式磨生產(chǎn)工藝的主機(jī)設(shè)備為立式磨和袋式除塵器。

2.1 立式磨結(jié)構(gòu)和工作原理

國內(nèi)磨制礦粉的立式磨主要有兩種：一種是液壓加壓立式磨，如合肥水泥研究設(shè)計院在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期生產(chǎn)實(shí)踐，對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計而成的磨制各種礦粉的設(shè)備，代表型號為HRM型立式磨，它可以磨制1250目以下的各種礦粉；另一種是彈簧加壓立式磨，如雷蒙磨。二者相比，液壓加壓的立式磨具有自動化程度高、單臺產(chǎn)量大、能量利用率高、運(yùn)行可靠、產(chǎn)品粒度易于調(diào)整、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

HRM型立式磨作為一種新型節(jié)能粉磨設(shè)備，其工作原理是：電動機(jī)驅(qū)動減速機(jī)帶動磨盤轉(zhuǎn)動，需粉磨的物料由喂料設(shè)備送入旋轉(zhuǎn)的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進(jìn)入粉磨輥道。在磨輥壓力的作用下，物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時，熱風(fēng)從圍繞磨盤的風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出，磨粉后的物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流吹起，一方面把粒度較粗的物料吹回磨盤重新磨粉，另一方面對懸浮物料進(jìn)行烘干，細(xì)粉則由熱風(fēng)帶入分離器進(jìn)行分級，合格的細(xì)粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品，不合格的粗粉在分離器葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新磨粉，如此循環(huán)，完成磨粉作業(yè)全過程。

HRM型立式磨主要部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

（1）傳動裝置

立式磨的傳動裝置由主電機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)三部分組成，安裝在磨機(jī)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，是立式煤磨中最重要的部件之一。立式磨減速機(jī)采用圓錐齒輪與行星齒輪聯(lián)合傳動形式，一對直角傳動的圓錐齒輪與一套輸入軸為垂直向上的行星傳動，通過彈性聯(lián)軸器將二者聯(lián)接起來。太陽輪用球頭支承在止推塊上，行星架的軸向支承由一組圓形可傾瓦推力軸承來承受。這兩個自由度使內(nèi)齒圈及三個行星輪受力均勻。內(nèi)齒圈剛性地固定在箱體上，圓筒狀的箱體為軸向推力軸承提供了理想的支承形式。另外，圓筒狀的箱體的內(nèi)外壁都配置了對稱的加強(qiáng)筋，使箱體具有很好的剛性。圓錐齒輪采用螺旋齒。太陽輪、行星輪為漸開線直齒，這些齒輪采用高強(qiáng)度合金鋼制造。齒輪經(jīng)表面滲碳磨齒，具有較高的精度。減速機(jī)的所有支承軸承采用滾動軸承，軸向推力軸承為可傾瓦推力軸承，它承受立式磨機(jī)的垂直軸向力。工作時軸瓦浸泡在油池中，并經(jīng)過環(huán)形噴嘴不斷提供新鮮潤滑油，使油池始終保持一定的液面高度。潤滑系統(tǒng)采用獨(dú)立的油站，并有油壓、油溫的自動保護(hù)系統(tǒng)，使全套裝置工作安全可靠。該型式的減速機(jī)具有體積小、重量輕、減速比大、傳動效率高等優(yōu)點(diǎn)。

（2）碾磨裝置

磨盤和磨輥是重要的研磨部件，其形狀設(shè)計必須使被磨粉的物料在磨盤上形成厚度均勻穩(wěn)定的料床，因此合理的磨盤形狀配以相適應(yīng)的磨輥，對于穩(wěn)定料層、提高磨粉效率、減少研磨消耗有著極為重要的作用。通過大量的調(diào)研和類比，建議采用盤形的磨盤形狀和輪胎形輥套，輥套為對稱結(jié)構(gòu)，在磨損到一定程度后可翻面使用，從而延長其使用壽命。

（3）加壓裝置

HRM型立式磨采用液壓自動或手動控制系統(tǒng)來施加及控制其對物料的作用力，可以根據(jù)物料易磨性的變化而自動地調(diào)整壓力，因而使磨機(jī)經(jīng)常保持在最經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行，這樣，既可以減少無用功的消耗，又能使輥套、襯板的壽命得到延長。同時，由于蓄能器的保壓及緩沖作用，使液壓缸施加壓力具有較大的彈性，又可自動調(diào)節(jié)，當(dāng)遇到大而堅硬的雜物時，磨輥可以跳起，從而避免粉磨部件及傳動裝置因承受過大荷載而損壞。

（4）限位裝置

HRM型立式磨獨(dú)特的限位裝置可以使磨機(jī)輕載啟動，磨輥和磨盤之間的間隙可調(diào)，這樣既能保持穩(wěn)定的料層厚度，提高磨粉效率，又能保證在斷料等不正常情況下磨輥和磨盤不直接接觸，避免了磨機(jī)振動，對減速機(jī)起到了保護(hù)作用。

（5）分離裝置

HRM型立式磨的分離器設(shè)計為機(jī)械傳動、轉(zhuǎn)速可調(diào)的分離器，該分離器通過錐形轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)，葉片與粗顆粒撞擊，給物料以較大的圓周速度，產(chǎn)生較大的離心力，使其進(jìn)行分離，細(xì)顆�？赏ㄟ^分離器葉片之間間隙出磨，由收塵器進(jìn)行收集。該分離器分級效率高，調(diào)節(jié)余地大。

（6）磨輥裝置

HRM型立式磨，磨輥的裝置是采用一對調(diào)心滾子軸承，設(shè)計時對軸承作等壽命計算，軸承密封腔延伸到機(jī)殼外，不與含塵氣體接觸，所以只用簡單的填料密封就能使磨輥軸承不進(jìn)灰。磨輥設(shè)計為斜面安裝，用楔形環(huán)壓緊，更換輥套十分方便。

（7）其它特點(diǎn)

1）HRM型立式磨在下殼體設(shè)有排渣口，難磨異物可隨時排出機(jī)外，停機(jī)后剩余物也可全部排空。

2）磨輥可借助液壓翻輥裝置翻出磨外進(jìn)行檢修，更換易磨件僅需三個班的時間，提高了磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率。

3）磨輥和殼體間采用弧形板密封結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，具有密封效果好，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。

2.2 袋式除塵器的結(jié)構(gòu)和工作原理

隨著袋式除塵器技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是新型濾料的研制及應(yīng)用和清灰技術(shù)的發(fā)展，使袋式除塵器在礦渣粉磨系統(tǒng)除塵中得到了更加廣泛的應(yīng)用。針對礦渣粉磨工藝系統(tǒng)和含塵廢氣的特性，國內(nèi)外先后研制和應(yīng)用的有反吹風(fēng)型和脈沖噴吹型兩類袋式除塵器。目前，氣箱脈沖袋式除塵器的應(yīng)用最為廣泛，具有代表性的是FGM型礦渣用氣箱脈沖袋式除塵器和KDMC大型低阻袋式除塵器，其能有效避免其他除塵器存在的阻力高、濾袋壽命短和電耗高等缺點(diǎn)。

（1）FGM型氣箱脈沖袋式除塵器

主要由箱體、袋室、灰斗、進(jìn)出風(fēng)口、濾袋、袋籠、支柱、爬梯、欄桿、氣路系統(tǒng)、提升閥系統(tǒng)、卸灰裝置、清灰控制器等部分組成。工作原理：含塵煙氣先由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，在風(fēng)道斜隔板的導(dǎo)向下，風(fēng)道截面擴(kuò)大、風(fēng)速降低，部分較粗塵粒在這里由于慣性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗，大部分塵粒隨氣流上升進(jìn)入袋室，經(jīng)濾袋過濾后，塵粒被阻留在濾袋外側(cè)，凈化的煙氣由濾袋內(nèi)部進(jìn)入凈氣箱，再由閥板孔、出風(fēng)口排入大氣，達(dá)到收塵的目的，隨著過濾過程的不斷進(jìn)行，濾袋外側(cè)的積塵也逐漸增多，從而使收塵器的運(yùn)行阻力也逐步增高。當(dāng)阻力增到預(yù)先設(shè)定值1245～1470Pa），或者設(shè)定時間到時，清灰控制器發(fā)出信號，首先控制提升閥將閥板孔關(guān)閉，以切斷該單元過濾煙氣流，停止過濾過程，然后電磁脈沖閥打開，以極短的時間（0.1～0.15秒）向凈氣箱內(nèi)噴入壓力為0.5M～0.7MPa的壓縮空氣，壓縮空氣在凈氣箱內(nèi)迅速膨脹，涌入濾袋內(nèi)部，使濾袋產(chǎn)生變形、振動，加上逆氣流的作用，袋室外部的粉塵便被清除下來掉入灰斗，清灰完畢后提升閥再次打開，收塵器又進(jìn)入過濾狀態(tài)。清灰動作均由PLC進(jìn)行自動控制，清灰控制有定時式和定壓式兩種。

性能特點(diǎn)：1）能處理高濃度含塵氣體，只要一級收塵，工藝流程簡單；2）設(shè)備體積較小、鋼耗較低、占地面積小和投資較少；3）清灰動能大，清灰徹底；4）設(shè)備運(yùn)行阻力低，阻力小于1500Pa；5）濾袋使用壽命長，抗結(jié)露性能好。

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