立式磨和袋式除塵器在礦渣粉磨系統中的應用
摘 要:闡述了礦渣微粉的應用、粉磨工藝和設備現狀，并對立式磨生產工藝、立式磨結構和工作原理、袋式除塵器結構和工作原理等進行了重點介紹，分析了工程應用實例，認為國產立式磨和袋式除塵器可為礦渣粉磨的節能減排提供可靠的技術和設備保障。
關鍵詞:礦渣粉磨;立式磨;袋除塵器;應用
前言
高爐礦渣是鋼鐵廠生產過程中排出的廢渣。目前，全國鋼鐵企業每年約產生1.2億噸的礦渣，將礦渣磨細成礦渣微粉，等量代替水泥，既可以變廢為寶，又可以節約生產水泥所需的礦山資源，是發展循環經濟、實現可持續發展的重要途徑。礦渣微粉是一種新型高強混凝土摻和料、優質水泥混合材，其原料是冶金行業的高爐礦渣，是利用工業廢渣的新型環保產品。近十年來，國內許多大型鋼鐵企業紛紛投資建設礦渣粉磨生產線，把礦渣微粉項目列為非鋼產業發展的一個重點。
礦渣粉磨可采用立式磨、輥壓機、球磨機、振動磨四種終粉磨工藝，或者采用立式磨+球磨機、輥壓機+球磨機的聯合粉磨工藝，其中立式磨生產工藝最為普通，為各家鋼鐵公司首選。立式磨工藝的主機設備是立式磨和袋式除塵器，國內目前選用的立式磨主要是進口的，隨著國產立式磨技術的進步，逐漸克服了其震動大和材質易磨損的不足，國產立式磨逐步用于礦渣微粉的生產。礦渣粉磨系統的終端設備是袋式除塵器。袋式除塵器具有收集成品和環保除塵的雙重功能，在粉磨系統中起著至關重要的作用。礦渣粉磨系統廢氣的排放依據新標準《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915-2004）的規定執行，自2010年1月1日起，新老生產線的最高允許排放濃度是30mg／Nm3，為適應新標準的限值要求，必須選用新型高效的袋式除塵器。
1 立式磨生產工藝介紹
我國于2000年12月1日起實施了國家標準《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣微粉》GB/T10846-2000）；2002年12月1日起又實施了《高強、高性能混凝土中用礦物外加劑國家標準》。在該標準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。目前企業生產的礦渣微粉，比表面積控制在420～450m2/kg之間。
為保證礦渣微粉的細度和節能減排的需要，國內礦渣粉磨系統主要選用立式磨工藝。與其他工藝相比，立式磨工藝具有節能顯著、烘干效果好、占地面積小和土建投資省等優點。目前我國已建成或正在建設礦渣微粉生產線的企業有上海寶鋼公司、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、濟南鋼鐵公司、山東萊蕪鋼廠、日照鋼廠、山西太原鋼廠等，規模為年產60萬噸、年產50萬噸和年產30萬噸不等。選用的立磨主要為日本川崎、宇部磨、丹麥史密斯磨、德國萊歇磨，德國伯利休斯等國外企業生產的立式磨。近年來，由于國產立式磨在生料粉磨和煤粉制備領域內的突破以及材料科學、液壓技術、自動控制方面的不斷發展，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，國產立式磨的性能已基本接近進口立式磨，同時由于國產設備投資省、交貨期和建設期短，國產立式磨在礦渣微粉生產線中逐步得到了推廣和應用。
工藝流程簡述如下：工廠原料礦渣經喂料斗由斗式提升機輸送到礦渣倉儲存，倉下裝有螺旋閘門和控制入磨礦渣量的調速電子皮帶秤，電子皮帶秤按系統的需要把一定量的礦渣卸出，由除鐵器除鐵后經斗式提升機、鎖風喂料機喂入立式磨內，在立式磨內通過磨輥和磨盤的相對運動而產生擠壓、碾磨成粉體。粉體通過磨內選粉裝置選粉，合格的粉體隨磨內的氣流帶出磨外，被高濃度袋式除塵器收集為成品，粗顆粒落到磨盤上繼續磨粉。磨內通入的熱風由專用熱風爐產生，根據工廠條件，可用燃煤熱風爐，也可用燃油熱風爐，蒸發原料帶入的水分，保證產品含水率在1%以下。為提高立式磨的磨粉效率，在磨內選粉內循環的基礎上，工藝布置采用了能把磨機吐出的粗渣由系統設備返回的設計，即磨機吐出的粗渣經除鐵器除鐵后再經皮帶輸送機輸送回入磨提升機，通過調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輸送斜槽送入礦粉儲存庫。
2 主機結構和工作原理
礦渣粉磨系統立式磨生產工藝的主機設備為立式磨和袋式除塵器。
2.1 立式磨結構和工作原理
國內磨制礦粉的立式磨主要有兩種：一種是液壓加壓立式磨，如合肥水泥研究設計院在引進消化的基礎上，經過長期生產實踐，對設備結構進行優化設計而成的磨制各種礦粉的設備，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、單臺產量大、能量利用率高、運行可靠、產品粒度易于調整、性能穩定等優點。
HRM型立式磨作為一種新型節能粉磨設備，其工作原理是：電動機驅動減速機帶動磨盤轉動，需粉磨的物料由喂料設備送入旋轉的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨輥道。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，熱風從圍繞磨盤的風環高速均勻向上噴出，磨粉后的物料被風環處的高速氣流吹起，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行烘干，細粉則由熱風帶入分離器進行分級，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設備收集下來即為產品，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，完成磨粉作業全過程。
HRM型立式磨主要部件的結構特點如下：
（1）傳動裝置
立式磨的傳動裝置由主電機、聯軸器、減速機三部分組成，安裝在磨機下部，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。立式磨減速機采用圓錐齒輪與行星齒輪聯合傳動形式，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，通過彈性聯軸器將二者聯接起來。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。這兩個自由度使內齒圈及三個行星輪受力均勻。內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，圓筒狀的箱體的內外壁都配置了對稱的加強筋，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，這些齒輪采用高強度合金鋼制造。齒輪經表面滲碳磨齒，具有較高的精度。減速機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，它承受立式磨機的垂直軸向力。工作時軸瓦浸泡在油池中，并經過環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。潤滑系統采用獨立的油站，并有油壓、油溫的自動保護系統，使全套裝置工作安全可靠。該型式的減速機具有體積小、重量輕、減速比大、傳動效率高等優點。
（2）碾磨裝置
磨盤和磨輥是重要的研磨部件，其形狀設計必須使被磨粉的物料在磨盤上形成厚度均勻穩定的料床，因此合理的磨盤形狀配以相適應的磨輥，對于穩定料層、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，輥套為對稱結構，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來施加及控制其對物料的作用力，可以根據物料易磨性的變化而自動地調整壓力，因而使磨機經常保持在最經濟的條件下運行，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，又可自動調節，當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型立式磨獨特的限位裝置可以使磨機輕載啟動，磨輥和磨盤之間的間隙可調，這樣既能保持穩定的料層厚度，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，避免了磨機振動，對減速機起到了保護作用。
（5）分離裝置
HRM型立式磨的分離器設計為機械傳動、轉速可調的分離器，該分離器通過錐形轉子高速回轉，葉片與粗顆粒撞擊，給物料以較大的圓周速度，產生較大的離心力，使其進行分離，細顆粒可通過分離器葉片之間間隙出磨，由收塵器進行收集。該分離器分級效率高，調節余地大。
（6）磨輥裝置
HRM型立式磨，磨輥的裝置是采用一對調心滾子軸承，設計時對軸承作等壽命計算，軸承密封腔延伸到機殼外，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灰。磨輥設計為斜面安裝，用楔形環壓緊，更換輥套十分方便。
（7）其它特點
1）HRM型立式磨在下殼體設有排渣口，難磨異物可隨時排出機外，停機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行檢修，更換易磨件僅需三個班的時間，提高了磨機運轉率。
3）磨輥和殼體間采用弧形板密封結構，與傳統結構相比，具有密封效果好，經久耐用等特點。
2.2 袋式除塵器的結構和工作原理
隨著袋式除塵器技術的不斷發展，尤其是新型濾料的研制及應用和清灰技術的發展，使袋式除塵器在礦渣粉磨系統除塵中得到了更加廣泛的應用。針對礦渣粉磨工藝系統和含塵廢氣的特性，國內外先后研制和應用的有反吹風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。
（1）FGM型氣箱脈沖袋式除塵器
主要由箱體、袋室、灰斗、進出風口、濾袋、袋籠、支柱、爬梯、欄桿、氣路系統、提升閥系統、卸灰裝置、清灰控制器等部分組成。工作原理：含塵煙氣先由進風口進入，在風道斜隔板的導向下，風道截面擴大、風速降低，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入袋室，經濾袋過濾后，塵粒被阻留在濾袋外側，凈化的煙氣由濾袋內部進入凈氣箱，再由閥板孔、出風口排入大氣，達到收塵的目的，隨著過濾過程的不斷進行，濾袋外側的積塵也逐漸增多，從而使收塵器的運行阻力也逐步增高。當阻力增到預先設定值1245～1470Pa），或者設定時間到時，清灰控制器發出信號，首先控制提升閥將閥板孔關閉，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）向凈氣箱內噴入壓力為0.5M～0.7MPa的壓縮空氣，壓縮空氣在凈氣箱內迅速膨脹，涌入濾袋內部，使濾袋產生變形、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，收塵器又進入過濾狀態。清灰動作均由PLC進行自動控制，清灰控制有定時式和定壓式兩種。
性能特點：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）設備運行阻力低，阻力小于1500Pa；5）濾袋使用壽命長，抗結露性能好。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
如果需要了解更加詳細的內容，請點擊下載 
立式磨和袋式除塵器在礦渣粉磨系統中的應用.pdf
下載該附件請登錄，如果還不是本網會員，請先注冊
