LGMS4521 礦渣立磨噴水系統(tǒng)的改進

宋建林，吳小強

1洛陽礦山機械工程設(shè)計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

LGMS4521 礦渣立磨用于鐵廠高爐礦渣的粉磨，將水淬后的礦渣粉磨至合適粒度，摻入普通水泥，用于制作礦渣水泥，礦渣立磨參數(shù)適當調(diào)整后也可粉磨水泥熟料。該立磨配有噴水系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)的主要作用是穩(wěn)定磨內(nèi)料層厚度，降低立磨振動，提高立磨穩(wěn)定性，降低立磨出口氣體溫度。正確使用噴水系統(tǒng)并控制其噴水量，可以穩(wěn)定料層，提高研磨效率，使磨內(nèi)流體順暢，合格產(chǎn)品及時從磨內(nèi)分離出去，在一定程度上提高了立磨的產(chǎn)量[1]。噴水系統(tǒng)的正確使用和維護對于立磨的正常運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的提高有重要意義。在實際生產(chǎn)過程中，噴水系統(tǒng)末端常出現(xiàn)噴頭堵塞，或者噴水不均勻的情況，因此需要經(jīng)常對噴水系統(tǒng)末端進行檢修和更換。檢修時立磨停機，會造成生產(chǎn)損失。針對以上問題，筆者對立磨的噴水系統(tǒng)進行了改進。

1 噴水系統(tǒng)的原理和功能

LGMS4521 礦渣立磨噴水系統(tǒng)包括水箱、水泵、控制閥、電磁流量計、管路和噴頭等。噴水管路從立磨筒體伸入磨內(nèi)，布置在磨輥之間的空腔，噴水端位于磨輥與磨盤碾磨工作區(qū)域的上方，距磨盤高度約500 mm。這樣的布局有利于均勻噴水，使物料在磨盤上形成穩(wěn)定的料床，提高立磨粉磨的穩(wěn)定性。噴水裝置的使用效果，取決于操作人員對噴水系統(tǒng)開閉時機的把握以及噴水量的控制。

在立磨的實際生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當入磨物料過于干燥，含水率低于 7%～8% 時，立磨的烘干能力過大，物料在磨盤上的流動性會加快，磨輥研磨效率降低，出磨風(fēng)溫度過高，立磨產(chǎn)量下降。此時需要開啟噴水系統(tǒng)，給磨盤上的物料加入適量的水分，改善磨內(nèi)工況，從而提高立磨的產(chǎn)量。但是如果噴水量過大，超過了立磨的烘干能力，物料則會在磨盤的碾磨區(qū)黏結(jié)，影響粉磨效率，形成厚料層，物料分離難度增加，從而導(dǎo)致電耗增加。如果處理不及時，還會造成物料堆積、磨機功率過大以及系統(tǒng)振動跳停的后果[2]。

假設(shè)噴入磨內(nèi)的水和入磨物料中含有的水分全部在磨內(nèi)吸熱蒸發(fā)，不計立磨通過筒體的散熱，則水分的吸熱等于磨輥粉磨物料產(chǎn)生的熱量、出入磨的熱風(fēng)的熱量差和出入磨物料的熱量差三者之和。據(jù)此可以建立熱平衡方程：

式中：S為含水量，m3；ΔT1為出磨水 (水蒸氣)與入磨水 (入磨水溫大致為環(huán)境溫度)的溫度差，℃；C1為水的比熱，J/(m2·℃)；F為風(fēng)量，m3；Q粉磨為磨輥粉磨物料產(chǎn)生的熱量；ΔT2為出磨風(fēng)與入磨風(fēng)的溫度差，℃；C2為空氣的比熱，J/(m3·℃)；W為物料量，m3；ΔT3為出磨物料與入磨物料的溫度差，℃；C3為物料的比熱，J/(m3·℃)。

由上式可知，噴水系統(tǒng)的使用，需要考慮立磨烘干能力與粉磨能力的動態(tài)平衡。由于物料粉磨后由出磨風(fēng)帶出磨機，認為出磨時熱風(fēng)和物料溫度相同。而入磨物料溫度為環(huán)境溫度，入磨風(fēng)溫度為熱風(fēng)爐出口溫度，基本穩(wěn)定。在立磨穩(wěn)定運行時，入磨物料量基本穩(wěn)定，因此噴水量、入磨風(fēng)量與出磨風(fēng)溫度三者間存在動態(tài)平衡的關(guān)系[3]。出磨風(fēng)溫度對保證產(chǎn)品水分合格具有重要作用，一般情況下，出磨風(fēng)溫度能夠反映物料在磨內(nèi)烘干的程度，因此出磨風(fēng)溫過高也可反映出物料干燥，含水量較低。但值得注意的是，如果此時立磨運行狀態(tài)穩(wěn)定，不建議用加大噴水量的方法來控制出磨溫度，而應(yīng)采用調(diào)整入磨風(fēng)的方法調(diào)節(jié)出磨溫度。因為噴水量的突然變化會影響已形成的料床，使料床厚度發(fā)生變化，引起磨輥的振動，破壞磨機工況的穩(wěn)定性。當出磨風(fēng)溫度過高時，表明立磨烘干能力大于磨內(nèi)的水分，此時適當減少入磨風(fēng)量，就可以重新建立動態(tài)平衡，使磨機保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。因此要根據(jù)工況，及時調(diào)整熱風(fēng)，滿足立磨對物料的烘干要求；必要時再通過噴水穩(wěn)定料層，使立磨運行穩(wěn)定。

2 噴水系統(tǒng)的改進

2.1 噴水系統(tǒng)噴頭經(jīng)常堵塞問題的解決

噴水系統(tǒng)噴頭位于磨輥破碎研磨物料區(qū)域的正上方，工作環(huán)境非常惡劣。該噴水系統(tǒng)只在需要時開啟，并非連續(xù)工作。當噴水系統(tǒng)不工作時，如果立磨系統(tǒng)正常運行，磨內(nèi)被粉磨的物料產(chǎn)生的粉塵很容易進入噴頭的噴水孔，堵塞噴頭。

據(jù)此對噴水系統(tǒng)進行了改進，在噴水系統(tǒng)末端的進口增加了壓縮空氣管路，當噴水系統(tǒng)不噴水時，向噴水管路中通入壓縮空氣，對末端噴頭起到空氣密封的作用，磨內(nèi)的粉塵無法進入噴頭的噴水孔，從而防止噴頭堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。改進方案如圖 1 所示。

圖1 增加壓縮空氣管路

由圖 1 可知，物料不需要噴水時，噴水系統(tǒng)始端的蝶閥關(guān)閉，噴水管路停止噴水。壓縮空氣管路的電磁閥開啟，壓縮空氣通過單向閥進入噴水管路，從噴水系統(tǒng)末端的噴頭噴出，從而阻擋磨內(nèi)粉塵進入噴水管路，防止噴頭堵塞。

2.2 噴水不均勻問題的解決

圖2 所示為噴水系統(tǒng)末端未改進的結(jié)構(gòu)，噴管通過三通接頭與噴水管路連接，噴管兩側(cè)堵死，噴管下方有噴水孔，噴管位于磨輥與物料研磨區(qū)域的正上方，水從噴水孔噴到物料上。該結(jié)構(gòu)的噴水孔容易堵塞，且堵塞后不易清理和更換；水流經(jīng)過各個噴水孔后由于壓力下降，導(dǎo)致末端的噴水孔水壓不足，無法實現(xiàn)均勻噴水。針對以上問題改進了噴水管路末端噴管的結(jié)構(gòu)，改進后的方案如圖 3 所示。

圖2 改進前的噴水管路末端噴管

圖3 改進后的噴水管路末端噴管

如圖 3 所示，在噴水系統(tǒng)末端水平管路下方，焊接了豎直的噴管，噴嘴通過螺紋安裝在噴管末端。

改進后的結(jié)構(gòu)有以下 3 個優(yōu)點：

(1)當噴嘴發(fā)生堵塞時，只需更換或清理噴嘴，螺紋結(jié)構(gòu)使得噴嘴的安裝和更換都非常方便，縮短了檢修的時間。

(2)改進前，水流經(jīng)過水平噴管的各個噴水孔后水壓下降，無法保證均勻噴水。改進后，焊接的豎直噴管使得噴水管路中的水流能到達各個噴嘴，從而保證了各個末端噴嘴水壓的一致性。

(3)噴嘴的霧化作用使得水覆蓋的范圍更大，噴水更均勻，使物料形成穩(wěn)定料床的過程更加平穩(wěn)，減少立磨的振動。

2.3 噴水系統(tǒng)末端檢修立磨停機問題的解決

改進方案如圖 4 所示。由圖 4 可知，噴水管路與末端噴管之間由軟管連接。當發(fā)現(xiàn)噴水系統(tǒng)末端有堵塞或損壞的情況需要檢修時，可以拆掉接頭螺母，將末端的管路從磨機筒體內(nèi)整體取出，在磨外進行檢修，避免檢修時停機。

圖4 磨外可拆式噴水管

3 結(jié)語

噴水系統(tǒng)的正確使用和維護對于立磨的正常運轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的提高有重要意義。針對立磨實際生產(chǎn)過程中噴水系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，進行了改進，提高了噴水系統(tǒng)維護的便捷性，避免了噴頭堵塞，解決了噴水不均的問題。