技术 | 复合陶瓷辊在煤粉立磨上的应用

引言

某公司2500t/d熟料生产线于2010年5月投产。该线煤磨系统选用立式磨共两只磨辊。形状为轮胎形，投产初期配套的辊套及磨盘衬板材质为高铬铸铁，投产后使用不足6个月就因辊套及衬板严重磨损，无法修复而报废。后借鉴其他单位使用经验采用复合辊，单次堆焊使用寿命在3000h左右。为满足生产需要，日常运行时必须订购一套辊套和磨盘衬板作为备用，轮流更换和频繁堆焊才能满足生产需要。由于辊套磨损快，磨盘衬板磨损相对较慢，使用到后期受辊套磨损影响，磨机产量降低、细度难于控制，给生产组织和设备管理造成较大影响。为解决上述问题，该公司根据陶瓷辊在水泥行业的使用情况，结合实际多方论证，决定将煤磨辊套和磨盘衬板更换为复合陶瓷材质。本文对复合陶瓷辊在煤粉立磨上的应用情况进行总结。

公司煤磨系统技术参数见表1。

表1 煤磨系统主要参数

磨机投用之初采用原装的高铬铸铁辊，因堆焊困难，2010年底使用寿命到期后更换为复合堆焊辊。更换后磨辊磨损过快问题并未得到彻底解决。

(1)磨辊使用寿命短。单面使用2000h需翻面，整套磨辊及磨盘衬板的使用寿命在3000h以内，煤磨辊套、衬板每年翻面及更换检修的次数在3～4次，频繁进行配件采购和设备检修，窑系统无法连续稳定运行。磨辊磨损情况如图1。

图1 复合堆焊磨辊磨损情况

(2)辊套和磨盘衬板磨损后期(新辊使用1个半月或翻面后1个月)研磨能力降低，磨机产量及细度合格率降低，影响水泥窑的稳定煅烧。

(3)辊套和磨盘衬板磨损后系统排渣量增加，为确保窑系统煅烧所用煤粉用量，只能被迫放宽煤粉质量指标来保证产量，加大系统拉风，造成恶性循环，导致辊套、密封架等部件磨损加剧。

(4)由于辊套和磨盘衬板频繁堆焊，致使焊接性能降低，使用寿命缩短，平均每两年需采购一副新辊套和磨盘衬板。辊套和磨盘衬板堆焊、更换以及采购等各项费用每年约在30万元左右。

(5)堆焊后的辊套、衬板易发生局部脱落、开裂、破损等问题，运行风险较大。

为解决上述问题，公司根据复合陶瓷辊在水泥行业的使用情况，结合公司实际多方论证，决定将煤磨辊套和磨盘衬板更换为复合陶瓷材质。

复合陶瓷磨辊与衬板技术是将陶瓷材料的耐磨性和铸造合金的机械性能有机地结合起来，陶瓷呈蜂窝状骨架，使整个结构在运行期间具有足够的抗磨、抗破损强度，研磨面积增大。通常原煤中所含二氧化硅的硬度为1800～1900HV，目前所使用的绝大多数高铬铸铁和堆焊材料的硬度为700HV左右，而金属陶瓷颗粒的硬度为2100HV，是高铬铸铁和堆焊材料硬度的三倍(见图2)，既有陶瓷的高耐磨性能，同时又具备了高铬材料的机械性能，不易碎裂、剥落。

图2 不同材质硬度对比

因复合陶瓷磨辊与衬板所用材料以及特殊的设计，可根据原有磨损曲线做针对性的优化设计(增加主工作区的耐磨层厚度)，使其使用寿命延长。同时工作面的磨损曲线可以在使用期内始终保持相对平滑，不易产生高铬铸铁或堆焊材料磨损后期所出现的波纹、凹槽、犁沟等现象，充分保证了磨辊和磨盘衬板在使用期内具有足够的研磨面积，从而保证了煤磨的做功效率和正常运行，可解决原有材质磨损后期所造成的煤磨做功效率下降、振动增大、排渣量增大、单耗增大等问题。

根据生产运行实际，2016年9月，公司利用停产中修时间将煤磨辊套和磨盘衬板更换为复合陶瓷材质，截止2018年12月更换新陶瓷辊套及衬板时，累计使用时间达到14000h，使用效果较好。

(1)辊套及磨盘衬板使用寿命大大提高，由使用普通高铬材料和复合堆焊材料时的3000h提高至14000h以上(如辊套局部未磨损寿命可达18000h以上)，节省了大量的人力、检修和配件费用。

(2)磨机产量稳定，煤粉细度容易控制。使用周期内磨机产量可稳定在24t/h左右，运行后期产量略有降低(23.5t/h)，产量和系统操作基本稳定。

(3)煤磨粉磨效率提高，排渣量降低50％以上。

(4)煤磨排风机拉风量降低，减少了磨机系统相关部件的磨损。

(5)磨机振动降低，设备运行稳定，运行周期内没有因磨辊和磨盘衬板脱落掉块问题发生而导致停窑，设备可靠性大幅提升。公司煤磨使用复合陶瓷辊后，磨机产量稳定并略有提升，设备维修费用大幅降低，取得了良好的经济效益，经济指标对比见表2。

表2 煤磨使用复合陶瓷辊后的经济指标

通过两年多的使用，复合陶瓷辊优势明显，值得推广。由于在设计时对原煤性能掌握不够，为节省制造成本，辊套耐磨层中间部位采用高铬铸铁，使用1年后中部出现局部磨损，影响使用寿命。若辊套耐磨层全部采用复合陶瓷，寿命可达3年以上。

作者：杨国春，罗兆新

来源：《夏河祁连山安多水泥有限公司》

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