技术丨改造磨机衬板实现节能降耗
引言
株洲公司生产线是南京水泥工设计研究院设计的5000t/d生产线，配套2条φ4.2m×13m水泥磨系统，设计台时产量160t/h，2008年10月点火投料。经过近几年的运行和完善，1#水泥磨P·042.5平均台时产量180t/h，P·O42.5水泥平均工序电耗30kWh/t，且运行稳定。磨机前期采用梯形，中、小波纹式结构防磨衬板，材质为中合金铬钼钢，制粉效率较低。为进一步发挥水泥磨潜能，提高产量，降低水泥磨电耗及减轻员工劳动强度，适应当前能耗环保要求，公司决定引进1套MAGOTTEAUX 新型轻量化衬板，该衬板结构为阶梯、波纹型，配合一定量的活化环，出磨骨架同时配套防堵型篦板，还搭配MAGOTTEAUX推荐的新级配。
为对比前后使用效果，在2021年3月把1#水泥磨衬板更换为1套MAGOTTEAUX新型衬板，通过对前后衬板的使用对比，以及对系统产能、能耗统计，确定适合目前株洲公司水泥制粉的最佳衬板结构，提高了磨机制粉效率，保证磨机安全、经济稳定运行。
本文通过对1#水泥磨更换不同结构和材质的衬板后的磨损情况及制粉效率进行全面跟踪分析，找到兼顾磨机制粉出力、使用周期及检修维护量的最佳衬板型式，达到了预期目标。
1.1 设备参数
公司1#水泥粉磨系统采用闭路磨、联合粉磨系统。磨机类型φ4.2m×13m双仓磨，辊压机型号170-100，高效选粉机O-Sepa 3500，水泥配比：78%熟料+3%脱硫石膏+19%混合材(10%炉渣、5%石灰石、4%水渣)，成品平均产能170~180t/h，比表面积335±15kg/m2(细度<8%~9%)。设备工艺流程见图1。
图1 设备工艺流程图
1.2 现状及存在问题
在磨机旋转带动钢球及挤压研磨物料的过程中，衬板的结构型式起到重要的作用，衬板梯度过大，易造成携带钢球过多，钢球下落时造成电流波动大；而坡度过小将会不能将钢球带到合适的高度即下落，对物料的撞击粉碎能力下降，影响制粉效率，在衬板磨损后期会出现这种情况，衬板梯度接近磨平，会使制粉效率明显降低。衬板的主要作用是保护筒体，使筒体避免受研磨体和物料的直接冲击和研磨；同时通过不同型式的衬板来调整筒体内部研磨体的运动状态。
通过对前后两种梯形、波纹衬板(原厂衬板和MAGOTTEAUX新型衬板)的设计结构、带球能力、研磨效果进行对比，对比衬板性能。
2.1 改造方案
通过调研、现场考察和交流后，公司决定采用马科托合金材料(无锡)有限公司提出的磨内技改方案。整体方案设计为轻量化沟槽提升衬板X-step L加分布式X-pocket波纹衬板组合以及少量活化环，出磨及隔仓篦板采用一体式防堵型篦板。
X-step L特点：
(1)整个寿命保证期内，提升高度差保持不变，磨机粉磨效率稳定，不会随着衬板磨损而降低，是一种稳产的工艺型衬板。
(2)衬板平均高度55mm，比国产提升衬板轻约20%。
(3)高Cr合金，耐磨性好，硬度高，可达53HRC，内外硬度偏差<1HRC。
(4)产品使用寿命长，在剩余厚度20mm的情况，带辊压机联合粉磨系统可达6年以上。
X-pocket波纹衬板特点：
(1)X-pocket波纹衬板是马科托独有的新型波纹衬板，在提供钢球研磨运动所需必要动力的同时，能够帮助钢球“吸收”多余物料，并把较细的物料“释放”到控制，形成一定的料幕，让磨内流动的空气进行分选，让较细的料进一步流向磨尾，而较粗的物料落到钢球中，进一步研磨。
(2)使用寿命长，平均寿命在60000h以上。
(3)衬板材质为高Cr合金，硬度可达56~60HRC，其硬度高，耐磨性好，内外硬度偏差小，能够保持长久的研磨效果，更适合闭路磨使用。
(4)X-pocket波纹衬板平均厚度为40mm，远低于国内主流分级衬板平均厚度，重量比国内主流分级衬板轻25%左右。同时，也增加了磨机的有效容积。
2.2 衬板结构对比
由图2、3可以看出，原衬板设计较厚，波纹带球能力差，出磨篦板堵塞严重，而MAGOTTEAUX新型衬板平均厚度仅为35mm，远低于原衬板平均55mm的厚度，而且带球能力强，可以产生多次缓冲研磨撞击，制粉效果较好。
2.3 衬板耐磨性对比
原衬板采用传统工艺进行热处理，处理后一般硬度在HRC46~52间，而新型轻量化衬板采用先进的油冷式热处理工艺，得到基体为马氏体同时含有均匀分布的超高耐性的铬碳化物，其最终硬度在HRC53~56间。新型轻量化衬板硬度、耐磨性也更好。
2.4 不同衬板的前后使用对比
2.4.1P·O42.5水泥生产基础数据(见表1)
通过对前后两套衬板的使用进行分析比较，找到最佳使用效果的衬板，得出如下结论：
(1)通过表2、3、4改造前后磨内及设备参数变化和颗粒分布数据、比表面积变化分析，入磨、出磨、选粉机成品、选粉机回料的45μm和80μm颗粒变化，明显看出入磨细度变粗，出磨细度得到改善，磨内比表面积差增大，磨机做功效率得到大大提高。
(2)通过表5数据分析发现，改造后磨机电流下降20A，磨机台时产量提高81，系统综合电耗下降2kWh/t，改造效果良好。
(3)经过10个月的生产运行，入磨检查发现，衬板基本无磨损，使用寿命大大延长。
(4)此改造项目目标为节能提产增效，通过数据分析得知，改造效果明显，符合国家节能双控目标，为企业绿色发展助力。
作者：许良1，李青山2
所属：1新疆建设职业技术学院；2中材株洲水泥有限责任公司
来源：《中国水泥》
微信公众号：备件网（关注查询更多资讯）
（本文来源网络，若涉及版权问题，请作者来电或来函联系！）
浙公网安备
33010802003693号