韶鋼6號高爐中速磨煤機優化改進

鐘鴿荘，張明劍，陳克武

（廣東韶鋼松山股份有限公司設備管理部，廣東深圳 518100）

1 概述

高爐噴煤輔助冶煉是現代高爐生產采用的常規技術手段，是高爐爐況調節不可或缺的重要手段之一。大型高爐采用大噴煤操作來降低焦炭的使用量，降低煉鐵成本。高爐噴吹料可以是重油、煤粉、粒煤或天然氣，其中，煤粉噴吹受到各國或地區的重視。這項技術在近幾十年中進步明顯，在煉鐵工藝中，得到廣泛的推廣和應用。

韶鋼6號高爐爐容（2002年）設計750m3，日產鐵約2000t，煤比120kg/t，小時噴煤量約10t。HP863型碗式磨煤機設計電子給煤機下煤量可達21t，改造前磨煤機產煤量約17t/h，完全滿足高爐的生產需求。2014年，6號高爐大修擴容改造，設計爐容1050m3，日產鐵約3300t，煤比145kg/t，小時噴煤量約20t，磨煤機產煤量無法滿足，制約著高爐的生產，鐵成本上升嚴重。為此需對磨煤制粉系統進行改進優化，在給煤量不變的情況下，提高磨煤機的生產效率和磨煤機的產量。這就要求對磨機內部結構進行改進優化，達到提高產煤量的效果，從而滿足高爐的生產，降低鐵成本。

2 磨煤機的構造及工作原理

為提高中速磨煤機的產量，減少石子煤量，提高工作效率，首先要了解磨煤機的構造及工作原理，通過對其結構進行優化改進，以達到提升產量的目的。

HP863型碗式磨煤機主要組成：下煤管、排放閥與出粉裝置、旋轉分離器、倒錐體、葉片裝置、彈簧加載系統、磨輥裝置、磨碗和葉輪裝置、側機體裝置、刮板裝置、密封裝置、驅動減速箱、潤滑油站、電機、氣封系統和壓差檢測裝置等。

碗式磨煤機工作原理：電機通過減速機帶動磨盤轉動，原煤（顆?！?8mm）經由給煤機的給煤管下到磨碗上，熱風進入磨煤機內。隨著磨盤的轉動，在離心力的作用下，物料往磨盤邊緣移動，在磨盤上受到磨輥的碾壓而粉碎。粉碎后的物料在磨盤邊緣被風環高速氣流帶起，大顆粒落到磨盤上重新研磨（被空氣攜帶的煤粉經三次分離后進入煤粉收集器內），氣流中的物料經過旋轉分離器，粗顆粒從錐斗落到磨盤重新研磨，合格的細粉隨氣流一起，通過收集裝置，即為成品。物料中的水分在與熱氣流的接觸過程中被烘干，通過調節熱風溫度，滿足不同的濕度要求，達到高爐噴吹所需水分。同時通過調整分離器，煤粉可達到不同要求的粗細度，如圖1所示。

圖1 HP863碗式磨煤機結構示意圖及內部風粉流程

3 現狀分析

改進前磨煤機磨輥套的使用壽命約6～8個月，襯板使用壽命約3～4個月，磨煤機定修周期約3～5個月，磨煤機出粉量少、石子煤多、制粉能力差、運行效率低下。影響中速磨煤機產量及運行效率、石子煤量、定修周期短的因素主要有：磨煤機一次風風量及風速、原煤的質量（可磨性）、磨煤機入口溫度、排粉風量、磨輥裝置的彈簧加載力、磨輥套同磨碗襯板的接觸面積等。

近年，韶鋼原煤主要使用神華煤，原煤的質量較為穩定。磨機的入口溫度需維持在300℃以下，無法通過升溫來達到提產的目的；煤粉風機的風量50000m3/h，風門全開，也無法通過加大風量來達到提產的目的；HP863型碗式磨煤機是通過調節彈簧加載裝置的加載力，調整磨輥套與磨碗襯板的間隙，達到有效碾磨的目的，為確保磨煤機整機的運行穩定，減少振動，彈簧加載力不能無限加大，需設定在一個穩定的范圍值內。因此，無法通過調整磨輥裝置的彈簧加載力達到大幅提升產量的目的。

原磨煤機的磨輥套和磨碗襯板均為平面型，磨輥套與磨碗襯板的接觸是直線接觸，襯板長度約480mm，磨輥套同襯板間接觸面積約為60%，如圖2所示，襯板及輥套壽命短、出粉率低。而韶鋼8號高爐中速磨煤機磨輥套及襯板采用圓弧結構，如圖3所示，接觸面積較大，可達約80%以上。6號高爐中速磨煤機生產效率較低，在原設備不動的情況下通過改進磨輥套及襯板的結構，提升磨煤機的生產效率，提高設備的壽命，增加產量，滿足高爐生產，減輕工人勞動強度。

圖2 韶鋼6號高爐磨煤機輥套及襯板結構

圖3 韶鋼8號高爐磨煤機輥套及襯板結構

磨煤機石子煤通過風環落入石子煤室，一次風經風環由下而上進入磨煤機研磨區，風環上部流向相反的熱風同下落的石子煤產生激烈碰撞，將密度較小的煤粒托住或吹起，同時細煤通過分離器進入煤粉管道。因此，合理設定葉輪風環處的過流風速是確保磨煤機石子煤分選效率的最佳方式，如圖1所示。且磨煤機原葉輪裝置在使用過程中頻繁出現節流環磨損脫落，葉輪側板磨損減薄較快，造成磨煤機一次風風速降低，繼而導致磨煤機石子煤瞬間增大。為減少石子煤量，提高產量，需對磨煤機葉輪裝置的結構進行改進優化，改變葉輪裝置的結構，提高葉輪裝置的壽命，方能保證風環處的過流風速穩定合理，確保風環風速在合理值內，從而減少石子煤的排量，節約成本。

4 改進方案及實施效果

4.1 改進方案

針對6號高爐磨煤機產量低、石子煤多、檢修周期短、生產效率低下，無法滿足高爐生產的問題，對磨煤機內部結構進行改進優化，主要針對磨輥套及襯板等進行改進。

（1）將磨煤機輥套由錐形結構改為曲面型（球形）結構，將襯板由平面型改為槽式球形磨碗型，如圖4、圖5所示。

圖4 6號高爐磨煤機襯板結構

圖5 6號高爐磨煤機輥套結構

（2）對磨煤機葉輪裝置進行改進優化，將葉輪裝置節流環的寬度由原來的50mm改為70mm，減少風環過流面積，提高過流風速至合理的風速值。同時空氣節流環材料選用16Mn、厚度18mm、均分成6塊，對葉輪裝置的內側側板貼邊滿焊，確保節流環在生產使用時不會脫落，同時減少一次風對葉輪裝置側板的沖刷、磨損。調節葉輪裝置外側可調板間隙，由原來的間隙20～25mm調整至8～10mm，減少一次風的泄漏。

4.2 實施效果

通過改進，增大了磨煤機輥套同襯板的接觸面積，解決了磨煤機工作時磨輥容易打滑現象，即便磨輥套及襯板在磨損的情況下，仍然可以保持較大面積的接觸，煤粉研磨更充分，提高了制粉能力，磨煤機的出粉率明顯提升，減少了石子煤量，滿足高爐大噴煤的需求，節約了成本，取得了較好的經濟效益。

通過對磨煤機葉輪裝置的改進，減少一次風的泄漏，穩定過流風速，減少石子煤量及降低石子煤的熱值，石子煤的排放量由原來的約1.2～1.5t/d降至約0.7～0.8t/d，大大地節約成本，取得較好的經濟效益。

改進后，6號高爐磨煤機每小時產量由原來的約17t上升至21t，高爐煤比由約120kg/t鐵上升至約145kg/t鐵，有效地降低高爐鐵成本。磨輥套使用壽命由原來的6～8個月提升至12～16個月，襯板的使用壽命由3～4個月提升至6～8個月，葉輪裝置的使用壽命由6～9個月提升至18個月左右，有效地延長了磨煤機的定（檢）修周期。改進后的6號高爐磨煤機葉輪裝置如圖6所示。

圖6 6號高爐磨煤機葉輪裝置

5 結束語

通過對韶鋼6號高爐磨煤機磨輥套、襯板、葉輪裝置等零部件的結構改進及優化，有效提高了磨煤機設備運行的穩定可靠性，提高了磨煤機的煤粉制備能力，對韶鋼6號高爐煤比的提高起到了決定性作用，有效地降低了鐵成本、減少了設備采購費用,減輕了工人的勞動強度，取得了良好效果。