水煤浆专用球磨机的设计

水煤浆专用磨机是保证水煤浆质量和实现水煤浆生产大型化的关键条件。目前国内外尚无定型的水煤浆专用磨机,各国都在积极地进行研究和探索。我国的水煤浆生产技术经过多年的研究和实践,其规模已从工业试验型转向工业生产型,随着以煤代油工作的深入,我国将建设一批不同规模和不同工艺特点的水煤浆厂。由于我国过去无研制大型和系列制浆专用磨机的经验,目前已建成的两座25万t/a级水煤浆厂,其制浆用磨机全部引用国外产品,因此急待研究开发适合我国制浆工艺特点的水煤浆专用磨机。
山东八一水煤浆厂二期工程是配合山东白杨河电厂燃烧水煤浆而扩建的,是我国自行设计,全部采用国产设备的首先个大型水煤浆厂,扩建后更终生产能力25万t/a。为满足该厂水洗精煤制浆要求,中国矿业大学北京研究生部矿物加工研究室与常州矿山机械厂合作,共同设计、研制了生产能力20t/h的Φ2.4m×8m水煤浆专用球磨机,为我国大型水煤浆专用设备填补了一项空白。目前该磨机已安装于八一水煤浆厂,1997年已投入生产运行。
20t/h水煤浆专用磨机的选型设计计算
水煤浆是一种固液两相流体,具有复杂的流变特性和一定的粒度组成要求,研制水煤浆专用磨机的技术关键是根据水煤浆的生产工艺特点、流变特点、粒度组成等条件,改进、优化设备的结构设计,确定设备的特性参数和工况条件。
规格:根据摸拟计算结果并靠拢到我国球
磨机标准规格系列,更后确定规格尺寸为:Φ2.4m×8m
有效容积:~29m3其中一段仓9.7m3,二段仓19.3m3
钢球充填量:42t其中一段仓14t,二段仓28t
钢球特征:一段仓≥Φ40mm,二段仓≥Φ25mm
衬板形式:橡胶衬板
磨机转速:20.4r/min　旋向:右旋
电动机功率:630kW
水煤浆专用球磨机主要由传动系统、磨机筒体、主轴承、给料装置、排料装置、支撑装置等组成。磨机给料系统采用螺旋给料机强迫给料,水管、药剂管、返浆管与螺旋给料机平行进入磨机给料腔。螺旋给料机与磨机入料口采用轴向和径向双重密封,避免物料外泄。筒体由隔仓板分为粗磨仓和细磨仓,筒内衬有橡胶衬板。原料煤由螺旋给料机给进一段仓粗磨,粗磨后的物料通过隔仓板的篦孔进入二段仓细磨,细磨后的水煤浆通过格子板经排料口进入卸料装置。为防止磨机停机后磨筒变形,筒体下方设有液压支撑装置。
传动系统采用传统的电动机—减速机—小齿轮—大齿轮(筒体)的传动方式,磨机旋向为右旋。联轴器采用吸震性能好的弹性棒销联轴器以减少磨机的冲击负荷对减速机的影响。传动齿轮来用变位齿轮,以保证传动平稳。大小齿轮传动比i=7.23。减速机速比i=5。减速机配备稀油润滑站,以保证减速机的润滑和冷却。
水煤浆的磨矿工艺采用湿法磨矿工艺,经过破碎后的原料煤与水及药剂等一起给进磨机筒体内。传统的给料方式一般采用鼓形给料器或勺斗式给料器给料,由于采用高浓度湿法磨矿,原料煤在给进途中极易粘结,使给料颈口的螺旋推进装置堵塞,原料煤难以达到筒体内部,造成原料煤在入料口处外泄。Φ2.4m×8m磨机的设计采用螺旋给料机强迫给料,水管、药剂管、返浆管等附在螺旋给料机螺旋管外,平行给进到磨机筒体内,使水、药剂、原料煤等在磨机筒体内混合,可以有效地避免原料煤在给进途中因掺水粘结而发生堵塞。
采用螺旋给料机给料的关键要解决物料的泄漏问题,为此,磨机入料口处设计了轴向、径向双重密封装置。该装置为轴向和径向可调,可以保证磨机运行中产生轴向移动或径向跳动时,仍有效地起到密封作用。
磨机筒体是球磨机的回转部分,依靠两端的中空轴支撑在两个主轴承上。筒体结构主要由入料端中空轴、筒体、隔仓板、排料格子板、排料端中空轴等部分组成,筒内衬有橡胶衬板,筒体由隔仓板分为粗磨仓和细磨仓,隔仓板位于距入料端1/3L处(L为筒体长度)。筒体两端分别为入料端中空轴和排料端中空轴,轴内分别设有喇叭口形给料腔和排料腔。排料端设排料格子板,细磨产品经过格子板的篦孔后,由扬料板提升到排料腔排出。
图3为卸料装置结构设计,主要由封闭的上、下罩和圆筒筛组成。圆筒筛与磨机排料端中空轴法兰联接,与磨机同步转动。考虑到磨机在磨矿时产生热量和蒸汽,上罩开设排气孔,可将热气通过风管引到厂房外,以降低磨机周围的环境温度。下罩设卸料孔和排渣孔,细磨后的产品经过圆筒筛后经卸料孔排出,筛上异杂物进入排渣孔,定期排放。
主轴承承担磨机回转部分的全部重量。为保证磨机运行平稳、设计采用球面体型轴承瓦,以保证主轴承自动调节对中。轴承结构有球面轴瓦、轴承座、轴承盖、润滑装置等。润滑装置由固定在中空轴上的油圈和位于轴承盖上的油刷组成,油圈自油池中将润滑油带到油刷位置,油刷对中空轴颈加油。为防止漏油,主轴承两端装有刮油装置。球面轴瓦和轴承座为中空结构,设冷却水套,对轴承进行冷却。中空轴和入料腔、排料腔之间充填隔热材料,以防磨机内的物料向中空轴传递热量,影响主轴承温度。