Трубная мельница для цемента
Отечественная цементная промышленность применяет для измельчения сырьевых материалов в основном шаровые трубные мельницы.
При периферийном приводе мельница вращается через венцовую шестерню, установленную на одном из днищ барабана. Эта большая ведомая шестерня входит в зацепление с другой ведущей шестерней, посаженной на приводной вал и вращающейся от электродвигателя через редуктор или ременную передачу. Периферийный привод создает громоздкость, усложняет конструкцию привода, поэтому от выпуска трубных мельниц с таким приводом в настоящее время отказались.
По способу разгрузки мельницы подразделяют на два типа: с центральной и периферийной разгрузкой.
Периферийная разгрузка упрощает конструкцию мельницы, так как в этом случае, не требуется специальных приспособлений дчя направления измельченного материала в цапфу, но при такой разгрузке осложняется крепление футеровочных плит. Основным недостатком таких мельниц является то, что они трудно вентилируются. Новые мельницы выпускают с центральной разгрузкой.
Основными конструктивными элементами шаровых трубных мельниц являются барабан, загрузочное и разгрузочное устройства, подшипники, на которые опирается барабан мельницы, и привод, состоящий из электродвигателя и редуктора.
Ознакомимся с конструкциями наиболее распространенных шаровых трубных мельниц.
Мельница с центральной разгрузкой в настоящее время установлена на многих заводах (около 30% всех предприятий оснащены такими мельницами).
Барабан мельницы выполняется сварным из стальных листов толщиной 26 мм (у мельниц диаметром 2,6 м — толщиной 36— 40 мм и толщиной 46 мм — у мельниц диаметром 3,2 м). Барабан старых мельниц выполнялся клепаным.
С торцов барабан закрыт днищами, переходящими в пустотелые цапфы. Цапфы опираются на цапфовые подшипники, воспринимающие вес барабана и передающие его на фундамент. Днища крепятся к цилиндрической части барабана болтами по всему диаметру.
Барабан по длине разделен междукамерными перегородками. Назначение междукамерных перегородок — препятствовать перемещению мелющих тел по длине барабана и разделять емкость барабана на камеры. Но при этом измельчаемый материал должен свободно перемещаться по длине барабана. Удовлетворяют этому требованию перегородки с отверстиями диаметром меньшим, чем минимальный размер мелющих тел в камерах по одну и другую сторону перегородки. В торце барабана со стороны разгрузочного устройства установлена разгрузочная решетка.
Внутренняя часть барабана футеруется броневыми плитами из марганцовистой или хромистой стали. Толщина плит от 50 до 80 мм в зависимости от диаметра мельницы. Броневые плиты крепятся к корпусу барабана болтами.
Конструкция межкамерных перегородок и броневых плит имеет большое влияние на производительность мельницы, поэтому дальше их устройство будет рассмотрено подробнее. В корпусе барабана имеются люки, по одному на каждую камеру. Они предназначены для ремонтных работ и загрузки шаров.
Загрузочное устройство мельницы с центральной разгрузкой состоит из чугунной наклонно расположенной питательной течки. Течка установлена на стойке (или отлита вместе с ней), прочно прикрепленной к фундаментной плите. Течка входит в торцовую часть загрузочной цапфы, называемой грушей и вращающейся вместе с цапфой.
Между течкой и грушей проложено фетровое уплотнение, смазанное густой смазкой. Уплотнение предупреждает пыление. В груше находится винтовая лопасть, захватывающая материал, поступающий в нее из течки. Эта лопасть направляет материал в полость цапфы. Такие же лопасти имеет и цапфа для перемещения материала в барабан мельницы.
Мельницы 2,2X13 выпускают и с другой конструкцией загрузочного устройства. В ней винтовая лопасть заменена воронкой.
Разгрузочное устройство мельницы состоит из разгрузочной решетки, которая при помощи болтов IS соединена с днищем. Решетка имеет отверстия, через которые измельченный материал из барабана попадает в полость, ограниченную днищем и решеткой.
Измельченный материал в разгрузочную цапфу подают с помощью лопастей и направляющего конуса, закрепленного в центре разгрузочной решетки. При вращении барабана измельченный материал захватывается лопастями, а затем ссыпается с них. Попадая на конус, он направляется в цапфу. В разгрузочной цапфе так же, как и в загрузочной, имеются винтовые лопасти, посредством которых материал перемещается к разгрузочному патрубку, расположенному между цапфой и приводным валом мельницы.
Патрубок имеет отверстия, через которые измельченный материал попадает на цилиндрическое контрольное сито. Крупные частицы, а также возможные остатки мелющих тел задерживаются ситом, а готовый продукт направляется по кожуху для последующего транспортирования его на дальнейшую переработку.
Задержанные ситом крупные частицы попадают в патрубок кожуха и удаляются из мельницы. Для отсоса запыленного воздуха из мельницы (аспирации) в кожухе сделан патрубок, присоединяемый к аспирационной системе.
Кроме рассмотренного разгрузочного устройства, в мельницах 2,2×13 с центральным приводом делают такие, у которых винтовые лопасти в цапфе заменены воронкой. Воронка устанавливается уширенной частью в сторону разгрузочного патрубка. Материал с направляющего конуса разгрузочной решетки попадает в воронку и в результате вращения перемещается в разгрузочный патрубок. Дальнейший процесс выгрузки измельченного материала в мельнице с разгрузочной воронкой аналогичен рассмотренному ранее.
Мельница с периферийной разгрузкой. Барабан этой мельницы по своей конструкции не отличается от барабана мельницы с центральной разгрузкой.
Принципиальной отличительной особенностью является разгрузочное устройство. Отличается также в рассматриваемой мельнице и загрузочное устройство. Такая конструкция является вариантом загрузки трубных мельниц вообще и может применяться на всех видах мельниц.
Загрузочное устройство состоит из чугунной течки, установленной на чугунной стойке и прикрепленной болтами к фундаментной плите. Течка входит в воронку, установленную в полой цапфе и вращающейся вместе с цапфой.
В результате наклона образующих воронки в сторону барабана мельницы материал, падающий в воронку при ее вращении, перемещается в мельницу. Воронка специальными приливами 3 упирается в приливы внутри цапфы. Между воронкой и течкой устанавливаются сальники, препятствующие выбиванию пыли в зазор между ними.
Воронка расширенным концом соединяется с кольцом, имеющим круглое отверстие диаметром, равным внутреннему диаметру воронки. Кольцо является футеровкой днища 6 мельницы и защищает его от истирания материалом и мелющими телами.
Днище имеет ребра жесткости, которые одновременно служат упорами кольца. Кольцо крепится к днищу болтами по всей окружности.
Разгрузочное устройство мельницы с периферийной разгрузкой имеет разгрузочную решетку. Решетка опирается на ребра жесткости днища мельницы, отлитого вместе с полой цапфой. Благодаря сферической форме днища и плоской решетки образуется полость, в которую поступает измельченный материал через разгрузочную решетку.
В стенках днища имеются овальные отверстия, через которые выпадает измельченный материал в разгрузочный кожух. В кожухе установлено контрольное сито для задержания крупных зерен и остатков мелющих тел. Пройдя через сито, готовый продукт поступает в приемную часть транспортирующего устройства и передается на дальнейшую переработку.
Кожух в верхней части имеет патрубок для соединения его с вентиляционной системой и удаления из мельницы мельчайшей пыли. Приводной вал мельницы с периферийной разгрузкой соединяется с корпусом мельницы посредством массивной стальной детали, жестко соединенной с цапфой при помощи шпилек. Для облегчения соединительной детали она изготовляется полой. Открытый конец ее закрывают заглушкой, чтобы полость не забивалась измельченным материалом. Конец приводного вала и детали соединяются при помощи шлицевой втулки, для чего на концах вала и соединительной детали делаются шлицы.
Трубная мельница является наиболее производительной среди всех других мельниц и отличается от них размерами. По конструкции барабана, загрузочного и разгрузочного устройств она принципиально не отличается от рассмотренной мельницы с центральной разгрузкой. Эта мельница снабжена центральным приводом.
Барабан мельницы предусматривает установку трех межкамерных перегородок, но благодаря применению самосортирующих броневых плит в первой камере мельница работает как двухкамерная. В этой новейшей мельнице использованы все современные достижения помольной техники: интенсивная аспирация барабана, впрыскивание распыленной воды в камеру тонкого измельчения, автоматическое управление процессом помола, самосортирующие броневые плиты и другие усовершенствования, позволяющие интенсифицировать помол.
Рассмотрим некоторые детали трубных мельниц. Межкамерные перегородки представляют собой плоские круглые плиты с отверстиями. Для удобства монтажа их изготовляют из отдельных секторов или сегментов, прочно скрепляемых между собой. Высокая прочность перегородки необходима для восприятия напора измельчаемого материала и мелющих тел, стремящихся переместиться из одной камеры в другую.
Основным показателем перегородки является площадь отверстий, приходящаяся на единицу площади перегородки. В среднем она равна 7—10%. В разгрузочных решетках, по существу выполняющих роль перегородок, эта величина равна 5-7%.
Различают перегородки одинарные и двойные. Форма и размеры щелей могут быть различны, но они во всех случаях должны удовлетворять главному требованию — чтобы перегородка оказывала минимальное сопротивление передвижению материала и воздуха при аэрации мельницы и задерживала мелющие тела.
Одинарная перегородка, например, мельницы 2,2X13 состоит из 16 секторов, скрепленных в центральной части двумя кольцами посредством болтов. Секторы имеют борта, что повышает жесткость перегородки и обеспечивает надежность крепления ее к барабану мельницы при помощи болтов. В центральной части перегородки устраивают аспирационные отверстия для уменьшения сопротивления движению воздуха.
Двойная перегородка состоит из двух стенок — передней и задней.
Каждая стенка собрана из шести секторов 10. Соединение стенок осуществляется болтами 3 с установленными на них газовыми трубками, препятствующими сближению перегородок и защищающими болты от истирания.
Между стенками установлено восемь лопастей, загнутых в сторону вращения мельницы и приваренных к вспомогательному листу.
Межкамерные перегородки изготовляют из твердой марганцовистой стали. Броневая футеровка трубных мельниц выполняется из плит, изготовленных из марганцовистой или хромистой стали, отличающихся высокой твердостью. Плиты применяют различных размеров и формы, толщиной от 50 до 80 мм в зависимости от диаметра мельницы. Крепят плиты к корпусу болтами. Применяют также плиты чугунные, но для повышения твердости их отбеливают на толщину 7—12 мм. Для еще большего повышения стойкости плит рекомендуется их поверхность покрывать слоем сталинита толщиной 2—3 мм.
Различают плиты торцовые, накладываемые на внутренние поверхности днищ, и боковые, предназначенные для футеровки цилиндрической части корпуса. Торцовые плиты, как воспринимающие значительно меньшие механические воздействия от материала и шаров, изготовляют несколько тоньше боковых.
Размеры плит примерно от 250 до 500 мм по длине и 300 — 400 мм по ширине; вес таких плит не превышает 60—80 кг, что несколько упрощает ремонт футеровки.
Форма поверхности плит существенно влияет на производительность мельницы и качество измельчаемого материала. Но среди большого разнообразия форм плит (плоские, выпуклые, волнистые, ступенчатые и т. д.) сейчас признаны лучшими самосортирующие конусные броневые плиты с каблучной поверхностью. При использовании таких плит производительность мельницы при мокром помоле сырьевых материалов повышается на 20—25%, а при сухом помоле сырья или клинкера на 15—20%.
Каблуки размещаются в шахматном порядке или рядами. Расстояние между каблуками делают меньше наименьшего размера шаров в данной камере, чтобы избежать их заклинивания.
Плиты устанавливают в разбежку таким образом, чтобы не образовывался кольцевой стык по диаметру корпуса мельницы. Иначе по такому стыку струи шлама или мелкие куски материала при сухом помоле будут перекатываться и разрушать барабан мельницы.
При недостаточной загрузке мельницы шарами шары могут попадать при падении на каблуки, отчего каблуки быстро изнашиваются. Чтобы избежать этого, мельницу нужно загружать шарами не менее чем на 25% ее объема. В таком случае нижележащие шары полностью покрывают футеровку мельницы в месте падения шаров и защищают ее от удара падающих шаров.
Сущность самосортировки мелющих тел конусными плитами заключается в самораспределении по длине мельницы шаров с различным диаметром: Со стороны загрузки группируются шары большого диаметра, а именно там и нужны шары большого веса для разрушения крупных кусков только что загруженного материала. Чем дальше от места загрузки, тем меньшего веса шары необходимы для помола, но количество шаров для разрушения тиножества мелких кусков, образовавшихся из крупных, необходимо большое. В соответствии с этим и происходит распределение шаров по их диаметру вдоль барабана мельницы посредством самосортирующей футеровки.
В трубных мельницах для распределения по длине мельницы шаров разного диаметра применяют, как известно, межкамерные перегородки. Но они ухудшают работу мельницы, препятствуя прохождению материала, а главное, оказывая большое сопротивление потоку воздуха, просасываемого через мельницу для удаления мельчайших зерен при сухом помоле. Применение самосортирующих футеровочных плит позволяет отказаться от перегородок в первых камерах, загружаемых шарами.
Плиты такой футеровки устанавливают так, чтобы рабочая поверхность каждого кольца располагалась под углом к центральной оси барабана мельницы и образовывала набор коротких усеченных конусов, обращенных своей вершиной в сторону разгрузки. Это обеспечивает распределение мелющих тел с уменьшающимся размером в сторону движения измельчаемого материала.
Самосортирующая футеровка сортирует только шары. Поэтому ее устраивают в первых камерах мельницы, загружаемых шарами. В камерах, куда загружается цильпебс (цилиндрики) футеровка устраивается плоской. Для предупреждения смешивания шаров с цильпебсом устраивается перегородка. Таким образом, применение самосортирующей футеровки позволяет отказаться от нескольких перегородок в трубной мельнице, оставив только одну.
Повышению производительности мельницы способствует установка в последней камере на ее футеровке продольных планок; при помощи планок цильпебс поднимается на большую высоту, отчего его размалывающее действие возрастает.
Даже при самом тщательном соблюдении всех правил эксплуатации мельницы и высоком качестве футеровки броневые плиты довольно быстро изнашиваются. Средний расход металла футеровки на 1 г измельченного материала составляет при размоле клинкера и известняка 100—120 г, мягкого мергеля и мела — 50 г, угля — 40 г. Это требует изыскания более рациональных режимов работы мельницы и наиболее выгодной конструкции броневых плит.
Мелющие тела бывают шарообразной, эллипсоидной и цилиндрической формы (цильпебсы). Мелющие тела эллипсоидной формы пока еще только осваиваются в цементной промышленности. Первые опыты их применения показали в три раза большую износостойкость эллипсоидов по сравнению с цильпебсами из легированного чугуна.
На производительность мельницы оказывает большое влияние ассортимент мелющих тел и степень започнения ими объема мельницы. Рекомендуется первую камеру загружать шарами диаметром 60—100 мм, вторую — диаметром 30—60 мм, а следующие— цильпебсами диаметром 15—25 мм и длиной 20— 35 мм. Наилучшие результаты получаются при загрузке в одну камеру не одинаковых, а отличающихся размером мелющих тел. При этом относительное содержание шаров разных диаметров зависит от физико-механических свойств измельчаемого материала и устанавливается опытным путем. Степень заполнения объема камер мелющими телами (коэффициент заполнения) рекомендуется следующая: при заполнении шарами — 0,25—0,3, при заполнении цильпебсом — 0,25—0,35.
Износ мелющих тел в мельнице весьма велик. Примерные нормы расхода мелющих тел в килограммах на 1 т измельчаемого материала установлены следующие: при помоле известняка—0,8; мергеля — 0,5; клинкера 0,6—0,8; угля — 0,3. Постоянный режим работы мельницы обеспечивается периодической, через каждые 100 (:200) ч, догрузкой мелющих тел, а через 1800—2000 ч работы —полной их перегрузкой.
Догрузка, сортировка и перегрузка мелющих тел требуют большой затраты труда. Даже при высокой степени использования механизации для выполнения этих операций их трудоемкость составляет 0,4—0,6 чел.-час. на 1 т мелющих тел. Если учесть, что вес мелющих тел в одной мельнице 2,2х 13 м составляет примерно 50 т, а в мельнице 3,2×15 м— 150 т, общая затрата труда составит соответственно 4—10 чел-дн. При недостаточной механизации трудоемкость возрастает в несколько раз.
При перегрузках и сортировке мелющих тел применяют следующие механизмы. С транспортных средств мелющие тела разгружают электромагнитным краном, затем их грузят на автопогрузчики и доставляют в помещение сортировки. Сортируют их на барабанном грохоте. Рассортированные мелющие тела хранят в отдельных отсеках склада.
Выгружаются из мельницы мелющие тела через люки в барабане при медленном его вращении. Для этой цели новые мельницы снабжают вторым приводом, медленно вращающим барабан.
Вначале мелющие тела выгружаются на пол, а затем через воронки в полу поступают на скребковый транспортер, установленный под полом. Транспортер ссыпает их в контейнер (ящик). Контейнеры направляют в сортировочное помещение. Мелющие тела из мельниц мокрого помола предварительно промывают на транспортере.
Загружают мелющие тела в мельницы из контейнеров при помощи мостового крана, установленного в помольном отделении. Этот кран, обычно грузоподъемностью 5 т, предназначен также для ремонтных работ.
Цапфовые подшипники трубных мельниц предназначены воспринимать весьма значительные нагрузки от барабана мельницы и содержащихся в нем мелющих тел и материала. Однако удельное давление на подшипники оказывается сравнительно невысоким, менее 20 кгс/см2, так как их делают значительных размеров для размещения цапфы мельницы. Цапфовые подшипники трубных мельниц имеют диаметр от 600 до 1400 мм и длину 400—700 мм.
Основание подшипника в верхней части имеет сферическую вогнутость, в которую устанавливается вкладыш. Сферические поверхности основания подшипника и вкладыша тщательно обработаны. Вкладыш может перемещаться в сферическом основании, поэтому подшипник является самоустанавливающимся. Он обеспечивает равномерную передачу нагрузки на основание подшипника при изменении положения оси цапфы в вертикальной плоскости. Положение вкладыша в основании подшипника фиксируется штифтом 10, предупреждающим возможное вывертывание вкладыша силами трения при вращении в нем цапфы.
Положение вкладыша иногда фиксируют пластинами, закрепленными с обеих сторон вкладыша: при вывертывающих усилиях пластины упираются в основание подшипника и препятствуют смещению вкладыша. Верхняя вогнутая часть вкладыша залита баббитом, на нее опирается цапфа. Крышка подшипника соединена с вкладышем при помощи болтов. Основное назначение крышки — защищать поверхность цапфы от механических повреждений и проникания пыли к трущимся поверхностям. Для защиты от пыли и предотвращения вытекания смазки через зазоры между боковыми кромками подшипника и цапфы установлены уплотнительные кольца с фетровым уплотнителем, закрепленные шпильками по всей окружности. Смазывают цапфовые подшипники с помощью принудительно-циркуляционной масляной системы. Одна система может обслуживать до трех мельниц. Масло в подшипник подается через маслопровод с отверстиями в нижней части. Поступившая смазка равномерно распределяется по верху цапфы, а затем при ее вращении затягивается в зазор между цапфой и вкладышем. Отработанное масло удаляется из подшипника по патрубку.
При работе мельницы, особенно при сухом помоле, подшипник может сильно разогреться от проходящего через цапфу горячего материала. Температура выходящего из мельницы сухого материала достигает 100—150° С. Не исключено также нагревание подшипников от трения, особенно в случае попадания пыли.
Чтобы избежать сильного разогрева подшипника, что является наиболее частой причиной остановки мельницы, предусматривается водяное охлаждение его. Для этого в теле вкладыша устанавливается змеевик, соединенный с патрубками. Холодная вода поступает в змеевик по патрубку, а нагретая выходит по патрубку.
Иногда вкладыш изготовляют из двух частей — верхней и нижней для упрощения его отливки, монтажа и ремонта верхней части. В этом случае устраивают специальные канавки для циркуляции охлаждающей воды. Охлаждению способствует также принудительно-циркуляционная система смазки. Температура масла при подаче в подшипник не должна превышать 30—40° С. Так как отработанное масло при выходе из подшипника может иметь темлературу до 60—65° С, его охлаждают в специальном холодильнике перед поступлением в подшипник. Однако нельзя допускать переохлаждения масла, так как при этом оно может загустеть.
Централизованная система принудительной смазки в цементной промышленности применяется не только для смазки цапфовых подшипников мельниц. Она применяется также для смазки подшипников мощных дробилок всех типов, подшипников роликов вращающихся печей.
Циркуляция смазки по системе осуществляется масляным насосом. Подачу масла в подшипник регулируют специальным регулятором. Для отключения системы от мельницы на нагнетательном маслопроводе устанавливают вентили.
Принудительно-циркуляционная установка смазки помешается в подвальном этаже помольного отделения. Расположение маслосборника на 2—3 м ниже уровня мельницы обеспечивает поступление отработанной смазки самотеком. Спускной маслопровод устанавливают с уклоном 4—5°.
Источник
