管式螺旋给料机工作特点及下料管堵塞事故分析研究

管式螺旋给料机工作特点及下料管堵塞事故分析研究

王书民

福建三宝钢铁有限公司再资源厂 福建 漳州 363000

摘要：本文描述了目前立磨进料装置的分类，确定了主要的进料装置有四种：回转锁风给料机+溜槽、三级重锤翻板阀+溜槽、气动二级双翻板阀+中心下料管和管式螺旋给料机+中心下料管，并着重分析和比较了这四种进料装置的工作原理及特点，选择管式螺旋给料机为性能最优的矿渣立磨进料装置，最后通过事故案例分析来总结了宝贵经验。

关键词：矿渣立磨；进料装置；下料管；给料机；锁风

上世纪八十年代末期，我国从德国等先进国家引进KRUPP-POLYSIUS立磨，改造我国水泥生料制备系统。国家有关部委安排国家建材局合肥水泥研究设计院，在引进设备和技术的基础上，通过消化吸收、改良改进，研发制造出适合国情、不同规格、不同用途的立磨，在不同的粉体加工行业广泛推广使用。不同用途的立磨，因原料形状、性能差异，有不同的进料装置；同一用途的立磨，因规格型号不同、设备厂家不同，也有不同的进料装置^[1-3]。目前，立磨的进料装置有以下几种：①回转锁风给料机+溜槽，②三级重锤翻板阀+溜槽，③气动二级双翻板阀+中心下料管，④管式螺旋给料机+中心下料管，⑤震动给料机+溜槽，⑥密封防爆计量皮带秤+溜槽，⑦圆盘给料机+溜槽，⑧量斗定量给料机+溜槽等。所有在立磨上使用的进料装置，必须具备两个基本功能：物料通过和锁风。基于这两个功能，用于矿渣立磨的进料装置主要是①、②、③和④这四种，对上述四种立磨的进料装置分析优缺点，择优选出矿渣立磨最适宜的进料装置^[4-5]。

1 管式螺旋给料机概述及工作原理

管式螺旋给料机是专门为立磨研制的给料装置，且专用于矿渣立磨的入磨输送。在矿渣立磨的实际应用中，表现优良。其工作原理为：高炉渣从上料皮带落入管式螺旋给料机的向上的进料口，物料在旋转的螺旋铰刀推动下，水平输送入磨，在出口进入中心下料管，落在磨盘中心，如图1所示。

图1 管式螺旋给料机

2 管式螺旋给料机的特点

1. 整机高度低。管式螺旋给料机安装于磨机中机体，包括上料皮带机头部位也低于磨机本体，有效降低了整体设备高度，是立磨所有进料装置中，整机设备结构最低的，很大程度上减少建设投资。

2. 锁风性能好。物料在给料机内水平输送，刀片和物料充满整个机体，起到了有效锁风的作用。

3. 有效解决堵料。由于高炉渣直接输送到磨机中心，垂直下落，避免了溜槽粘料板结、磨顶中心下料磨穿等问题。 

4. 运行平稳。输送物料流量平稳，磨机负荷变化小、电机电流波动小，磨机震动小、运行平稳。

5. 螺旋叶片及管轴采用复合抗磨层增加耐磨性，后轴承耐磨处理关键。

6. 内外轴承采用只能干油润滑，故障率极低。

7. 由于安装高度低，安装、维护、检修方便、安全。

8. 运行周期长。满负荷运行8000小时更换一个转子，是所有进料装置中一次使用周期最长的。

9. 更换下来的旧转子可修复再利用。

10. 造价较高，仅次于气动双翻板阀。

3 事故案例分析（下料管堵塞事故）

3.1 下料管堵塞后发生的故障

如图2所示，管式螺旋给料机出料口堵塞，堵塞后发生以下故障：

1. 尚未完全堵死前，出料受阻，进料口向上堵料，从上料皮带下料口溢出。

2. 磨内进料减少，磨机负荷波动加大，运行工况不稳。

3. 给料机转子堵转，电机过载、保护跳机，引发系统停机。

4. 选粉机返料在集料锥内堆积，造成选粉机转子卡阻，电机过载、保护跳机，引发系统停机。

5. 堆料严重，导致选粉机转子磨蚀受损，失去动平衡，处理堵塞后开机后，因选粉机转子动平衡破坏，导致磨机晃动，造成设备安全隐患。

图8堵塞的中心下料管和造成系统停机的运行趋势

3.2 下料管堵塞原因分析

（1）下料管堵塞原因概述

下料管堵塞关键原因是偷工减料。当前，矿渣立磨建设项目遍地开花，建设单位大都采用EPC总承包方式，低价中标比比皆是、层出不穷，承包商逐利在先，偷工减料在所难免。

建设方在建设前，只看到矿渣粉项目有利可图，请不到或者舍不得花钱请一位专业管理人员，从网上下载一套技术协议，或者由总包商提供技术协议，稍加修改便让技术协议生效，具有法律效率，从而给总包商偷工减料留下操作空间。

只要技术协议、合同没有规定清楚，承包商一颗螺栓也是可以节省的，少装一根耐磨下料管，或者从设计阶段就下手省略，建设方没有精通的专业管理人员，根本就审图不清，甚至根本就不知道，缺失一根下料管也就在所难免了。

（2）下料管正常设计与偷工减料设计对比分析

正常设计。如图9所示，这是一套设计完整的管式螺旋给料机进料+中心下料管+磨盘刮料板的矿渣立磨入磨装置，原料高炉渣通过管式螺旋给料机水平输送到磨机中心，经中心下料管独立落入磨盘，有刮料板刮出进入研磨区。出磨返料经选铁后，经回转锁风给料机入磨，与选粉机返料一起落回磨盘，干湿料在落到磨盘前独立路径，没有混合，避免发生干湿料混合、粘壁板结，发生堵塞。磨盘中心装有刮料板，磨盘中心不会形成堆积，更不会造成通风不良，在给料机出口形成高温、高湿、稳流、稳压区。

偷工减料设计。图10所示，从设计开始，为偷工减料埋下伏笔。管式螺旋给料机出口没有中心下料管，磨盘缺失刮料板。由于缺失中心下料管，高炉渣在管式螺旋给料机出口与出磨返料、选粉机返料混合后一起落入磨盘。由于缺失磨盘刮料板，磨盘中心物料板结堆积，造成下料口通风不良，下料管内极易形成高温、高湿、稳流、稳压区选粉机返料大部分是≥45um的粉状颗粒物，且温度在100~200℃，遇到湿的高炉渣，形成胶凝状混凝土一般的物料，粘贴在下料管内壁，累积一段时间，下料管就会被彻底堵塞，发生一系列磨机运行事故。

图9 正常设计图 10 偷工减料设计

（3）经验总结

类似问题，磨机设计制造者知道，总包商当然更清楚。只要建设方不知道、不精通，技术协议没有详细表述、合同没有约束，工艺图、施工图、设备安装图没有设计，设计会审没被审出来，凡是不影响性能验收的零部件，都有可能在建设过程中被故意节省，在性能验收后陆续发生。这也就是常说的：专业的人做专业的事，细节决定成败。

综合目前所有立磨给料机的性能特点，螺旋给料机进料+中心下料管是矿渣立磨的最佳进料装置，但是要避免总包商在细节上偷工减料，建设监督和运行管理矿渣立磨，要有精通立磨工艺和设备的专业管理人员。

参考文献：

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2. 常占新,田力,赵建清.TRMS43.4矿渣立磨进料装置的改造[J].水泥,2016(06):41-42.

3. 单绍仁,宋卫华,桑波磊,芦留柱,杜廉.5000t/d熟料水泥生产线调试及试生产中的设备问题总结[J].水泥工程,2015(05):29-36.

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9. 赵小雷.ATOX50型生料立磨进料装置改造[J].水泥工程,2018(04):56.