浅谈磨煤机磨辊套及磨盘衬板的改进

浅谈磨煤机磨辊套及磨盘衬板的改进

房立山

天津蓝巢电力检修有限公司天津市300380

摘要：就目前来看，磨煤机磨辊套及磨盘衬板的损耗过大，导致磨煤机运行的安全经济性遭到了降低。基于这种认识，本文对磨煤机的设备情况和工作情况进行了分析，并对磨辊套及磨盘衬板损坏问题展开了探讨，从而提出了部件的改进措施。而通过对磨辊套和磨盘衬板的材质和结构进行改进，磨煤机的安全经济性最终得到有效提高。

关键词：磨煤机；辊套；磨盘衬板

磨辊套和磨盘衬板是磨煤机的基本原件，属于消耗型原件，磨煤机原件耐磨性的提高，以及损耗程度的减少是影响磨煤机工作效率高低的关键因素，因此我们应该加强研究，进一步对磨辊套和磨盘衬板进行改进，以此提高磨煤机的经济性能

一、磨煤机的工作原理

磨煤机的工作原理是将成块的煤通过打压、敲击、研磨来磨成粉末，供煤粉炉使用。在煤块研磨的过程，使煤块被不断打压敲碎，煤的表面积不断增加的过程。要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。。磨煤机分为高速磨煤机、低速磨煤机以及中速磨煤机三种，转速分别为500～1500r/min、15～25r/min、50～300r/min

二、磨煤机磨辊套及磨盘衬板损坏问题

按照设计规定，磨辊套及磨盘衬板的最大磨损量分别为53mm和35mm。而在连续生产的过程中，磨煤机在未达到计划检修年限时就已经遭到了严重磨损，超出了设计磨损值，以至于发电厂不得不提前进行磨辊套和磨盘衬板的更换。而时常进行这两个部件的更换，不仅将生产计划打乱，还将耗费大量的检修时间，导致磨煤机运行的安全可靠性受到了严重影响。此外，磨辊套和磨盘衬板的价格也较高，频繁更换将占用大量检修费用，同时也会引起磨煤机振动，继而给其他部件造成损伤。结合发电厂的检修情况来看，中速磨煤机磨辊套约3000元/套，磨盘衬板约4500元/套，设备检修的人工费约9000元/套。每年，发电厂需花费的设备检修和更换备件的费用约40万元。

三、磨煤机磨辊套及磨盘衬板的改进措施

磨盘衬板是用来保护筒体，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态，以增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。自从辊套受到了国产化改良后，我们对磨盘衬板也开始了改良研究。

3.1辊套传热原理

磨煤机的磨辊套主要用途是传热，因此十分容易损坏，磨辊套外面需要与空气交换热量，内部需要与冷却水交换热量，因此辊套经常发生塑性形变，与辊芯为热传导的技术。科学家傅立叶曾用公式表示温度场与热流场的联系，q=-kgradT，其中q为热流导向，gradT为温度梯度，T为导热系数，负号表示热流导向的方向始终与温度梯度相反。

3.2辊套受损力学分析

辊套受损主要是因为辊套出现裂痕，或者混套的局部出现坍陷现象，无法正常使用，辊套在工作的过程中，每转动一个周期，就要经历一次加热以及冷却，因此辊套产生塑形形变，长此以往，极易出现辊套疲劳状态，专业的角度讲叫“裂纹萌生时期”，辊套从最初开始使用到最终报废，这段时间叫做辊套的使用寿命，我们用N来表示，裂纹萌生期的应力循环力数为Ni，裂纹扩展应力的循环系数为Np，那么辊套的使用寿命就可以这样表示：N=NiNp.

3.3磨辊辊套材料的改进

磨煤机辊套的原始材料为FCW6，也就是我们俗话说的高铬铸铁（w（Cr）>20%）。从1995年开始，我国锅炉中这类原件的使用寿命平均为一年左右，为了不影响工作运行，响应每年的安全生产检修要求，常常辊套还未达到最大使用寿命就提前更换，因此耗资巨大，损失严重。从1999年开始，我国逐渐对辊套进行国产化改革，将原材料高铬铸铁，更换为碳化铬，将主体材料换为碳化铬，并且以镍或者镍合金相粘合，这样就形成一种新的更加耐磨、耐高温、防腐蚀、防氧化的高硬度金属。这种新型国产化材料的硬度（HRA）可以达到80~90，因此有效延长了磨煤机辊套的使用年限。

3.4磨辊套的改进措施

为提高磨辊套的耐磨性，从而维持磨煤机的安全稳定运行，还要对磨辊套进行改进。设备原本使用的磨辊套材质为FCW6，为含铬量不小于20%的高铬铸铁材料，能够在一定程度上确保磨辊套拥有足够的轧碎能力，并且能够避免部件受到损坏，使用寿命能够达到10a〜12a。为使材料性能得到改进，还要使用碳化铬堆焊工艺进行磨辊套的焊接修复。采用该种工艺，就是以碳化铬为主体，同时以镍基合金为黏结相，从而得到新型硬质合金，能够得到HRA80-90的硬度，能耐400oC〜500oC的高温磨料磨损。使用该种材料进行焊丝的制作，需要在钢带内按照一定配比完成碳化铬等粉末的装填，然后进行拉拔加工，从而得到直径为3.2mm〜4.0mm的焊丝。在进行磨辊套焊接修复时，需要使用埋弧焊工艺，得到的磨辊表面硬度不小于HRC60。从显微组织、铸造金属比和耐磨相位等多个较多来看，该种材料都比磨辊套原本的材质更好，拥有较长的寿命和较高的稳定性。

3.5磨盘衬板的改进措施

采用碳化铬堆焊工艺，同样也能使磨盘衬板的材料性能得到改进。但考虑到磨盘衬板的设计磨损值更低，所以还要对衬板的结构形式进行改进。而从使用情况来看，使用材质得到改进的磨盘衬板，仍然会出现衬板边缘棱角脱落的情况。通过分析可以发现，磨盘衬板在工作的过程中，将同时承受剪切合力和碾压力。目前，设备上采用过圆中心线的八瓣等分方式进行衬板安装，并使磨辊在衬板间的缝隙通过。在该种结构中，衬板边缘将在运动的过程中受到同步转动的磨辊的挤压。此外，衬板是通过整体堆焊和切割制成的，焊接及切割应力集中在边缘部位。因此受到长期变载荷作用，衬板边缘部位较容易受到损坏。

针对磨盘衬板边缘易损坏的情况，还要对衬板结构形式进行改造。采用改造后的结构形式，能够避免衬板边缘同步受力，并且能够使衬板间的缝隙数量得到减少，所以能够减少衬板振动。除了进行结构形式的更改，还要进一步增强结构的强度和韧性。首先，在堆焊的过程中，还应进行碳化物形貌的改善，并实现晶粒细化，从而在确保合金耐磨性的同时，使合金的结合强度及韧性得到提高。为此，还要将焊丝中Nb的成分提高至6%〜8%。其次，为使堆焊合金得到净化，从而减少堆焊裂纹，还要使焊剂碱度得到适当提高。最后，为减轻衬板边缘受到的剪切研磨力和碾压力，可以将衬板边角磨成圆角，从而使各种力得到缓冲。

3.6改进效果

经过两年的使用，改进的磨辊套年磨损量不超过20mm，最小能够达到8mm/a，拥有较高的耐磨性，使用期间并未出现堆焊层脱落或磨损超标等问题。而磨盘衬板也并未超过设计磨损值，仅11mm/a。在磨煤机运行的过程中，也并未出现磨盘衬板边缘掉块的情况，磨煤机的振动情况从整体上得到了改善。由于减少了磨辊套和磨盘衬板的检修和更换次数，并且大大延长了磨辊套和磨盘衬板的使用寿命，发电厂两年内节约的检修费用约80万元。而用于进行磨辊套和磨盘衬板改进的材料费和人工费总计不超过5万元，所以能够为发电厂带来显著的经济效益。此外，由于磨煤机运行状态稳定，也为发电厂的安全生产运营提供了更多保障，从而为发电厂带来了一定的社会效益。

结束语：

通过研究可以发现，提高磨辊套和磨盘衬板的耐磨性，能够使磨煤机设备的安全经济性得到显著提高。想要达成这一目标，还要从材质和结构两方面寻求对策进行磨辊套和磨盘衬板的改造，从而使材质和结构的缺陷得到弥补。采取这些措施，不仅能使检修维护人员的劳动强度得到降低，同时还能使设备的维护费用得到降低，从而为设备的稳定运行提供保障。

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