（機(jī)械電子工程專業(yè)論文）輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)的能耗模型及其工程應(yīng)用研究.pdf

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 節(jié)能是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會宏偉目標(biāo)的 關(guān)鍵之一。工業(yè)是能源和原材料的主要消耗大戶，水泥工業(yè)又是大量耗能 的工業(yè)，因此節(jié)能降耗成為我國水泥工業(yè)長期而重要的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)這一目 標(biāo)的關(guān)鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業(yè)電耗。 實(shí)際生產(chǎn)中，以輥壓機(jī)為代表的料床預(yù)粉磨系統(tǒng)是料床粉磨的主導(dǎo)。 預(yù)粉磨分為循環(huán)預(yù)粉磨、混合粉磨、聯(lián)合粉磨和半終粉磨。 相對球磨機(jī)一級閉路粉磨工藝，聯(lián)合粉磨和半終粉磨流程具有明顯的 系統(tǒng)優(yōu)勢。雖然半終粉磨在系統(tǒng)增產(chǎn)方面具有更好的效果，但其節(jié)能幅度 卻略低于聯(lián)合粉磨，且設(shè)備選型時(shí)受到一定限制，因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中， 聯(lián)合粉磨流程得到了更加廣泛的應(yīng)用尤其在生產(chǎn)改造項(xiàng)目中，由于受到 原有設(shè)備能力限制( 尤其是原有選粉機(jī)的能力不足) ，選用半終粉磨流程 局限性較大，而循環(huán)預(yù)粉磨、聯(lián)合粉磨流程則具有較大的可行性，這其中 又以聯(lián)合粉磨流程更能取得良好的節(jié)能增產(chǎn)效果。 本文闡述了主要的水泥粉磨設(shè)備以及基于輥壓機(jī)的預(yù)粉磨系統(tǒng)，針對 輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)首次了穩(wěn)態(tài)模型：對于一個(gè)連續(xù)粉磨系統(tǒng)來說，系統(tǒng)處于 動態(tài)平衡時(shí)的工作狀態(tài)為的穩(wěn)定狀態(tài)，此狀態(tài)下各變量是一個(gè)平穩(wěn)的隨機(jī) 變量：即系統(tǒng)在物料流量及所有設(shè)備工作狀況恒定條件下應(yīng)達(dá)到的一個(gè)穩(wěn) 定工作點(diǎn)。本文中的穩(wěn)態(tài)模型即是在這種狀態(tài)下所建立的。利用該模型， 在已知系統(tǒng)入料的流量和其粒度組成、粉碎和分級設(shè)備工作參數(shù)時(shí)，可以 定量描述粉碎前后物料粒度組成的變化以及物料中各粒級經(jīng)過分級后的 走向分配情況，從而對系統(tǒng)作出必要的分析，本文主要是從能耗方面進(jìn)行 分析。針對內(nèi)蒙古冀東水泥有限責(zé)任公司呼市水泥分廠的工程實(shí)踐，本文 利用模型對其進(jìn)行了能耗分析，對該系統(tǒng)中分級設(shè)備的選擇提出了依據(jù)， 并針對粉碎參數(shù)m 的優(yōu)化提出了幾點(diǎn)看法。 關(guān)鍵詞：輥壓機(jī)，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)模型，能耗分析 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t e n e r g ys a v i n gi sak e yo fp r o m o t i n gc o n t i n u a b l ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i c s o c i e t ya n db u i l d i n gaw e l l - t o - d os o c i e t y i n d u s t r yi st h ep r i m a r yp a r to f c o n s u m i n ge n e r g ya n dr a wa n dp r o c e s s e dm a t e r i a l s ，a n dc e m e n ti n d u s t r y c o n s u m e sal o to fe n e r g y , s os a v i n ge n e r g ya n dl o w e r i n gc o n s u m p t i o ni s b e c o m i n ga ni m p o r t a n ta n dl o n g - t e r mt a s k ，t h ek e yo ft h a ti si m p r o v i n g g r i n d i n ge f f i c i e n c ya n dr e d u c i n ge l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o n i np r a c t i c e ，r o l l e rp r e s si st h ed e l e g a t eo fp r e s s i n gp r e - g r i n d i n gw h i c hi st h e l e a d i n go fp r e s s i n gg r i n d i n g p r e g r i n d i n gi sc o n s i s t e do fc y c l ep r e - g r i n d i n g h y b r i dg r i n d i n g ，a n dc o m b i n a t i o ng r i n d i n ga n ds e m i - f i n i s h e dg r i n d i n g c o m p a r i n gw i t hb a l l m i l lc l o s e d - c i r c u i ts y s t e m ，c o m b i n a t i o ng r i n d i n g s y s t e ma n ds e m i - f i n i s h e dg r i n d i n gs y s t e mh a v eo b v i o u sd o m i n a n c e a l t h o u g h s e m i - f i n i s h e dg r i n d i n gi sb e t t e ri np r o d u c t i o ni n c r e a s e ，i t se x t e n to fs a v i n g e n e r g yi sl o w e rt h a nc o m b i n a t i o ng r i n d i n g ，a n dc h o o s i n ge q u i p m e n tm o d e li s r e s t r i c t e da tac e r t a i ne x t e n t ，s oi nt h ed e s i g no fp r a c t i c e ，c o m b i n a t i o n g r i n d i n gi su s e dm o r e e s p e c i a l l yi nc h a n g i n gp r o d u c ei t e m ，b e c a u s eo ft h e l i m i to fa b i l i t yi n t r i n s i ce q u i p m e n t ( e s p e c i a l l yt h ew e a ka b i l i t yo fi n t r i n s i c c l a s s i f i e r ) ，c h o o s i n gs e m i - f i n i s h e dg r i n d i n gh a sb i gl o c a l i z a t i o n ，b u tc y c l e p r e g r i n d i n ga n dc o m b i n a t i o ng r i n d i n gh a v em o r ef e a s i b i l i t y , a n dc o m b i n a t i o n c a nr e c e i v eb e t t e re f f e c ti ne n e r g ys a v i n g t h i sp a p e re x p o u n d sp r i m a r yg r i n d i n ge q u i p m e n ta n dr o l l e rp r e g r i n d i n g s y s t e m ，b u i l d sas t e a d y - s t a t em o d e lf o rr o l l e rg r i n d i n gs y s t e m i nac o n t i n u o u s g r i n d i n gs y s t e m ，t h es t a t ei nw h i c hs y s t e mi su n d e rd y n a m i cb a l a n c ei s a n i d e a ls t a t ew h i c hi sac e r t a i n l yb a l a n c e da n dr a n d o mp r o c e s s ，i nt h i sp r o c e s s ， t h ea v e r a g e so fe v e r yv a r i a b l ea r en o tc h a n g e dw i t ht i m eu n l e s sr a n d o m d i s t u r bc a u s e sf l u c t u a t i o n t h es t e a d y - s t a t em o d e li nt h i sp a p e ri sb u i l tu n d e r t h es t a t e t h i sm o d e li su s e dt o g a i n e d m a t e r i a lf l u xa n dg r a n u l a r i t y d i s t r i b u t i n gi na n ys t a g ya n da n a l y z e st h es y s t e mi ne n e r g yc o n s u m p t i o n i t a n a l y s e st h ee n e r g yc o n s u m p t i o no fn e i m e n gg uc e m e n tc o m p a n yw i t ht h i s m o d e l ，p u t sf o r w a r dr u l eo fc h o o s i n gc l a s s i f i e re q u i p m e n ti nt h i ss y s t e ma n d t h eo p t i m i z a t i o no fc o m m i n u t i n gp a r a m e t e rm k e yw o r d s ：r o l l e rp r e s s ，c o m b i n a t i o ng r i n d i n gs y s t e m ，s t e a d y s t a t em o d e l ， a n a l y s i so fe n e r g yc o n s u m p t i o n i i 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 1 課題來源 第1 章緒論 本課題來源于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃( 8 6 3 計(jì)劃) 引導(dǎo)項(xiàng)目“大型輥 壓機(jī)節(jié)能粉磨技術(shù)及裝備的開發(fā)”的一部分，本文主要進(jìn)行輥壓機(jī)粉磨系 統(tǒng)的能耗模型及其工程應(yīng)用研究。 1 2 課題研究的目的和意義 節(jié)能是我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為 緊迫的任務(wù)。推動全社會開展節(jié)能降耗、緩解能源瓶頸制約、建設(shè)節(jié)能型 社會是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會宏偉目標(biāo)的關(guān)鍵 所在。 工業(yè)是能源和原材料的主要消耗大戶，而水泥工業(yè)又在整個(gè)工業(yè)中占 有舉足輕重的地位。水泥工業(yè)是大量耗能的工業(yè)，全世界水泥業(yè)都不可避 免地越來越感到成本壓力。于是致力于大幅度地降低能源消耗成為一項(xiàng)重 要而長期的任務(wù)，其關(guān)鍵在于提高粉磨效率，降低粉磨作業(yè)電耗，降低粉 磨電耗已成為粉磨技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志 在水泥生產(chǎn)中，電耗成本占生產(chǎn)成本的2 0 3 0 。而其中用于粉磨 原料和水泥的電耗約占總電耗的6 5 ，生料粉磨約占總電耗的2 5 ，水 泥粉磨約占總電耗的4 0 ；而且球磨機(jī)能量利用率極低，僅有3 6 的能量用于增加物料比表面積，絕大部分輸入能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎驮肼暥?費(fèi)。因此，提高粉磨效率，降低粉磨電耗，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn) 為了尋求更為有效和實(shí)用的粉磨技術(shù)和設(shè)備，人們一直在不斷地探 索、實(shí)踐、更新，料床粉磨是最受關(guān)注、最有成效的粉磨新技術(shù)。當(dāng)前典 型的料床粉磨設(shè)備有立式磨、輥壓機(jī)和簡輥磨，它們的特征是分別依靠相 對運(yùn)動的輥一盤、輥一輥、輥一筒碾磨裝置來粉磨物料。 三種料床粉磨設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)，工作原理略有區(qū)別，但沒有本質(zhì)的不 同。它們一方面在相互競爭中逐步改進(jìn)，另一方面作為整體在和球磨的抗 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 衡中得到發(fā)展，由于其顯著的節(jié)能效果，至今已動搖了球磨的主導(dǎo)地位 從粉磨系統(tǒng)來說，以上3 種料床粉磨設(shè)備均可組成不同的預(yù)粉磨和終粉磨 流程。其中料床粉磨設(shè)備在系統(tǒng)中起的粉磨作用越大，其節(jié)能效果也越大。 常見的擠壓預(yù)粉磨系統(tǒng)一般可為四種基本型式：循環(huán)預(yù)粉磨型式；聯(lián) 合粉磨型式；混合粉磨型式；半終粉磨型式。本課題的主要對目前應(yīng)用較 為廣泛且與課題來源緊密聯(lián)系的基于輥壓機(jī)的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)進(jìn)行能量耗 散分析，作出它的數(shù)學(xué)模型，反映出系統(tǒng)中部分參數(shù)對能量耗散的影響， 并對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析，即描述和優(yōu)化具體的粉磨過程。參數(shù)的正確應(yīng)用 對水泥粉磨的作用很大，不僅可降低能耗，提高設(shè)備工作能力，延長設(shè) 備的使用壽命，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益；而且通過系統(tǒng)參數(shù)的變化可以判 定系統(tǒng)存在的問題，從而減少維修時(shí)間、維修頻率，避免了一些不必要 的損失。 這些都對于指導(dǎo)粉磨生產(chǎn)實(shí)踐有重要意義。 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 水泥粉磨系統(tǒng)提產(chǎn)降耗歷來是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是i s o 標(biāo)準(zhǔn)實(shí) 施后，對于國內(nèi)大多數(shù)水泥生產(chǎn)廠家來說，盡快使自己的產(chǎn)品適應(yīng)新標(biāo) 準(zhǔn)要求，又不影響水泥產(chǎn)量、增加生產(chǎn)成本，對水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化 改造無疑是一條必經(jīng)之路。我國是水泥生產(chǎn)大國，但整體裝備水平較為 落后，水泥粉磨系統(tǒng)與國際先進(jìn)水平差距更大。從這一角度來講，國家 實(shí)施i s o 標(biāo)準(zhǔn)，將在一定程度上促進(jìn)我國水泥行業(yè)粉磨技術(shù)的進(jìn)步。 德國科勞斯特爾大學(xué)的k 遜拉特教授于1 9 7 7 年獲得了輥壓機(jī)技術(shù) 的專利，1 9 8 4 年德國制造出第一臺輥壓機(jī)。我國引進(jìn)德國洪堡公司技術(shù)， 并且加強(qiáng)了自己的開發(fā)工作，在1 9 9 2 年制造出第一臺國產(chǎn)輥壓機(jī)，通 過不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，國產(chǎn)輥壓機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，合肥水泥研究設(shè)計(jì)院、 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院現(xiàn)在已經(jīng)可以提供大型水泥粉磨的輥壓機(jī)。輥 壓機(jī)的出現(xiàn)使粉磨技術(shù)有了重大進(jìn)步，尤其是隨著世界能源形勢的日益 緊張，在水泥廠采用輥壓機(jī)粉磨技術(shù)將變得更為重要。 眾所周知，自輥壓機(jī)出現(xiàn)以后，在水泥工業(yè)很快得到了推廣，表現(xiàn) 了很強(qiáng)的生命力。與傳統(tǒng)的球磨機(jī)相比，輥壓機(jī)的粉磨效率高、能耗低， 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 當(dāng)與球磨機(jī)組成聯(lián)合粉磨系統(tǒng)后，可以大幅度增加產(chǎn)量。 在歐洲，主要在德國，使用輥壓機(jī)作為水泥預(yù)粉磨設(shè)備早已出現(xiàn)， 之后，輥壓機(jī)作為水泥聯(lián)合粉磨和終粉磨設(shè)備也得到了應(yīng)用。 圍繞粉磨過程的優(yōu)化問題，多年來人們做了大量的工作，這包括粉 磨機(jī)理解析、設(shè)備結(jié)構(gòu)和材質(zhì)改進(jìn)、工藝參數(shù)最佳化及過程優(yōu)化控制等。 這些研究與描述粉磨過程和參數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型密切相關(guān)，同其他工業(yè) 過程一樣，數(shù)學(xué)模型研究是過程優(yōu)化研究的基礎(chǔ)。 數(shù)學(xué)工具的發(fā)展為不同目的的新型數(shù)學(xué)模型發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，如模糊 數(shù)學(xué)和時(shí)間序列分析的應(yīng)用使球磨過程模型從穩(wěn)態(tài)過渡到了有時(shí)間變量 的動態(tài)模型，使模型更適用于磨機(jī)的自動控制。突變學(xué)和耗散結(jié)構(gòu)理論的 應(yīng)用對粉碎過程從微觀和宏觀上給予了全新的解釋，反映了物料粉碎過程 的不可逆性、不連續(xù)性和突變性等特點(diǎn)；從物料系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定性研究出 發(fā)，將粉碎機(jī)理的研究推進(jìn)到非線性熱力學(xué)和動力學(xué)的范疇。采用分維方 法將反映粉磨產(chǎn)物顆粒表面不規(guī)則性和表面能的大小與宏觀上外部對粉 碎系統(tǒng)輸入能量的多少聯(lián)系了起來，圓滿地解釋了b o n d 的粉碎能耗模型 和理論為什么取指數(shù)o 5 較為符合球磨過程實(shí)際的原因。 但是，由于粉磨系統(tǒng)的復(fù)雜性和不同時(shí)期科學(xué)研究手段的局限，針 對整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的研究至今沒有得到令人滿意的結(jié)果。 1 4 本文的主要研究內(nèi)容 ( 1 ) 建立輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)處于動態(tài)平衡時(shí)的穩(wěn)態(tài)模型，定量描述粉碎 前后物料粒度組成的變化以及物料中各粒級經(jīng)過分級后的走向分配情況， 從宏觀上把握整個(gè)粉磨系統(tǒng)； ( 2 ) 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，從輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中分級設(shè)備前置或后置兩 個(gè)不同的工藝流程來分析模型； ( 3 ) 通過具體的工程實(shí)踐，利用本文建立的模型進(jìn)行能耗分析與研究， 得出自己的結(jié)論； ( 4 ) 從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，通過能耗計(jì)算與比較，得出在不同的系統(tǒng)產(chǎn)量 范圍內(nèi)。v 型選粉機(jī)和打散分級機(jī)的選擇應(yīng)有所不同。 3 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 5 本文結(jié)構(gòu) 全文的章節(jié)安排如下： 第一章緒論 主要介紹了課題來源及研究的目的和意義，并分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 及本文的主要研究內(nèi)容。 第二章典型水泥粉磨設(shè)備的介紹 主要介紹了傳統(tǒng)的水泥粉磨設(shè)備一一球磨機(jī)以及典型的料床粉磨設(shè) 備輥壓機(jī)、立式磨和筒輥磨的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)。 第三章基于輥壓機(jī)的水泥粉磨系統(tǒng) 主要介紹了基于輥壓機(jī)的預(yù)粉磨系統(tǒng)，包括循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)、混合粉 磨系統(tǒng)、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)和半終粉磨系統(tǒng)的流程和特點(diǎn)，以及配套的主要分 級設(shè)備：打散分級機(jī)和y 型選粉機(jī)。 第四章輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型 主要介紹了粉磨系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型發(fā)展史，并建立了分級設(shè)備前置和后 置兩種輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型。 第五章以內(nèi)蒙古冀東水泥有限責(zé)任公司呼市水泥分廠的工程實(shí)踐為例利 用模型進(jìn)行能耗分析 將模型應(yīng)用于工程實(shí)踐，對該系統(tǒng)進(jìn)行能耗分析，并提出該系統(tǒng)分級 設(shè)備選擇的依據(jù)。 第六章結(jié)論與有關(guān)問題的討論 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章典型水泥粉磨設(shè)備的介紹 2 1 傳統(tǒng)水泥粉磨設(shè)備一一球磨機(jī) 長期以來，球磨機(jī)在水泥粉磨系統(tǒng)中一直占有主導(dǎo)地位，1 0 0 多年來 技術(shù)也在不斷進(jìn)步，它的歷史幾乎與水泥工業(yè)的歷史一樣悠久。球磨機(jī)的 出現(xiàn)，使冶金、電力、選礦、化工等工業(yè)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，由于其對各種 物料的適應(yīng)性強(qiáng)、粉磨能力高、制造簡單、可滿足各種生產(chǎn)能力的要求， 長期以來受到人們的青睞。僅水泥工業(yè)的粉磨作業(yè)，包括生料粉磨和水泥 粉磨基本上都是應(yīng)用球磨機(jī)來作為粉磨手段；這種磨機(jī)由于筒體較長，可 使物料在磨內(nèi)被粉磨的時(shí)間較長，得到成品的細(xì)度也較高。 球磨機(jī)的主要工作部分就是裝在兩個(gè)大型軸承上并水平放置的回轉(zhuǎn) 圓筒，筒體用隔倉板分成幾個(gè)倉室，在各倉內(nèi)裝有一定形狀和大小的研磨 體。研磨體一般為鋼球、鋼鍛、鋼棒、卵石、礫石和瓷球等。為了防止簡 體被磨損，在簡體內(nèi)壁裝有襯板。 圖2 1 球磨機(jī)粉磨物料的作用 當(dāng)球磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，研磨體在離心力和與簡體內(nèi)壁的襯板面產(chǎn)生的摩擦 力的作用下。貼附在簡體內(nèi)壁的襯扳面上，隨簡體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一 定高度( 如圖2 一l 所示) ，在重力作用下自由下落，下落時(shí)研磨體像拋射 體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動是周 而復(fù)始的。此外，在磨機(jī)回轉(zhuǎn)的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，因而 5 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)料端不斷喂 入新物料，使進(jìn)料與出料端物料之間存在著料面差能強(qiáng)制物料流動，并且 研磨體下落時(shí)沖擊物料產(chǎn)生軸向推力也迫使物料流動，另外磨內(nèi)氣流運(yùn)動 也幫助物料流動。因此，磨機(jī)簡體雖然是水平放置，但物料卻可以由進(jìn)料 端緩慢地流向出料端，完成粉磨作業(yè)。 使用球磨機(jī)對物料進(jìn)行粉磨，具有以下優(yōu)點(diǎn)： i 對物料物理性質(zhì)波動的適應(yīng)性較強(qiáng)，能連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)能力較 大。便于大型化，可滿足現(xiàn)代化企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的需要； 粉碎比大，達(dá)3 0 0 甚至可達(dá)1 0 0 0 以上，產(chǎn)品細(xì)度、顆粒級配易于 調(diào)節(jié)，顆粒形貌近似球形，有利于水泥的水化； 可烘干和粉磨同時(shí)進(jìn)行。粉磨的同時(shí)對物料有混合、攪拌、均化 作用； 結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，可負(fù)壓操作，密封性良好，維護(hù)管理簡單， 操作可靠。 但是，它的缺點(diǎn)也是很明顯的： i 轉(zhuǎn)速低( 一般為1 5 3 0 f f m i n ) ，因而需配減速器； 設(shè)備笨重，總重可達(dá)幾百噸，一次性投資大。噪音大，并有較強(qiáng) 振動； 研磨體和襯板的消耗量大： 電耗高，約占全廠總電耗的三分之二。生產(chǎn)l t 水泥的綜合電耗約 為9 0 1 1 0 k w h 。粉磨效率低，電能有效利用率低，只有2 3 。 據(jù)a n s e l m 的粉碎功能理論測定1 6 】：軸承、齒輪等純機(jī)械損失占1 2 3 ， 隨產(chǎn)品散熱占4 7 6 ，從磨機(jī)簡體散發(fā)的輻射熱占6 4 ，空氣帶走熱量占 3 1 4 ，用于粉磨物料的能量僅占約2 3 ?？梢娖浯蟛糠帜芰肯膶?物料的粉磨來說是毫無用處的。而破碎時(shí)，用于物料破碎的能量可達(dá) 2 0 3 0 ，因此“多破少磨”、“以破代磨”可提高產(chǎn)品能耗的利用效率。 “多破”就是盡量把磨機(jī)第一倉的破碎搬到磨外，在磨外增加預(yù)破碎裝置， 降低人磨物料粒度。隨著粉磨工藝的不斷改善和發(fā)展，這一理念已逐步為 人們所接受。以其他能量利用率較高( 3 0 以上) 的粉磨設(shè)備來代替球磨機(jī) 一倉的細(xì)碎、粗磨工作，讓球磨機(jī)充分旄展以研磨為主的細(xì)磨作用，對于 粉磨工藝的節(jié)能高產(chǎn)具有十分重要的意義。 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 典型的料床粉磨設(shè)備 2 0 世紀(jì)8 0 年代以來，料層擠壓粉碎技術(shù)及裝備取得了突破發(fā)展，是 基于在較大的壓力作用下顆粒間相互作用而粉碎的理論發(fā)展起來的。以擠 壓方式實(shí)現(xiàn)粉磨的料床粉磨設(shè)備，其能量有效利用率較高、能耗低、機(jī)構(gòu) 緊湊、占地面積小。料層擠壓粉碎技術(shù)及裝備廣泛應(yīng)用于水泥、火電、礦 山開采加工等許多行業(yè)，它的發(fā)展一直受到各行業(yè)密切關(guān)注。德國 c l a u s t a l 學(xué)院s c h 6 n e n 教授明確定義“料床粉碎”這一概念為1 1 4 】：“物料 不是在破碎機(jī)工作面上或其他粉磨介質(zhì)問作單個(gè)顆粒的破碎或粉磨，而是 作為一層或一個(gè)料床得到粉碎。料床在高壓下形成，壓力導(dǎo)致顆粒壓迫其 他鄰近顆粒，直至其主要部分破碎、斷裂，產(chǎn)生裂縫或劈開?！?水泥工業(yè)中典型的料床粉磨設(shè)備有輥壓機(jī)、立式磨和筒輥磨，它們分 別是輥一輥、輥一盤、輥一筒結(jié)合的碾磨裝置。三種料床粉磨設(shè)備各有優(yōu) 缺點(diǎn)，工作原理略有區(qū)別，但沒有本質(zhì)的不同。它們一方面在相互競爭中 得到改進(jìn)，另一方面作為整體在和球磨機(jī)抗衡中得到發(fā)展，由于其顯著的 節(jié)能效果，至今已動搖了球磨機(jī)的主導(dǎo)地位。 2 2 1 輥壓機(jī) 輥壓機(jī)是根據(jù)料床粉磨原理設(shè)計(jì)而成的，如圖2 2 所示。它主要由 兩個(gè)速度相同、相向轉(zhuǎn)動的輥?zhàn)咏M成，其中一個(gè)是固定輥，一個(gè)是活動輥； 物料由輥壓機(jī)上部連續(xù)地喂入并通過雙輥間的間隙，在5 0 3 0 0 0 m p a 的高 壓力作用下，受壓物料變成密實(shí)且充滿裂縫的扁平料片，或稱料餅這些 料餅機(jī)械強(qiáng)度很低，手捻即碎，含有大量的細(xì)粉，而且還有許多的微裂紋， 易磨性改善明顯，使后續(xù)球磨機(jī)系統(tǒng)的粉磨狀況大為改觀，從而大幅度降 低了整個(gè)粉磨系統(tǒng)的單位電耗。 輥壓機(jī)與球磨機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： ( 1 ) 粉磨效率高，增產(chǎn)節(jié)能。在球磨機(jī)中物料受到的是壓力和剪力， 是這兩種力的綜合效應(yīng)；在輥壓機(jī)中，物料基本上只受壓力。實(shí)驗(yàn)表明， 在顆粒物料的破碎過程中，如只旌加純粹的壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變相當(dāng)于剪力 所產(chǎn)生的應(yīng)變的5 倍； 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 2 輥壓機(jī)工作原理示意圖 ( 2 ) 降低鋼鐵消耗。粉磨水泥時(shí)，球磨機(jī)單產(chǎn)磨耗為3 0 0 1 0 0 0 9 t ， 采用輥壓機(jī)的粉磨系統(tǒng)，單產(chǎn)磨耗為o 5 9 t ，所以它可以滿足粉磨白水泥 的要求； ( 3 ) 噪音低。規(guī)格為0 4 2 x 1 3 m 的球磨機(jī)噪音約在1 1 0 d b 以上，而 同產(chǎn)量的1 6 1 4 m 輥壓機(jī)約為8 0 d b ； ( 4 ) 體形小，質(zhì)量輕，占地面積小，安裝容易，甚至可以整體安裝。 相比球磨機(jī)的不足之處： ( 1 ) 會產(chǎn)生邊緣效應(yīng)：主要有輥壓機(jī)磨輥兩端漏料和向兩邊逸出物 料； ( 2 ) 存在選擇性粉碎：由于不同物料問物理性能的差異，即使在料 餅中仍然存在未得到充分粉碎的物料顆粒； ( 3 ) 由于輥壓機(jī)輥?zhàn)幼饔昧Υ?，因此輥壓機(jī)存在輥面材料脫落及磨 損，軸承容易損壞，減速器齒輪過早潰裂等設(shè)備問題；此外，對工藝操作 過程要求嚴(yán)格，例如要求喂料料柱密實(shí)、充滿，并保持一定的喂料壓力， 回料量控制要恰當(dāng)，粉磨工藝系統(tǒng)配置要合適，否則它的優(yōu)越性就不能發(fā) 揮。 8 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 2 2 立式磨 立式磨是根據(jù)料床粉磨原理來粉磨物料的機(jī)械，磨內(nèi)裝有分級機(jī)構(gòu)而 構(gòu)成閉路循環(huán)，加壓機(jī)構(gòu)提供粉磨力；同時(shí)也借助磨輥與磨盤運(yùn)動速度差 異產(chǎn)生的剪切研磨力來粉碎、研磨料床上的物料。立式磨中的粉磨過程是 物料被拽入并被磨輥和磨盤夾住，由于壓力集中在較大的顆粒上，它們最 先受到擠壓作用并被破碎；隨后由磨輥施加的壓力被傳遞到較小的顆粒 上，進(jìn)行較小顆粒的粉碎，這一過程連續(xù)進(jìn)行直到磨輥與磨盤問的最窄處， 并伴隨有表面積的增加。與此同時(shí)，承受重載荷的單一顆粒將進(jìn)行空間位 置重排，產(chǎn)生的擠壓和剪切作用將進(jìn)一步提高粉磨效果，增加細(xì)粉顆粒含 量，磨輥與磨盤之間的相對運(yùn)動也有助于這一作用。 立式磨與傳統(tǒng)的球磨機(jī)相比有如下主要優(yōu)點(diǎn)： ( 1 ) 粉磨效率高、能耗較低； ( 2 ) 烘干能力大，烘干效率高； ( 3 ) 入磨物料的粒度可以放寬，能夠粉磨較粗的物料； ( 4 ) 占地面積小，質(zhì)量輕： ( 5 ) 噪音小，揚(yáng)塵少，有利于環(huán)境保護(hù)； ( 7 ) 易損件壽命長。 缺點(diǎn)如下： ( 1 ) 不適宜粉磨磨蝕性大的物料；否則，不僅輥套和磨盤襯板磨耗大， 而且產(chǎn)量、質(zhì)量均下降； ( 2 ) 輥套和磨盤的耐磨性偏低時(shí)，輥套易磨損，且易松動，維修工作 量大，運(yùn)轉(zhuǎn)率下降； ( 3 ) 操作人員需有較高的技術(shù)水平。 2 2 3 筒輥磨 筒輥磨巧妙地結(jié)合了現(xiàn)有球磨機(jī)和輥壓機(jī)的基本思路，利用不太高的 擠壓力，使物料由一次喂入設(shè)備內(nèi)而實(shí)現(xiàn)多次擠壓粉磨，從而避免了困擾 著現(xiàn)有立磨、輥壓機(jī)工藝的各種問題，包括過大的研磨件磨耗、過高的軸 承負(fù)荷、過多的外循環(huán)物料量，以及水泥產(chǎn)品的質(zhì)量等。它的優(yōu)勢主要在 于為擠壓粉磨工藝找到了一條較立磨和輥壓機(jī)更充分地發(fā)揮其節(jié)能潛力 的途徑。 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 筒輥磨的粉磨過程如圖2 - - 3 所示。物料由喂料設(shè)備通過進(jìn)料端蓋上 的進(jìn)料口，經(jīng)喂料板進(jìn)入簡體內(nèi)的喂料區(qū)。由于離心力的作用，進(jìn)入簡體 內(nèi)的物料迅速貼壁；當(dāng)物料隨簡體轉(zhuǎn)到特定位置時(shí)，被設(shè)置在筒體內(nèi)的刮 料板刮下，經(jīng)導(dǎo)料板( 導(dǎo)料板在簡體軸向成一定的螺旋角，角度可調(diào)) 的 作用將物料布到簡體的粉磨區(qū)，在輥?zhàn)优c簡體間形成的咬入?yún)^(qū)內(nèi)物料被咬 入；由于摩擦力的作用，加壓的輥?zhàn)颖灰氲奈锪蠋有D(zhuǎn)，進(jìn)入咬入?yún)^(qū) 的物料最終通過輥?zhàn)优c簡體內(nèi)壁形成的最小間隙處( 壓力最大處) ，此時(shí) 物料完成一次擠壓作用。經(jīng)擠壓的物料仍然緊貼簡體內(nèi)壁，當(dāng)物料隨簡體 再次轉(zhuǎn)到特定位置時(shí)，又被刮料板刮下，由于導(dǎo)料板的螺旋作用，物料沿 筒體軸線前進(jìn)一個(gè)螺旋導(dǎo)程，進(jìn)入輥?zhàn)虞S向的另一粉磨區(qū)。物料重復(fù)上述 擠壓過程，物料在簡體內(nèi)始終按設(shè)定的螺旋線前進(jìn)，當(dāng)物料離開粉磨區(qū)時(shí)， 已受壓多次，其受壓的次數(shù)取決于導(dǎo)料板的導(dǎo)料角度。離開粉磨區(qū)的物料 進(jìn)入卸料區(qū)經(jīng)出料罩排出磨外，由此實(shí)現(xiàn)一次通過、多次擠壓。 0 q 拇疆 圖2 3 筒輥磨的粉磨過程 通過對筒輥磨的粉碎原理和其粉碎機(jī)理的分析以及與球磨機(jī)磨制的 水泥性能對比可知，簡輥磨的技術(shù)特性可歸納為以下幾點(diǎn)： ( 1 ) 采用中等粉磨壓力，大大提高設(shè)備可靠性和使用壽命，提高設(shè) 備運(yùn)轉(zhuǎn)率； ( 2 ) 具有一次通過、多次擠壓功能，采用不同的循環(huán)負(fù)荷和不同的 擠壓次數(shù)可獲得不同的產(chǎn)品粒度分布和操作指標(biāo)，使操作具有很大的靈活 性： ( 3 ) 以超l 臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了物料流動在一定程度上的可控性； l o 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 4 ) 立磨和輥壓機(jī)的鉗入角一般分別為6 。和1 2 。，筒輥磨的壓力 角可達(dá)1 8 。，鉗入角大，使物料在筒輥磨內(nèi)受壓時(shí)間延長，運(yùn)行更平穩(wěn)； ( 5 ) 采用平衡桿加壓機(jī)構(gòu)，對穩(wěn)定料床、降低振動強(qiáng)度、平穩(wěn)輥軸 受力和延長軸承壽命有良好作用； ( 6 ) 筒輥磨水泥顆粒級配比球磨機(jī)更合理，水泥強(qiáng)度發(fā)揮好，相同 熟料質(zhì)量，用輥筒磨生產(chǎn)水泥可多摻混合材，降低水泥生產(chǎn)成本，提高經(jīng) 濟(jì)效益； ( 7 ) 簡輥磨工藝流程簡單，主機(jī)設(shè)備少，占地面積小；單位產(chǎn)品電 耗低，相同產(chǎn)量時(shí)，球磨機(jī)綜合電耗一般在3 5 4 5 k w t ，而簡輥磨綜合電 耗只有2 6 k w t ，節(jié)電可達(dá)3 5 7 0 。 不足之處可歸納如下： ( 1 ) 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高； ( 2 ) 當(dāng)?shù)V渣參入量較高時(shí)，輥面耐磨層的壽命不甚理想； ( 3 ) 更換輥套及簡體襯板的過程比較麻煩。 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3 章基于輥壓機(jī)的水泥粉磨系統(tǒng) 三種料床擠壓粉磨設(shè)備均可和球磨機(jī)組成各種形式的系統(tǒng)，從目前我 國使用情況介紹來看，無論利用輥壓機(jī)、立式磨、筒輥磨還是短球磨作為 預(yù)粉磨設(shè)備，均可獲得增產(chǎn)節(jié)能的效果，增產(chǎn)幅度達(dá)3 0 5 0 。預(yù)粉磨 是指在球磨機(jī)前增設(shè)一臺料床粉磨設(shè)備，使原有球磨系統(tǒng)大幅度增產(chǎn)的措 施。隨著預(yù)粉磨技術(shù)的進(jìn)展及相關(guān)設(shè)備制造水平的不斷提高，熟料預(yù)粉磨 技術(shù)在水泥生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 從能量利用率方面來講，輸入能量的利用率隨被粉碎料床的受限程度 提高而提高。球磨機(jī)中料床四周不受限，立式磨和筒輥磨部分受限，輥壓 機(jī)則基本全部受限。所以四種預(yù)粉磨設(shè)備能量的利用率由低到高依次為短 球磨、立式磨、簡輥磨、輥壓機(jī)。 實(shí)際生產(chǎn)中，以輥壓機(jī)為代表的料床預(yù)粉磨系統(tǒng)是料床擠壓粉磨的主 導(dǎo)。這是由于一方面輥壓機(jī)大幅度節(jié)能同時(shí)更好的保持水泥的原有特性， 另一方面一個(gè)大型機(jī)組一分為二，每個(gè)設(shè)備的功率較小，機(jī)械機(jī)構(gòu)更好解 決。 大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過輥壓機(jī)對顆粒較粗的熟料和易磨性較差的礦 渣先行破碎，磨機(jī)臺時(shí)產(chǎn)量能夠很容易地提高3 0 4 0 左右，確實(shí)是一 條大幅度提高主機(jī)臺時(shí)產(chǎn)量，降低產(chǎn)品單耗的有效途徑，但這其中必須包 含一個(gè)“工藝合理”的前提，系統(tǒng)中一旦存在設(shè)計(jì)缺陷，它對生產(chǎn)的影響 往往是致命的。 輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)是區(qū)別于終粉磨系統(tǒng)以外的總稱，實(shí)際上可分為預(yù) 粉磨系統(tǒng)( 或稱循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)) 、聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、混合粉磨系統(tǒng)、半終 粉磨系統(tǒng)等( 如圖3 一l 所示) 。其中最典型的是循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)和聯(lián)合粉 磨系統(tǒng)，其他系統(tǒng)均由此演變而來。這些系統(tǒng)都充分利用了料床擠壓粉碎 這一原理，同時(shí)由于這些粉磨系統(tǒng)在利用輥壓機(jī)設(shè)備本身節(jié)能優(yōu)勢的程度 上不盡相同( 分別采用邊料循環(huán)、粗粉循環(huán)和租料循環(huán)等物料循環(huán)方式) ， 所取得的節(jié)能效果也各不相同，但總的來說都使得整個(gè)粉磨系統(tǒng)的單位電 耗明顯下降，生產(chǎn)能力大幅度提高。 1 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 i 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng) 混合粉磨系統(tǒng) 3 。1 預(yù)粉磨系統(tǒng) 聯(lián)合粉磨系統(tǒng) 半終粉磨系統(tǒng) 圖3 1 輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng) 3 1 1 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng) 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng)中輥壓機(jī)單獨(dú)操作，要粉磨的物料先經(jīng)輥壓機(jī)粉碎， 然后進(jìn)入球磨機(jī)。為提高粉磨效率，產(chǎn)出的料片至少要部分返回輥壓機(jī)再 次粉磨，一般循環(huán)系數(shù)不超過2 ，例外時(shí)，循環(huán)系數(shù)可達(dá)到3 5 。經(jīng)過輥壓 機(jī)擠壓后的物料分為兩部分：擠壓效果較好的中間料餅部分入球磨，擠壓 效果較差的邊料部分回輥壓機(jī)再擠壓，其流程如圖3 2 所示。該系統(tǒng)與 單獨(dú)球磨機(jī)系統(tǒng)相比，具有一定的增產(chǎn)節(jié)能效果。 針對目前國內(nèi)輥壓機(jī)運(yùn)行不夠穩(wěn)定的狀況，這種流程有一定緩沖作 用，不至于因輥壓機(jī)的開停而影響后續(xù)球磨的正常生產(chǎn)。如條件允許，還 可在用電高峰時(shí)單開輥壓機(jī)，待用電低谷時(shí)單開后續(xù)球磨，以此可以進(jìn)一 步降低生產(chǎn)成本。 1 3 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖3 2 循環(huán)預(yù)粉磨系統(tǒng) 循環(huán)預(yù)粉磨在國內(nèi)外早期的應(yīng)用較多。因?yàn)檠h(huán)預(yù)粉磨流程簡單，料 餅直接入磨，一般用于技術(shù)改造時(shí)，原有系統(tǒng)可基本不變，因此常用于老 廠改造，最適合球磨機(jī)現(xiàn)有粉磨能力要增加的情況。但又由于輥壓機(jī)負(fù)擔(dān) 的粉磨任務(wù)小，單位吸收功率約4 7 k w h ，t ，故增產(chǎn)節(jié)能幅度較小，一般 增產(chǎn) 6 0 ，節(jié)電 1 5 。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為預(yù)粉磨僅經(jīng)過一次擠壓的 出機(jī)粒度分布較寬，使進(jìn)入球磨機(jī)的物料粒度很不均勻，其中往往含有未 被壓碎的原始顆粒，使后續(xù)球磨的配球難于適應(yīng)，導(dǎo)致過粉磨或欠粉磨的 現(xiàn)象相當(dāng)突出，影響磨機(jī)操作，系統(tǒng)運(yùn)行及其產(chǎn)量的周期性波動加重。因 此，早期的預(yù)粉磨多由一次擠壓改為閉路循環(huán)多次擠壓或直接采用擠壓聯(lián) 合粉磨更顯得經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。 3 1 2 聯(lián)合粉磨系統(tǒng) 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)因?yàn)檩亯簷C(jī)循環(huán)擠壓次數(shù)多( 3 次以上) ，允許輥壓機(jī)消 耗更多的能量，使系統(tǒng)節(jié)能幅度最大化，已逐步成為輥壓楓系統(tǒng)的首選方 案，可用于老廠技術(shù)改造和新廠建設(shè)。 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)比較充分地利用了輥壓機(jī)的節(jié)能優(yōu)勢( 即輥壓后的物料 粒度減小) ，由打散分選設(shè)備與輥壓機(jī)組成的粗料循環(huán)閉路系統(tǒng)。物料首 先經(jīng)輥壓機(jī)擠壓成料餅，出料經(jīng)分選后分為兩部分：粗料部分回輥壓機(jī)再 擠壓，細(xì)粉部分進(jìn)入后續(xù)球磨( 流程如圖3 3 所示) ，這種工藝最大程度 的體現(xiàn)了系統(tǒng)各設(shè)備的分工明確和優(yōu)勢互補(bǔ)。例如：輥壓機(jī)的料床粉磨原 理使物料擠壓的粒度控制到最佳化，生產(chǎn)出2 0 0 m2 k g 比面積左右的半成 品，粒度均勻，為后續(xù)磨機(jī)的粉磨提供了適宜的粒度分布，非常適合作為 磨機(jī)的喂料，后續(xù)球磨配球球徑可小，可用單倉磨；打散分選設(shè)備既控制 細(xì)粉達(dá)到入磨粒度的均勻，其租顆粒則返回?cái)D壓促進(jìn)了輥壓機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定 1 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 性：球磨機(jī)則依賴于前者的有效控制，得以大幅度提高產(chǎn)量、降低電耗， 從而提高整個(gè)粉磨系統(tǒng)的粉磨效率。各部分相得益彰，構(gòu)成一個(gè)完整的高 效粉磨系統(tǒng)。 圖3 3 典型的聯(lián)合粉磨流程 該系統(tǒng)中輥壓機(jī)單位吸收功率大，一般為8 1 2 k w h t ，故增產(chǎn)幅度大， 達(dá)1 0 0 以上，可成倍增加；并且由于輥壓機(jī)擔(dān)負(fù)的工作量大，同時(shí)也避 免了較細(xì)顆?；祀s在循環(huán)料中，導(dǎo)致輥壓機(jī)和磨機(jī)做無用功而造成的能源 浪費(fèi)，故節(jié)能效果較好，達(dá)1 5 2 5 。 聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相對復(fù)雜，輥壓機(jī)與球磨機(jī)同步運(yùn)行，因此對輥壓機(jī)的 運(yùn)轉(zhuǎn)率要求高。由于出輥壓機(jī)的物料成餅狀，所以與其相配套的選粉機(jī)需 具備打散功能，否則將需單設(shè)打散機(jī)，使系統(tǒng)更為復(fù)雜。 合肥水泥研究設(shè)計(jì)院研制開發(fā)的h f c g 輥壓機(jī)+ s f 打散分級機(jī)+ 高 細(xì)高產(chǎn)磨的聯(lián)合粉磨工藝，其主要不同點(diǎn)是球磨機(jī)以開流為主。國內(nèi)許多 廠由于受球磨機(jī)結(jié)構(gòu)性能的限制，磨機(jī)系統(tǒng)多為閉路，其增產(chǎn)節(jié)能主要通 過減小入磨粒度以減輕磨機(jī)的壓力來實(shí)現(xiàn)，成品仍依靠選粉機(jī)獲得。因此， 工藝的復(fù)雜性并未使系統(tǒng)投資和操作控制的簡化等方面得到根本改善。相 對而言，帶高細(xì)高產(chǎn)磨的擠壓聯(lián)合粉磨工藝，則既從改善入磨粒度，也從 優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)尤其是球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)性能等方面共同體現(xiàn)出增產(chǎn)節(jié)能 的高效率。目前的大面積應(yīng)用已普遍達(dá)到產(chǎn)量翻番，節(jié)電2 5 3 0 的生 產(chǎn)水平。 從應(yīng)用情況來看，擠壓聯(lián)合粉磨新工藝在水泥廠粉磨系統(tǒng)改造中有其 不可替代的優(yōu)勢。首先可以大幅度提高系統(tǒng)產(chǎn)量，并且可以保持原有的系 統(tǒng)，保持一套配料系統(tǒng)不變，僅適當(dāng)提高配料和輸送能力即可；其次，改 1 5 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 造后可以提高長徑比小的球磨機(jī)的水泥產(chǎn)品比表面積，以適應(yīng)國家水泥新 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。 與循環(huán)預(yù)粉磨相比，聯(lián)合粉磨有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。循環(huán)預(yù)粉磨和聯(lián)合粉 磨的相關(guān)技術(shù)特征比較如表3 1 。 表3 一l 循環(huán)預(yù)粉磨與聯(lián)合粉磨的對比 粉磨系統(tǒng)預(yù)粉磨 聯(lián)合粉磨 工藝流程簡單 復(fù)雜 設(shè)備配置輥壓機(jī)小、球磨大輥壓機(jī)大、球磨小 輥壓機(jī)吸收功率 ( k w h t ) 4 78 1 2 輥壓機(jī)和系統(tǒng)能力比 2 0 03 5 0 5 0 0 增產(chǎn)幅度( ) 6 07 0 1 7 0 節(jié)電幅度( ) 1 5 1 5 2 5 兩種不同的系統(tǒng)，其輥壓機(jī)和球磨機(jī)必須要合理匹配。預(yù)粉磨的特點(diǎn) 是輥壓機(jī)小、球磨大；而聯(lián)合粉磨是輥壓機(jī)大、球磨小。預(yù)粉磨中輥壓機(jī) 的通過能力應(yīng)小于系統(tǒng)能力的2 倍，否則將因?yàn)榱巷炛幸押羞^多的成品 回輥壓機(jī)形成重壓而浪費(fèi)能量；此外過多的細(xì)粉喂入輥壓機(jī)將造成脫氣困 難而影響正常操作，因此輥壓機(jī)過大非但無用還必須設(shè)中間倉儲存以適應(yīng) 磨機(jī)能力；同樣對聯(lián)合粉磨如輥壓機(jī)能力偏小將使中間半成品過粗，分選 困難，并可能帶有較粗顆粒，減弱后續(xù)球磨均勻喂料的優(yōu)勢；此外從節(jié)電 來說，聯(lián)合粉磨較預(yù)粉磨在粗選粉機(jī)和輥壓物料提升方面要多耗能1 5 2 0 k w h t ，所以至少輥壓機(jī)要多吸收單位功耗2 k w t 以以上才能抵消，因此 要真正顯示出聯(lián)合粉磨節(jié)能的優(yōu)越性，其輥壓機(jī)吸收功率應(yīng)大于1 0 k w l i f t 。 輥壓機(jī)本身的設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮其使用系統(tǒng)的不同而有不同的參數(shù)。根據(jù)試驗(yàn) 資料表明，輥壓高宜采用低料餅循環(huán)，循環(huán)負(fù)荷1 0 0 ，循環(huán)率為2 時(shí)最 有效，而輥壓低宜采用高料餅循環(huán)，循環(huán)負(fù)荷3 0 0 ，循環(huán)率為4 時(shí)較好。 料餅經(jīng)分選后的粗粉再循環(huán)遠(yuǎn)較單純的料餅循環(huán)為好，因此當(dāng)前循環(huán)預(yù)粉 磨用的輥壓機(jī)，其投影壓力為7 5 0 0 8 0 0 0 k n m2 ，而聯(lián)合粉磨則降至 5 0 0 0 5 5 0 0 k n m2 ；投影壓力的降低也有利于減少輥面的磨損。由于輥壓 的不同，相應(yīng)的其它參數(shù)如能力、動力、單耗等等也不盡相同。當(dāng)然亦可 1 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 用設(shè)計(jì)壓力較低、僅能滿足聯(lián)合粉磨要求的輥壓機(jī)來組成預(yù)粉磨系統(tǒng)，那 么其吸收功率和增產(chǎn)幅度將減少總的來說輥壓機(jī)的有關(guān)參數(shù)必須和粉磨 系統(tǒng)相配合，這在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)考慮。 綜上所述，擠壓聯(lián)合粉磨新工藝技術(shù)為水泥廠粉磨系統(tǒng)的改造提供了 節(jié)能高效、運(yùn)行可靠的新型粉磨技術(shù)及裝備。無論在節(jié)能增產(chǎn)效果還是在 設(shè)備選型規(guī)格上，聯(lián)合粉磨流程都具有更完善的綜合優(yōu)勢，只要我們深入 了解并掌握輥壓機(jī)的工作原理和性能特征，就能使水泥粉磨進(jìn)一步節(jié)能降 耗，并創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，值得在以后的工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)改造 中大力推廣和應(yīng)用。 3 1 3 混合粉磨系統(tǒng) 在混合粉磨系統(tǒng)中，物料先經(jīng)輥壓機(jī)粉碎，然后進(jìn)入球磨機(jī)；磨后球 磨機(jī)的選粉機(jī)把一部分粗粉循環(huán)反饋到輥壓機(jī)中進(jìn)行再循環(huán)，增強(qiáng)了預(yù)粉 磨的作用，細(xì)粉為成品，如圖3 4 所示。適當(dāng)粗粉回輥壓機(jī)可使機(jī)內(nèi)料 床更密實(shí)，使輥壓機(jī)承擔(dān)了更多的任務(wù)，節(jié)能效果更好，約增產(chǎn)4 0 ，節(jié) 電3 0 ；但流程較復(fù)雜，且粗粉循環(huán)負(fù)荷過大時(shí)，將造成輥壓機(jī)排氣困難， 操作不穩(wěn)，一般循環(huán)負(fù)荷 1 3 0 。 圖3 4 混合粉磨流程 在多種粉磨流程中，由于混合粉磨系統(tǒng)控制回路較長、調(diào)整緩慢，且 輥壓機(jī)在系統(tǒng)中所擔(dān)負(fù)的粉磨任務(wù)與預(yù)粉磨系統(tǒng)相比沒有多大差別，增產(chǎn) 節(jié)能效果不明顯，而工藝流程卻比預(yù)粉磨系統(tǒng)復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)中雖然采 用此流程的不少，但真正按混合粉磨工藝運(yùn)行的卻很少，一般多用于水泥 1 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 生料生產(chǎn)。 3 1 4 半終粉磨系統(tǒng) 半終粉磨系統(tǒng)中，系統(tǒng)中高壓輥壓機(jī)與選粉機(jī)形成回路運(yùn)行。產(chǎn)出的 料片在進(jìn)入選粉機(jī)前先經(jīng)打散機(jī)打散，和出磨物料混合后進(jìn)選粉機(jī)分選， 選粉機(jī)出來的細(xì)粉作為系統(tǒng)的成品，粗粉回磨機(jī)和輥壓機(jī)，如圖3 5 所 示。在此流程中，預(yù)粉磨機(jī)可以充分發(fā)揮作用，并可使球磨機(jī)一倉的平均 球徑減小。即該工藝是將打散分級機(jī)的半成品與后續(xù)球磨機(jī)的出磨物料一 同送入選粉機(jī)分選，也就是說一部分產(chǎn)品未經(jīng)過球磨機(jī)而直接由輥壓機(jī)和 選粉機(jī)直接產(chǎn)生。該流程最常用于新安設(shè)的水泥熟料粉磨系統(tǒng)以及生料粉 磨，用于水泥磨時(shí)不經(jīng)濟(jì)。主要原因是料餅中 8 0 i l m 的含量已占3 0 以 上，而 lm m 的粗顆粒。雖 然排風(fēng)時(shí)用旋風(fēng)筒預(yù)收，但其濃度達(dá)1 0 0 0 i g m3 ，在旋風(fēng)筒中進(jìn)行濃相分 離，因干擾沉降的作用，排出氣體中難免含有較粗顆粒。這不符合水泥成 品的要求：p i 水泥，r 8 0 p m 0 5 ；p 0 4 2 5 ，水泥r 8 0 m 1 1 。 v 型靜態(tài)選粉機(jī)根據(jù)靜態(tài)兩項(xiàng)流折流原理設(shè)計(jì)而成，分級過程是氣體 在作9 0 。折向流動過程中進(jìn)行的，設(shè)備壓損較小，所需空氣量少，料氣比 可達(dá)到4 5k g m3 該設(shè)備的主要特點(diǎn)為： ( 1 ) 結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動部件，也無需任何動力，不需配置諸如潤滑， 冷卻等傳統(tǒng)輔助設(shè)備，大大降低了維修工作量； ( 2 ) 對輥壓后的物料和新喂人的物料適應(yīng)性強(qiáng)，打散能力強(qiáng)，分選 效率高，可以將物料中一定粒度的細(xì)粉有效選出，大大提高系統(tǒng)粉磨能力， 降低粉磨能耗，同時(shí)十分有利于輥壓機(jī)的操作和運(yùn)行： ( 3 ) 半成品粒度調(diào)節(jié)靈活。通過對通風(fēng)盆調(diào)節(jié)，可以靈活調(diào)節(jié)半成 品粒度； ( 4 ) v 型靜態(tài)選粉機(jī)基本不受規(guī)格限制，而且無論規(guī)格大小，設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)都相當(dāng)平穩(wěn)，具有非常好的實(shí)用性； ( 5 ) 結(jié)構(gòu)緊湊，電耗低。 選粉設(shè)備只有與系統(tǒng)工藝達(dá)到最佳匹配，才能取得良好的節(jié)能增產(chǎn)效 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 果。通過大量的工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)由v 型選粉機(jī)和輥壓機(jī)組 成的聯(lián)合粉磨工藝，無論是在工程設(shè)計(jì)還是在生產(chǎn)改造方面，都充分體現(xiàn) 了優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念。 3 2 3 兩種分級設(shè)備的比較 兩種分級系統(tǒng)的主要區(qū)別在于： ( 1 ) 分級原理、分級精度：“v 型選粉機(jī)”完全靠風(fēng)力提升分選，分 級精度較高。適合分選0 5 m m 以下的物料；“打散分級機(jī)”機(jī)械與風(fēng)力結(jié) 合，分級精度較低，分選粒徑可達(dá)3 0 m m ； ( 2 ) 分級系統(tǒng)的裝機(jī)功率、復(fù)雜程度和日常維護(hù)費(fèi)用：“v 型選粉機(jī)” 設(shè)備本身結(jié)構(gòu)簡單，無回轉(zhuǎn)部件，但系統(tǒng)復(fù)雜。磨損主要集中在隔板、管 道、旋風(fēng)筒、循環(huán)風(fēng)機(jī)等；“打散分級機(jī)”有回轉(zhuǎn)部件，設(shè)備結(jié)構(gòu)相對復(fù) 雜，但系統(tǒng)簡單。磨損主要是內(nèi)部的風(fēng)輪、打散盤、襯板等； ( 3 ) 系統(tǒng)電耗：“v 型選粉機(jī)”系統(tǒng)輥壓機(jī)和球磨機(jī)主機(jī)電耗低，輸 送和分選電耗高；“打散分級機(jī)”輥壓機(jī)和球磨機(jī)電耗略高，輸送和分選 電耗低。分選o 5 m m 以下物料時(shí)，“v 型分級機(jī)”系統(tǒng)占優(yōu)，反之“打散 分級機(jī)”占優(yōu)； ( 4 ) 對輥壓機(jī)工藝參數(shù)的要求：“v 型分級機(jī)”系統(tǒng)必須采用低壓大 循環(huán)操作方式，否則料餅無法打散，更無法選出料餅中擠壓好的細(xì)粉。要 求輥壓機(jī)磨輥長徑比大；k h d 公司采用“v ，選粉機(jī)時(shí)，2 x 8 0 0 k w ( 或9 0 0 k w ) 的輥壓機(jī)，一般只配到產(chǎn)量 1 5 0 t h 的系統(tǒng)中，而在大陸江西瑞昌k h d 公 司保證值在2 2 0 t h 的帶“v ”型分級機(jī)系統(tǒng)中，配置了2 x 1 5 0 0 k w ( 0 1 7 0 0 x1 8 0 0 ) 的輥壓機(jī)；“打散分級機(jī)”可以采用高壓力小循環(huán)操作方式。磨輥 長徑比應(yīng)小一些。 兩種分級系統(tǒng)的選擇條件比較： ( 1 ) 裝機(jī)功率比：“v ”系統(tǒng)中輥壓機(jī)規(guī)格必須足夠大，以保證產(chǎn)生 足夠量0 5 m m 以下的細(xì)粉供“v ”型選粉機(jī)分選。因此，