近幾年來(lái)，水泥工業(yè)提倡節(jié)能減排和無(wú)球化粉磨，通過(guò)國(guó)內(nèi)外科研工作者的努力，以立磨為代表的新一代水泥終粉磨技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其具有工藝系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、單位電耗低、水泥產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定以及操作方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，引起了水泥行業(yè)的高度重視。國(guó)內(nèi)外大公司在水泥立磨終粉磨方面技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已經(jīng)有大量的使用業(yè)績(jī)。

某公司多年來(lái)一直致力于高效節(jié)能環(huán)保型粉磨設(shè)備的研發(fā)，2005年進(jìn)入礦渣粉磨領(lǐng)域，推出MLK型礦渣立磨，并取得了廣泛的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，從2010年開始著手水泥立磨的研發(fā)工作。本文就MLN4250水泥立磨的開發(fā)設(shè)計(jì)情況做簡(jiǎn)要介紹。

1 MLN4250水泥立磨的開發(fā)

1.1碾磨材料和耐磨技術(shù)

由于立磨的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了立磨的主要磨損為磨輥輥套、磨盤襯板的碾壓磨損和由高濃度含塵氣體高速?zèng)_刷造成的殼體和選粉機(jī)等部位的風(fēng)蝕磨損。對(duì)于磨輥輥套、磨盤襯板的碾壓磨損，國(guó)內(nèi)外眾多的立磨生產(chǎn)商都在不斷地研究、開發(fā)各種材料的襯板，對(duì)其材料的強(qiáng)度和韌性要求較高。目前市場(chǎng)上輥套及襯板按制造方法主要可分為：鎳鑄鐵／高鉻鑄鐵鑄造、復(fù)合陶瓷和表面耐磨堆焊。

由于研磨水泥熟料時(shí)磨蝕性比較強(qiáng)，對(duì)磨盤和磨輥會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的磨損，因此MLN4250立磨采用表面耐磨堆焊的輥套(如圖1所示)和磨盤襯板，表面硬度高，耐磨性好，可以在線和離線堆焊。磨輥輥套和磨盤襯板可以多次利用以節(jié)約使用成本。風(fēng)蝕磨損發(fā)生在磨內(nèi)不同部位，通常在磨內(nèi)風(fēng)速較高的部位加鋪耐磨襯板，所采用的襯板材質(zhì)依據(jù)風(fēng)速和含塵濃度的不同可分為：花紋鋼板、耐磨板(NM400)、硬面堆焊耐磨鋼板(UP板)等。

1.2關(guān)鍵部件的有限元分析

設(shè)備開發(fā)過(guò)程中，對(duì)立磨的關(guān)鍵部件上、下支臂和磨盤的應(yīng)力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)研究。上、下支臂和磨盤是立磨研磨壓力傳遞的關(guān)鍵件，其受力情況、應(yīng)力分布、安全系數(shù)等參數(shù)，在立磨的設(shè)計(jì)中是非常重要的。在設(shè)計(jì)中，采用三維模型建模，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了應(yīng)力分析。在滿足強(qiáng)度要求的情況下，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，有效降低了設(shè)備重量，使設(shè)備更加優(yōu)化。

1.3高效選粉技術(shù)

該公司自主研發(fā)的SLS型高效動(dòng)靜態(tài)選粉機(jī)已在礦渣立磨上得到了廣泛的應(yīng)用，成品比表面積可達(dá)450m2／kg以上，完全可以滿足粉磨水泥時(shí)對(duì)于成品細(xì)度的要求。選粉機(jī)殼體采用了大直徑錐型結(jié)構(gòu)，合理控制了風(fēng)速，極大地提高了選粉能力，因此粗粉不會(huì)發(fā)生磨內(nèi)循環(huán)，從而降低了磨機(jī)的壓力損失，降低了系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的電耗，降低了生產(chǎn)成本，從而達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。通過(guò)選粉機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速，可以靈活控制產(chǎn)品細(xì)度及顆粒級(jí)配分布，調(diào)整范圍大，適應(yīng)不同品種的水泥對(duì)細(xì)度的不同要求。此外，根據(jù)國(guó)內(nèi)水泥粉磨的特點(diǎn)，為了盡可能多的利用廢物，變廢為寶，選粉機(jī)可以開設(shè)多個(gè)進(jìn)料口，并根據(jù)物料掙眭的不同對(duì)落料點(diǎn)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足諸如干粉煤灰、濕粉煤灰、礦渣、石膏等不同特性的摻合料盡量分開進(jìn)料的要求，有利的防止了堵料情況的發(fā)生，確保了磨機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.4穩(wěn)定料床技術(shù)

在粉磨水泥時(shí)，由于熟料比較干燥，而且水泥粉磨產(chǎn)品細(xì)度要求高，細(xì)粉較多且流動(dòng)性好，在磨盤運(yùn)轉(zhuǎn)離心力的作用下，很快被甩到磨盤外側(cè)被風(fēng)環(huán)吹出的高速氣流吹走，難以形成穩(wěn)定的料層，使磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)加大，甚至無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了穩(wěn)定料層，國(guó)內(nèi)外各公司開發(fā)出了不同的專利技術(shù)。例如，萊歇公司創(chuàng)造了對(duì)輥聯(lián)合粉磨工藝。隨能力大小，可用”2+2”、”3+3”不同配置。輔輥(s輥)起準(zhǔn)備料床作用，使物料脫氣、凝結(jié)；主輥(M輥)起粉磨作用。OK立磨應(yīng)用單輥?zhàn)孕袦?zhǔn)備料床的原理，采用球型帶槽輥減小振動(dòng)。

MLN水泥立磨與OK立磨類似，亦采用單輥?zhàn)詡淞洗驳姆椒āＤC(jī)利用磨輥輥套與磨盤襯板處的不同曲率形成的楔形增壓區(qū)來(lái)穩(wěn)定料床(如圖2)，在對(duì)物料進(jìn)行碾磨的過(guò)程中增壓區(qū)的作用是使松散物料迅速壓實(shí)，并完成初破碎和粉磨。物料最終在高壓粉磨區(qū)內(nèi)高效的完成粉磨作業(yè)。此外，對(duì)擋料環(huán)高度進(jìn)行了增高，延長(zhǎng)了物料在磨盤上的停留時(shí)間和研磨次數(shù)，增加了成品中細(xì)粉的含量，滿足成品顆粒級(jí)配的要求。

2 MLN4250水泥立磨的結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)特點(diǎn)

2.1 MLN4250立磨的結(jié)構(gòu)組成

MLN4250水泥立磨的磨盤研磨區(qū)直經(jīng)4.25m(磨盤最大外徑5.1m)，磨機(jī)設(shè)有4個(gè)磨輥，配備高效動(dòng)靜態(tài)選粉機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、粉磨效率高、物料適應(yīng)廣等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)P·0 42.5水泥產(chǎn)量達(dá)到180 t／h，可以單臺(tái)配套3000t／d熟料生產(chǎn)線，同時(shí)也可以用于120萬(wàn)t／年規(guī)模的水泥粉磨站。MLN4250水泥立磨的主要參數(shù)見表1，立磨結(jié)構(gòu)組成見圖3。

2.2 MLN型水泥立磨的技術(shù)特點(diǎn)

（1）粉磨效率高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中噪音污染小。

（2）操作簡(jiǎn)單。利用液壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)升輥和降輥，可實(shí)現(xiàn)抬輥輕載啟動(dòng)，落輥時(shí)采用備壓，啟動(dòng)過(guò)程更加平穩(wěn)。

（3）維護(hù)便捷。利用檢修液壓缸，磨輥可以自由地翻出磨外，方便快捷的更換輥套，更換時(shí)間短，工作量小，從而縮短停機(jī)維修的時(shí)間，降低因設(shè)備維護(hù)帶來(lái)的損失；磨機(jī)設(shè)計(jì)有慢速傳動(dòng)裝置，方便對(duì)磨機(jī)進(jìn)行維護(hù)操作。

（4）安全可靠。在操作上除了設(shè)計(jì)了自動(dòng)的誤操作安全聯(lián)鎖、各類傳感器關(guān)聯(lián)之間的聯(lián)鎖、程序之間關(guān)聯(lián)的聯(lián)鎖、自動(dòng)保護(hù)的聯(lián)鎖外，還對(duì)磨盤和磨輥之間增加了機(jī)械的硬聯(lián)鎖，利用限位裝置保證磨盤和磨輥間永遠(yuǎn)有一定的間隙，避免誤操作及因液壓系統(tǒng)故障而停機(jī)時(shí)，磨輥和磨盤之間產(chǎn)生直接的摩擦和碰撞，保證傳動(dòng)裝置和磨內(nèi)傳動(dòng)部件不受損壞。

（5）與其他形式的立式輥磨機(jī)相比，液壓系統(tǒng)操作壓力更低，磨機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，漏油故障率低，安全可靠性高，管理方便。

（6）臺(tái)時(shí)產(chǎn)量高。采用了4個(gè)輪胎型磨輥，配上溝槽型的磨盤襯板，形成了復(fù)合式研磨，大大增加了研磨區(qū)面積，提高了研磨效率，加上高效動(dòng)靜態(tài)選粉機(jī)的配合產(chǎn)量得到了大幅提高；對(duì)稱設(shè)計(jì)的輪胎型輥套在磨損后可以對(duì)調(diào)翻面使用，相較于錐型輥的設(shè)計(jì)方案，延長(zhǎng)了輥套一倍的使用壽命。

（7）液壓站設(shè)計(jì)有兩套控制磨輥加壓的裝置，每套控制兩個(gè)相對(duì)的磨輥壓力，保證磨機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。這樣的配置，還可以實(shí)現(xiàn)部分磨輥工作，磨機(jī)在兩輥工作時(shí)產(chǎn)量可達(dá)額定產(chǎn)量的65％～70％

2.3水泥立磨的操作要點(diǎn)

水泥立磨的優(yōu)勢(shì)之一就是對(duì)于物料的適應(yīng)性更好，細(xì)度調(diào)節(jié)更加方便、快捷，更加適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)環(huán)境。如何調(diào)控水泥成品的質(zhì)量，從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)歸納出表2所列的原則性指南m，。即當(dāng)水泥比表面積相同時(shí)，增加其擋料環(huán)高度，或增加磨輥壓力，兩者效果相同，都會(huì)使成品水泥的粒徑范圍變寬(曲線斜率n值變小)，+30¨m篩余數(shù)變大，抗壓強(qiáng)度變小，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量變小；但是增加磨內(nèi)風(fēng)量，其效果則與前者相反。

總之，綜合運(yùn)用這些調(diào)控手段，可以在較大范圍內(nèi)調(diào)控立磨水泥的性能，而從目前的使用情況看，顆粒級(jí)配比球磨更加合理，水泥強(qiáng)度也達(dá)到或超過(guò)普通球磨機(jī)粉磨的水泥。

3 結(jié)語(yǔ)

在目前節(jié)能減排、水泥行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩競(jìng)爭(zhēng)加大的背景下，我國(guó)水泥工業(yè)已逐步將降低單位熟料的能耗、電耗為發(fā)展目標(biāo)。水泥立磨終粉磨技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，運(yùn)行結(jié)果充分體現(xiàn)了該技術(shù)具有顯著的節(jié)能效果和優(yōu)良的產(chǎn)品性能，MLN4250水泥立磨的開發(fā)完成必將推動(dòng)國(guó)產(chǎn)水泥立磨的技術(shù)進(jìn)步和水泥立磨終粉磨技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)無(wú)球化和節(jié)能減排作出重大貢獻(xiàn)。

來(lái)源：《方重工集團(tuán)有限公司》

作者：謝偉安，屈利良，張世英，張建全，于廣華

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