水泥生料立式磨设计改进及应用

1、水泥生料立式磨设计改进及应用众所周知，水泥工业传统的粉磨设备球磨机对能量的利用率极低，普遍的观点认为只有l2，换言之，绝大部分的输入能量都转变成了热能和声能而损失殆尽，所以粉磨领域所消耗的能量占到了水泥行业整体电耗的6070。在经济高速发展的今天，由于原燃材料价格居高不下、能源供应日趋紧张、电力价格逐步攀升导致企业水泥生产成本逐渐加大，而与此形成鲜明对比的是，我国水泥行业正逐步向规模化、集团化方向发展，加之广泛存在的中小型水泥企业，所以水泥销售市场的竞争日益激烈，销售价格却逐步下滑，如何提高水泥产品的质量、降低水泥的生产成本，从而在激烈市场竞争中占据优势，已成为水泥企业面临的严峻局面。

2、0;   作为水泥企业的决策者，不可能控制原燃材料价格的飚升及能源价格的上涨，但是采用先进技术装备，从而大幅度降低电力消耗或充分利用低谷电、大幅度降低材料消耗及人工费用、提高全员劳动生产率却完全取决于企业自身。因此，立式磨装备及工艺技术作为高效节能的粉磨方式不仅在我国的水泥行业得到越来越广地应用。而且也越来越多地得到钢铁、电力、化工、冶金、非金属矿行业的认同和采用，这主要是基于以下几点：·采用了料床粉磨原理，作用在物料上的力能被物料充分吸收，能量利用率高，单位产品的电耗比球磨机节约3040，完全消除了球磨机内研磨体之间以及研磨体与衬板相互之间的随机碰撞所产生的无用

3、功消耗；·根据粉磨对象物理性质的不同，可以灵活方便地控制粉磨力的大小及料床的厚度，而不象球磨机那样对物料的粉磨是基于研磨体对被粉磨物料的随机作用；    ·产品的破碎、烘干、粉磨、分级高度一体化、自动化地完成，适应较大的入磨物料粒度、较高的入磨物料水分，在我国南方的多雨季节里仍能发挥正常生产能力；    ·能最大限度地利用窑尾废气的热能，并共用窑尾收尘器；·产品在磨内滞留时间短，对产品的质量控制具有快速的反应时间。这点在高细粉磨领域尤为重要；·研磨部件采用耐磨合金材料，使用寿命长，磨损

4、率低，特别适用于那些对产品中含铁量必须控制在微量的行业；·占地面积及空间小，本体可露天布置，大幅度降低厂房的土建费用；·维护检修方便，缩短停产时间。1  立式磨结构及设计改进    无论何种结构型式的立式磨，按其各部分功能划分，由以下五个部分组成。11  传动机构    电机加立式行星齿轮减速机的传动方式已成为立式磨装备成熟、标准的传动方式，根据启动方式的不同，电机可选用绕线式或鼠笼式，减速机除驱动磨盘转动外，还负责将盘座的重量、物料的重量以及运行中所产生的载荷传至立式磨的基础。 &#

5、160;  对于大型立式磨装备，电机及减速机的安全措施应引起设计人员和用户的高度重视，电机的工作电流、电机的轴承及绕组温度、电机轴承润滑的油温油压、减速机的轴瓦温度及其润滑的油温油压、减速机箱体的振动均应在中控室集中监测控制。    有的立式磨会配有辅助传动，但这并不是设计人员必须考虑的要素，设置与否取决于立式磨的启动方式是重载亦或轻载以及磨辊的检修是否可以通过独立的加压机构翻出磨腔。12粉磨机构    物料粉磨作业的关键性部件，由磨盘及磨辊组成。为了保护盘座及辊芯、降低部件的磨损，磨盘上敷设有分辨的合金衬板、磨辊上安装有整

6、体辊套或分辨的合金辊皮。    磨盘衬板及磨辊的辊套(皮)的设计应符合使用寿命长、磨损均匀、粉磨效率高及易于更换的原则。    磨盘衬板基本上有平衬板和带粉磨辊道的凹衬板二种结构型式，这取决于对应的磨辊的形状。    磨辊的辊套(皮)基本上有轮胎(鼓)形、柱形、锥形三种结构型式。锥形辊套(皮)初期粉磨效率较高，但锥角部位易产生磨损，造成整体磨损不均匀，所以后期的粉磨效率会有较大的降低，而轮胎（鼓)形和柱形的辊套(皮)由于结构对称，在单边产生一定量的磨损后，可以换面使用，反复地换面可保证磨辊外形磨损均匀，因

7、此可以一直维持较高的粉磨效率，直至辊套报废为止。磨盘衬板及磨辊的辊套(皮)在生产一定的时间后会产生磨损，需要检修维护或需要更换，磨盘衬板的更换相对来说较简单，只需拆除压环，以撬棍松动各衬板即可更换，而磨辊的检修维护相对于来说工作量要大上一些。不同结构的立式磨装备，其磨辊的检修有不同的操作方法，基本上可规纳为以下三种：(1)整体移开法这种方法要求必须整体吊开立式磨顶部的分离器及立式磨的中壳体，再吊出磨辊进行维护作业，需要耗费较多的人力、物力及时间。作业强度及工作量相当大。    (2)中心架旋转法这种方法要求在磨盘上放置中心支架，将磨辊压力框架支起后吊于中心支架上，

8、再利用立式磨的辅助传动装置慢转磨盘，将某一个磨辊副慢转至检修门处，联接磨外设有的升摆装置，拆除该磨辊和压力框架的联接，再由液压系统通过升摆装置将该磨辊水平旋转l80°从而旋出磨腔，由起吊设备整体起吊磨辊，维护完毕后复原该磨辊，再进行下一个磨辊的维护作业。采用这种检修方法的立式磨有三只磨辊，一次只能维护一只磨辊，因此比较费时费力，工序也比较复杂，但相对于整体移开法，应该说已有了一定的进步。(3)液压翻转法这种方法设有专门的检修油缸，只需拆除筒体上的检修门，退出动臂和摇臂之间的联接销钉，即可在液压的作用下，将磨辊垂直翻转90°从而翻出磨腔，无论是两辊磨、三辊磨或是四辊磨，磨辊的

9、翻出可单独操作也可同时操作，目前来说，这是磨辊维护作业中最便捷、最快速、最实用的方法。    辊套及衬板材质一般采用高铬铸铁合金或镍硬合金，铸件的硬度应该达到一定的要求，但过高硬度的辊套及衬板难以进行车削加工，而且在使用中容易产生崩溃，所以控制好铸造的工艺制度，确保硬度及韧性的合理匹配是非常重要的。铸件还应进行内部探伤，铸造缺陷或内部裂纹都有可能影响其使用寿命，仅从铸件表面是否平整或光滑来判断其质量的优劣是不全面的。    辊套的维护基本上有整体更换和堆焊两种方法，整体更换的辊套其材质一般为高铬铸铁。由于其特殊的脆性，一般不宜采用堆焊

10、方法，如果温度控制不好，可能会造成辊套的崩裂，所以在辊套磨损到一定量以后，就必须整体报废。堆焊的好处在于辊套的基材不用报废，而只需在磨损的表面上直接堆焊，示物料磨蚀性的不同，一般每隔23个月需要堆焊一次，对立式磨的运转率有一定的影响。堆焊时必须严格控制适宜的温度，否则堆焊层容易产生裂纹和剥落，而且焊接的人工及材料成本也很高。堆焊作业一般采用自动焊机较好。    通常情况下，辊套及衬板应同时更换，才能保证其发挥较高的粉磨效率。    磨辊轴承的润滑基本上有浸油润滑和强制循环润滑两种结构型式，浸油润滑结构简单，省去了专门的润滑装置，但更换

11、润滑介质不甚方便，而强制循环润滑可及时带出磨辊腔内的热量，无论采用何种润滑方式，磨辊腔内应设计有测温元件，并将信号送至中控室进行监控。    磨辊的密封是为了防止磨腔内的高浓度粉尘进入磨辊腔内。保护磨辊轴承的免遭损伤。磨辊密封基本上有机械密封和风压密封两种结构型式。    机械密封作为常规的密封结构因其维护量低、使用安全可靠而在机械行业得到广泛的应用。早期的磨辊机械密封，其密封位置处于磨腔内，无法绝对杜绝粉尘的进入，因此在设计时应将其密封位置从工况恶劣的磨腔内移至处于大气环境中的磨腔外，这种设计理念可绝对保证磨辊腔内不会进入粉尘，这种

12、密封方式已在某种型号的立式磨上普遍采用并已为实践所检验。    风压密封则必须采用各自独立的密封风机，向磨辊腔内鼓入高压风，以造成磨辊腔内呈正压状态，从而达到阻止粉尘进入的目的，但由于磨腔内的工况十分复杂，悬浮状态的粉尘的浓度很高、在立式磨生产不正常时磨腔内会出现正压现象、在立式磨刚投料运行或停机状态下由于磨腔内和磨辊腔内的温度场不均匀都有可能在磨辊腔内产生微负压状态，再加上工艺管理措施若有不当，风压密封不能绝对杜绝粉尘的进入，另外，由于增加了密封风机，也就增加了设备故障点，密封风机及具有动静接合点的风管若出现任何一个小小的故障就必须停机处理，否则就会造成磨辊腔内

13、进入粉尘，有可能引发磨辊轴承的损伤。13选粉机构    物料分级的关键性部件，目前主要有静态、动态、动静态组合及高效多转子四种结构型式的分离器。粉磨细度要求不高的物料时静态分离器就可以满足要求，在水泥行业原料、原煤或熟料的粉磨工艺中，以动态或动静态组合式的分离器应用较多，而在非金属矿的高细粉磨领域，则必须应用高效多转子分离器(分级机)，以控制出料细度达8001 250目。    分离器转子的转速，一般采用变频器控制，普通电机变频驱动时，在低转速情况下温升较快，热量不易散发，所以分离器电机应选用变频电机。14 加压及润滑机构 

14、   加压机构由油缸、动臂摇臂或压力框架、蓄能器、液压管道以及液压站组成。润滑机构由润滑油站及润滑油管组成。值得注意的是，在安装之前，液压管道及润滑油管必须进行严格的酸洗，以除尽管道内壁的铁锈，残余锈渣进入液压回路极易造成油缸密封件损坏及各类液压阀动作失灵。蓄能器的容积必须与液压系统的流量、压力相匹配，容积不够，不能很好地吸收液压回路中油压的波动，蓄能器内的氮气压力也必须维持在合适的范围，否则不能起到良好地蓄能作用。液压站应该具有良好的保压功能。    液压管道与油缸的联接一般采用高压软管，在满足油缸摆动幅度的前提下，软管长度应尽可能地短，而直

15、径要相应地加大，细长的软管必定产生剧烈地摆动，严重缩短其寿命，尽管固定后情况有所改善，但那也是不得已而为之。设备设计应该考虑并解决这一并不难以解决的问题而不能安于现状。    润滑及液压系统的所有参数应送至中控室进行集中监测控制。15壳体及机架    壳体内易磨损部位应设有耐磨的易于更换的保护衬板，机架则必须有足够的刚度和强度，能承受筒体的重量及运行过程中所产生的动载荷。    随着立式磨装备向大型化方向的发展，越来越多的立式磨主机采用了露天布置，考虑到防雨防尘的特别要求，电机的防护等级均提高到IP44以

16、上，可是有一点设备设计人员却忽视了，那就是立式磨机架的“防护等级”是多少呢?就这一点来说，似乎国外的立式磨设备做得比较好，磨机壳体和机架上基本上不存在积水的可能，而有些国产的立式磨，在设备设计上考虑得就有欠缺，雨水会积聚在机架的框架结构内不能自由排出。    对于煤磨来说，考虑到煤粉的易燃易爆特性，必须在壳体的适当位置设计23只防爆阀门。立式磨设计改进及应用 (作者：佚名 本信息发布于2008年05月29日，共有63人浏览) 字体：大 中 小   2 立式磨的选型    作为业主来说，经过经济和技术多方面

17、的的比较以及到业已使用立式磨设备的厂家考察后，一旦决定采用立式磨设备，首先要碰到的问题就是，该选用哪种型号哪种规格的立式磨?    一般来说，业主要综合考虑以下几种要素：21  物料的易磨性和磨蚀性物料易磨性是判断物料是否容易粉磨的重要指标，测定物料易磨性有多种方法，包括美国的哈德哥罗夫(Hradgrove)法、美国的邦德(Bond)功指数法、前苏联的相对易磨性法、前苏联的米塔格(Mittag)法、德国的蔡赛(Zeisel)法，它们都是以粉磨物料获得一定的成品量或达到一定的成品量所产生的扭矩来计算或判断物料的可磨性，但相对于拟用立式磨粉磨的物料来说，主要

18、有以下三种方法测定：（1）       邦德(Bond)功指数法邦德功指数法是国际通行的测定物料易磨性能的重要方法，我国颁布的功指数国家标准与此类似。该方法采用305×305标准试验磨，经过一系列的粉磨操作过程，以磨机每转所产生的细粉量Gbp来计算物料所消耗的功Wi(Work Index，kWht)，尽管实验过程相当繁杂，但由于重复性、稳定性好，所需物料量只需12kg，测试费用低廉，从而获得广泛的认同和采用。 (2)哈德哥罗夫(Hradgrove)法    哈德哥罗夫法也是国际通用的测

19、定物料易磨性能的重要方法，我国也颁布了与此类似的国家标准。此法是根据将物料在研磨碗内粉磨60转或粉磨相同时间所产生的小于74m的细粉量，计算出表示可磨性的哈氏指数HGI(Hardgrove Grindability Index)，该指数不直接反映物料粉磨所消耗的能量，所得结论也只是一个相对值，最大为l00，数值越接近l00，易磨性越好。该方法主要用于原煤易磨性的测定。    (3)立磨法    立磨法采用MPS32小型立式磨模拟工业立式磨的生产状态，对物料进行粉磨作业，根据将物料粉磨到一定细度时所获得的产量来判定物料的易磨性是属于良好

20、还是中等亦或不良，同时可获得物料的磨蚀性是属于低还是中等亦或高。但测试所需的物料量超过1 000kg，测试费用较高，也不能直接反映物料粉磨所消耗的能量。    物料的磨蚀性测试方法，目前还没有国际或国内通行的测试标准。影响物料的磨蚀性的主要成份为物料中所含有的超过一定颗粒尺寸的、呈游离状态的Si02的含量，所以并不是所有采用硅砂配料的物料都具有很高的磨蚀性。通常认为，若颗粒尺寸>90m的f-Si02的含量超过57时，物料的磨蚀性会较大，选用立式磨要慎重。    需要指出的是，无论采用何种测试方法，送检样品一定要有代表性，而且测试

21、的结论只针对来样负责，也不代表将来生产实践中实际的能耗，只能作为选择立式磨的基础性指标。即便如此，因为有了国际或国内的标准，大家在同一个标准条件下获得的不同的结论，相互之间便可以进行比较了，再结合设计院所或工矿企业的实际应用经验，基本上可以满足立式磨选型的要求。22是否充分利用低谷电    随着电力供应的紧张，在我国的很多地区均实行了分布电价，某些地区的低谷电和尖峰电差价达4倍。立式磨的最大的特点在于节能，所以如果考虑要充分利用低谷和平谷电，避开高峰和尖峰电，就必须选用较大规格的立式磨设备。23易磨损部件寿命    易磨损部件使用寿命

22、也是选择立式磨设备的重要依据之一。一般来说，应达到8 000h左右。过低的使用寿命。不仅会影响立式磨的运转率，而且也会增加易磨损部件的消耗成本。根据我国铸造及材料工业的现状。相应的国家标准将立式磨易磨损部件使用寿命的低限定为7 000h，应该说是比较符合我国工业发展的现状的。目前，国产立式磨的耐磨材料在总体质量上还无法和进口耐磨材料相媲美，主要问题是，使用寿命不是相对稳定，无论是号称l0 000h以上寿命的，还是保守的8 000h寿命的，实际应用当中，均有达不到的，也有超寿命使用的。虽然耐磨材料的使用寿命与物料磨蚀性的大小息息相关，可问题是即使我们已知被粉磨物料的种类，我们仍不能象保证立式磨产

23、量那样，胸有成竹、底气十足地对用户说，针对这种物料，耐磨材料的使用寿命可以达到几千或几万小时并落实到实践中去，期待这样的场景早日出现，不仅仅是用户，也是材料研究开发人员的亟盼。24检修方式    磨辊及衬板的检修方式在立式磨选型前可能不会引起用户太多的重视。笔者接触的很多用户，当他们真正要对立式磨的磨辊和衬板进行维护检修时，那些大动干戈、牵一发而动全身的检修作业往往让业主叫苦不迭，悔不当初，他们要花费72h甚至更长的时间才能完成那些繁杂的步骤和繁重的工作，可是便捷的检修方法却只需68h就轻松完成了。25调试服务    调试服务是相当重

24、要的环节。立式磨选型正确、工艺设计完善。还得有一个多方位的调试服务。要充分发挥立式磨主机的生产效率，就必须对整个立式磨系统的各项参数进行合理的调试，而不仅仅是立式磨主机设备这一部分。调试服务的范畴涵盖了工艺、设备、电气及自动化各类专业，将有助于立式磨系统早日达标达产。26售价    不容置疑，设备的售价是用户考虑的重要因素，但不是唯一的因素，片面地、一味地追求低价格是不理性的，应该着重于立式磨的性能价格比来进行取舍。    一般来说，进口立式磨的售价是国产的23倍，笔者想提醒的是，即使是国外的立式磨设备，也不乏结构复杂、性能平平者。3

25、 立式磨系统工程设计    业主通常都非常重视立式磨主机的选型，但是有一个问题却往往被忽视或根本未予以重视，那就是立式磨粉磨系统的工程设计工作。殊不知，立式磨粉磨系统的工程设计是否科学合理，是决定立式磨能否发挥生产效能的一个相当关键的因素。    我们知道，立式磨系统的粉磨过程实际上是风、料、热的平衡过程，若工程设计存在欠缺，必然会影响风、料、热的良性循环，犹如人之因阴阳不调而罹病一样，再好的主机设备陷入一个蹩脚的工程设计当中，那肯定是虎落平阳，无法正常发挥其生产能力。    在立式磨粉磨系统的工程设计中

26、，设计人员常会碰到许多问题。31  配料问题    在配料方式上，立式磨的要求与球磨机的不同，球磨可采用造价低廉的、间歇式下料的失重称或恒速称系统，而立式磨要求喂料必需连续、均匀、稳定、可调，断料或料流时大时小是立式磨的大忌，故以采用电子皮带称为好。32  除铁问题    众所周知，立式磨对进入磨内的金属件较为敏感，所以必须对喂入立式磨的物料进行除铁。    通常在入磨皮带上设计有电磁或永磁除铁器，但是在皮带上料层较厚时，料层下部的铁件可能难以去除，所以若皮带的头轮再选择为磁性滚筒，效

27、果会更佳。    问题是，原料中不仅含有铁件，有些非铁质材料也会混入物料中，如高锰材料或其它合金材料的锤头、篦板的碎块。除铁器对这些非磁性材料无能为力，所以设计人员要在入磨皮带上设置金属探测仪并在物料进入立式磨前设计相应的分料或旁路系统。    理论上来说，这种设计是很合理的，但是也有很多用户的金属探测仪弃之不用形同虚设。究其原因，主要是因为金属探测仪的灵敏度难以控制。灵敏度太低，难以检测到金属件的存在，灵敏度太高，物料中尺寸微小的金属件也会诱发金属探测仪发出信号，从而频繁地引发分料或旁路系统的动作，影响立式磨的稳定运行。所以，加强设

28、备管理措施，防止非磁性材料的金属件混入物料中，以许比金属探测仪的效果更好。33锁风问题    立式磨属风扫类磨机，所以锁风是重要的技术环节。进磨环节的漏风，会降低立式磨的产量。    立式磨的锁风方式基本上有以下三种：    (1)回转锁风    采用回转锁风喂料机，具有锁风和喂料的双重功能，所占高度小，便于设备的工艺布置，但选型要合适，规格过小或喂入物料的粒度过大，会造成回转叶轮的过早磨损，从而产生漏风。    （2）料仓锁风 

29、60;  采用全密封的喂料称或喂料机，与立式磨组成连通的整体，利用其上设置的料仓中的料柱达到锁风的目的。由于采用料柱锁风，所以料仓应设计成称重仓或采取料位在线测定，确保不空仓，这种锁风方式的效果最好，已在钢铁、电力和非金属矿行业广为采用。    (3)三道闸门锁风    由液压装置控制三道闸门的顺序动作，从而达到锁风的目的。由于涉及液压系统，对设备的维护要求较高，维护保养跟不上，三道闸门往往就变成了二道，甚至单道闸门，锁风效果大打折扣。此外，三道闸门有一定的高度。需要占用较大的工艺空间。34供热问题  &

30、#160; 立式磨由于烘干能力强，所以对喂入物料的水分的要求可相应放宽至8l5，只要相应的前段工序的储存、配料、输送环节不产生堵塞。在正常生产时，其烘干热源由窑尾提供300350的废气，但在窑未投产或停产的情况下，无热风提供。所以，立式磨粉磨工艺系统一般都设有手操热风炉或沸腾炉以备不时之需，但这并不是一成不变的设计原则。如果所粉磨物料常年的综合水分不超过34，譬如方解石、高岭土的粉磨，也未必要设计备用热风炉。立式磨在冷态条件下也能发挥良好的生产能力。35外循环问题    笔者曾被业内人士问到，立式磨到底要不要设计外循环系统?澄清这个问题，首先要明白设计外循环的目的

31、是什么?立式磨技术发展初期，是没有外循环这一概念的难磨的或粗的物料全部排出磨腔，靠人力清除，为减轻劳动强度，开始有了外循环的设计。在生产实践中，科研人员发现风机的能耗明显降低了，这是因为磨内物料循环的方式由风力提升变成了机械提升，而机械提升所消耗的动力比风力提升的低得多。所以有意识地让磨内的粗物料排出磨腔进行体外循环，进一步节约能量消耗，是设计外循环系统的核心目的。    但是这个问题也不能一概而论。如果粉磨的是水泥原料或熟料，一定要设计外循环系统。如果粉磨的是原煤，考虑到漏风会带入更多的氧气，从安全角度出发，一般不设计外循环系统。  

32、0; 接下来的问题是，外循环提升机的输送能力到底要选用多大合适呢?这也是笔者常被问及的问题。理论上来说，达到立式磨产量的3040也就够了。但是在生产实践中，立式磨因某种原因不正常时往往会排出大量的物料，令提升机来不及提升而堵死，清理大量物料的劳动强度相当大，作业环境也比较恶劣。所以外循环提升机的输送能力建议按立式磨产量的6080匹配比较合理，这一设计经验是相当重要的。    在我国的水泥行业，对提升机这类小型电机的电流一般不进行监测，但是立式磨外循环提升机可能是制约立式磨连续运行的重要环节，所以电气自动化设计人员应该将其电流信号送至中控室进行集中监控。36风机问题

33、    立式磨出口的含尘浓度高达500550gm3，对于二级收尘系统而言，经过一级旋风收尘器处理后的气流中的含尘浓度仍然高达5055 gm3，所以风机的叶轮应具备抗磨的特性。对于单级收尘系统而言，由于风机处理的气流的含尘浓度只有50mgm3，所以风机的使用寿命可长达两年之久。    风机的风量、风压及功率校核也是非常重要的，尤其要注意根据所处理气流的工况温度及风机使用地的海拔高度对风机参数进行计算修正。风机厂标配的电机功率往往偏大，可按其轴功率适当调小装机功率。风压的选择一定要考虑到实际应用的工况条件。某企业自配立式磨主风机，认为7 800Pa的风压绰绰有余，结果导致立式磨不能达到生产能力，后经更换为9 500Pa风压的风机，立式磨生产能力超过了设计指标。3、7收尘问题    在独立的立式磨粉磨系统中，单级收尘的工艺流程已成为立式磨粉磨系统标准的工艺流程。由于我国收尘技术的发展，高浓度的气箱脉冲袋式收尘器已完全能够处理入口