水泥辊压机、球磨机与立磨的粉磨原理分析、市场占比及发展趋势
水泥,混凝土 唐山冀东装备工程股份有限公司 2024-06-19
水泥立磨在粉磨过程中结合碾压和磋磨，实现高效节能，已成为节能减排的首选，市场份额逐年增长。国际上，新建水泥粉磨项目中立磨选用率已达85%，预计2025年超过90%。国内水泥立磨市场虽小，但增长迅速，尤其在冀东装备和华新水泥等企业中占据较大份额。与球磨机和辊压机相比，立磨在粉磨原理、能耗、噪音和产品性能上具有优势，未来将更广泛应用于水泥粉磨，推动行业向集约型、环保型发展。
在我国经济步入新常态下，社会固定资产投资、房地产投资增速明显放缓，供给端受能耗、环保、质量、安全等国家强制性标准，国家、用户的需求开始从重“量”向提“质”和降“能”的理性转移，将带来更多的技术创新方面的投入和爆发。
水泥为高能耗产业，在生产过程中需要消耗大量的能量，水泥粉磨电耗约占水泥生产过程中总电耗的三分之一。随着国家对于节能减排要求的日趋严格，水泥粉磨系统将是实施节能降耗重要环节。
立磨作为一种高效节能粉磨装备，因其优异的性能，是节能减排、环境保护的首选粉磨装备。目前，水泥立磨终粉磨技术已经高度成熟，运行结果充分证明了该技术具有显著的节能效果和优良的产品性能。水泥立磨终作为理想的水泥粉磨装备必将快速取代球磨技术，成为水泥粉磨工艺的主力军。
随着水泥立磨终粉磨技术的进步，水泥立磨系统在性能指标、投资费用、可靠性和运转率以及对其水泥性能灵活方便的调控等诸多方面均有不断的改进和逐渐完善。表现出其高效、经济、节能、环保、性能可靠的优点，受到广大用户的欢迎，市场占有率逐年上升。
国际新建水泥粉磨市场：高长明在《国内外水泥立磨的应用历史、现状与发展》中的数据，世界（除中国大陆外）新建水泥项目水泥粉磨系统中立磨的选用率，由2000年的15%提升到了2005年的45%。到2015年水泥立磨的选用率继续上达到70%。据不完全统计，2022年达到了85%，预计2025年达到90%以上。
国际存量水泥粉磨项目：据德国温斯顿（OneStone）咨询公司的报告，2015年全球（除中国大陆外），投入生产的约有2610台套水泥粉磨系统，其中共有水泥立磨538台，约占当年水泥总产量的23%（4.14亿吨）。据不完全统计，到2022年水泥立磨的占有率达到34%。预计2025年达到40%以上（得益于落后产能的淘汰及新建产能占比的增加）。
国内存量市场占比：据业内消息《2019年水泥行业结构调整报告》，截至2019年全国用于生产通用水泥的水泥厂1047家企业、有2570台（套）水泥粉磨设备，用于生产通用水泥的独立粉磨站有2188家、2960台（套）水泥粉磨设备，合计生产通用水泥的企业有3235家企业、粉磨设备5530台（套）；与2018年相比增加68台，主要是有些企业将水泥窑淘汰后改为独立粉磨站所致。
据不完全统计，截至2022年全国有59家企业使用水泥立磨，共计96台，其中金隅冀东水泥25台、华新水泥26台，两家企业水泥立磨合计数占全国水泥立磨总数近五成（达到53.13%）。水泥立磨终粉磨系统数量占全部粉磨设备的1.74%。其中，冀东装备工程股份有公司水泥立磨在内外部市场贡献了37台，占国内水泥立磨市场的38.54%，在水泥立磨终粉磨磨上，已取得了绝对的市场优势。
在我国“新常态”的经济发展形势和“双碳”战略的引领下，水泥粉磨作为传统的高能耗行业，各水泥企业面临着越来越大的节能减排压力。水泥立磨终粉磨系统具有高效、经济、节能、环保、性能可靠的技术特性，水泥立磨将会在我国水泥工业的技术升级中得到更广泛的推广应用。
水泥立磨终粉磨的粉磨原理：碾压和磋磨粉磨。
立磨是通过相对运动的磨辊和磨盘装置来粉磨物料的，粉磨过程是物料被旋转的磨盘离心力的作用下进入磨辊和磨盘之间，受到挤压作用并被破碎。与此同时，在重载荷下的单一颗粒将进行空间位置重排，产生的碾压和磋磨作用将进一步提高粉磨效果（磨辊的碾压使物料进行破碎和粉磨；磨盘的旋转磋磨过程使物料的颗粒圆度系数增加，整体呈椭圆形）。增加细粉颗粒含量和物料颗粒的圆度，磨辊与磨盘之间的相对运动也有助于这一作用。 立磨终粉磨的“磋磨”作用使水泥颗粒成椭圆形，圆度系数较高，优于水泥辊压机终粉磨系统（成片状）。这也是立磨终粉磨的产品颗粒级配符合商砼要求的根本原因。
在离心力的作用下向磨盘边缘移动并受到磨辊的碾压，粉碎后的物料从磨盘边缘溢出，同时被来自喷嘴环（风环）高速向上的气流带至与立磨一体的高效选粉机内，粗粉经分离器分选后返回到磨盘上，重新粉磨（磨内循环）；合格的产品则随气流出磨，在收尘器的过滤作用下收集下来。没有被气流带起的粗颗粒物料从风环处沉落，经外循环的斗提机喂入磨内再次粉磨。
由于立磨粉磨过程的碾压和磋磨，产品的粒度分布较为合理，且多为椭圆状的颗粒，能够充分满足商砼对产品性能的要求。同时，立磨自带高效选粉机，可实现“即磨即选”的目的，不会产生过粉磨现象，在节省能耗的同时可有效降低水泥产品的温度，可有效避免因水泥温度增高导致的需水量增加、“假凝”“快凝”、混凝土结构物开裂等不良现象。
球磨机粉磨原理：钢球在磨内是靠冲击和摩擦粉磨
球磨机工作时，圆形筒体进行水平旋转，研磨体在离心力和与筒体内壁的衬板面摩擦力的作用下，随筒体一起回转，并被带到一定高度，在重力作用下自由下落，研磨体像抛射体一样，冲击底部的物料把物料击碎。这种研磨体上升、下落的循环运动是周而复始的。
在磨机旋转的过程中，研磨体还产生滑动和滚动，在研磨体、衬板与物料之间发生研磨作用，使物料磨细。由于进、出料端的料面差、研磨体下落时冲击物料产生轴向推力、磨内气流运动均能帮助物料流动。物料由进料端缓慢地流向出料端，完成粉磨作业。
由于球磨在粉磨过程中筒体的旋转，研磨体周而复始的抛射、冲击和摩擦粉磨物料，粉磨出的物料颗粒级配和圆度系数较高，但同时也会产生研磨体的自身的相互作用，这个作用过程会产生能量损失、物料过粉磨、温度升高、噪音升高等问题。这也是球磨机能耗较高、水泥温度高、噪音大的根本原因。
辊压机粉磨原理为：挤压料饼粉磨。
辊压机是料床粉磨原理设计而成，其主要特征是：高压、满速、满料、料床粉碎。辊压机由两个相向同步转动的挤压辊组成，其粉磨过程是在两磨辊的转动作用下，物料被带入两辊之间，首先是较大的颗粒被挤压粉碎，随着物料向下移动，受压愈大，料层密度不断增大，较小颗粒也得到粉碎，直至两辊间的最窄处。变成密实的料饼从机下排出。辊压机因其“挤压粉碎”的原理，导致其排出的物料产生“料饼”不易分散，影响后续选粉机的选粉效率，在其粉磨过程中需要配合“打散机或V型选粉机”来把物料进行分散。
立磨和辊压机的粉磨过程有以下几个区别：
1．辊压机对物料施加的压力主要为正压力，立磨除施加正压力外，还伴随有磋磨作用，这不仅可增加细颗粒含量，还可以改善颗粒级配和圆度系数，而辊压机只有挤压力，颗粒形状成片状，圆度系数较低，标准稠度需水量增加，降低水泥强度并影响水泥的其他性能，这也是辊压机终粉磨水泥不能推广的最根本原因；
2．立磨对物料挤压进行了双向限制，而辊压机则采用三向限制(磨辊两侧装有挡板和料压)，而且挤压力相对较高。因此辊压机粉磨能量利用率相对较高；
3．在立磨系统中物料可在磨盘上多次受压，并可通过内部循环重新回落到磨盘上粉磨，直至颗粒粉磨成水泥成品被选粉机分选，分选后由袋式收尘器收集；而辊压机中物料仅通过磨辊挤压一次。产品的细粉颗粒含量较低，大多集中在20～70 μm间，颗粒圆度系数一般小于50%，水泥水化表现出凝结时间长，需水量大及强度低等特性。因此辊压机需要通过外部提升机进行多次循环粉磨，达到一定细度后与球磨机相配合来矫正颗粒圆度系数，俗称“整形”。
1．立磨采用料床碾压和磋磨原理粉磨物料，粒度分布和圆度系数较为合理，能耗低，粉磨系统的电耗比辊压机+球磨组成的联合粉磨系统低10%~20%；
2．立磨粉磨本体配有高效选粉机，采用“即磨即选”的形式，没有过粉磨、水泥温度高的现象；
3．立磨可实现“无球化”粉磨过程，在工作中没有钢球相互碰撞、撞击衬板的金属撞击，因此噪音小，比球磨机低20~25dB；
4．立磨外循环的物料比较松散，而辊压机挤压料饼需要配套打散设备进行两次分选。
由此可见，先进、经济、实用的的水泥立磨终粉磨系统必将会取代传统的球磨系统，成为水泥粉磨的主力军，为实现水泥粉磨节能降耗做出巨大的贡献。
目前，水泥立磨终粉磨装备已经得到长足发展，不断增加技术积累，提升装备的适应性和可靠性，脱离同质化的同时，向以质量提高增效代替数量增长增效的国际化经营方向发展，全面提升高端水泥制造工艺水平，全面提高经济效益、环保效益。集约型、环保型的绿色水泥制造是水泥立磨的必然发展趋势。
国内水泥专家的观点：2009年4月中国水泥网主办的“2009中国水泥粉磨技术高峰论坛（南京）”会议上，中国水泥网高级顾问、中国水泥届资深专家高长明专家提出，水泥粉磨“无球时代”即将到来，“水泥生产无球化”，必然是水泥行业发展的趋势。使用立磨粉磨水泥是未来的发展方向。
国际水泥界的观点：2009年9月在德国杜尔塞举办了第六届国际水泥大会，国际水泥界专家共同总结出会议结论：经过长期研究和实践证明：立磨水泥完全能够满足各项工程要求！立磨是一种先进、经济、适用的粉磨装备，水泥制造企业无球化时代已经到来！
立磨具有粉磨效率高、电耗低、物料适应性强、产品细度易于调节、设备工艺流程简单、占地面积小、噪音低、扬尘小、使用维护简便、运行费用低、耐磨材料消耗少、产品性能优越等优点，发展空间广阔，有条件作为国家节能减排、淘汰落后产能布局的排头兵。立磨取代球磨成为市场主流只是时间问题。
近年来，冀东装备工程股份有限公司的水泥立磨技术在不断研发、升级下，性能指标已经达到国际先进水平。公司在技术创新、产品质量和客户服务等方面都保持着行业领先地位。
作为中国一流的水泥装备综合服务商，冀东装备将高端化、专业化、定制化、智能化、大型化、品牌化、多元化作为发展理念，致力于推出集约型、环保型的新型高效节能立磨装备。打造环境友好、资源节约的绿色水泥装备制造和低碳产业发展之路。
原标题：水泥辊压机、球磨机与立磨的粉磨原理分析、市场占比及发展趋势
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