卧辊磨的结构和性能简介

水泥 2008-08-26

　　一、概述

　　球磨机从诞生到现在的一百多年里，以其稳定的产品性能、简单的工艺布置而在工业生产的粉磨领域中作为最主要设备得到了广泛的使用；但球磨机也因为极低的能量利用率而长期困扰着人们。尽管进行了不断的改进，但因为没有能在粉磨机理上突破，使得球磨机的高耗能、高噪声的状况一直未有根本的改变。

　　随着现代粉磨理论的发展，利用料床挤压粉碎原理进行粉磨作业的粉磨设备也随之产生了。辊压机、立式磨和上世纪八十年代末出现的卧式辊磨，就是以料床挤压粉碎作为理论基础的粉磨设备。

　　卧辊磨是基于料床粉碎工作原理，巧妙地结合了球磨机和辊压机的主要优点，利用中等的挤压力在中等的辊面线速度下，使物料一次喂入到设备内而实现多次挤压粉磨，避免了立磨和辊压机存在的工艺问题，找到了较立磨和辊压机更能充分发挥节能潜力的新途径。它适用于粉磨水泥熟料、矿渣、粉煤灰、石灰石等物料，既可作为预粉磨设备，也可作为终粉磨设备。

　　世界上第一台正式进入工业应用的卧辊磨是由法国机械设备集团(FCB)研制，称为HOROMILL，于1993年在意大利的Buzzi水泥厂投入使用以来，就因为其一系列的优点，如比球磨机节电35%以上、低噪声、低磨耗、低故障率、占地面积小、对生产和市场的高适应性以及操作维护简单、方便等优点而备受关注。目前世界各地已有十多个国家的近二十家水泥企业在使用，我国也已有两家水泥企业使用了该设备，使用效果良好。但HOROMILL也和很多进口设备一样，因其昂贵的设备、高价的配件及漫长的供应周期，使得它在世界范围内没有能够得到广泛推广，尤其是在我国最近几年内几乎没有销售业绩。江苏科行环境工程技术有限公司从国内市场的需求出发，为发展民族装备制造能力，打破国外设备制造业对我国的技术垄断，以武汉理工大学、清华大学和盐城工学院等高等院校为技术依托单位，历时三年，开发出了具有自主知识产权的KHM系列卧辊磨，在结构上更趋合理，更便于使用和维护，而在价格上与国外同类设备相比下降幅度达40%左右。

　　二、结构简介

　　卧辊磨由一个被支撑的回转筒体3、在筒体内对物料挤压的压辊5、传动装置1、平衡加压装置6、支承装置4、液压与润滑系统7以及测控系统组成。筒体在传动装置拖动下以超临界转速运转，其内侧装有耐磨衬板；压辊横卧在筒体内，其两端穿过筒体的进、出料端盖，凭借液压缸拉力向衬板上的物料施压，并在磨擦力作用下随筒体以相同线速度转动。卧辊磨内分喂料区、粉磨区和卸料区三部分。

　　物料通过进料端盖板上的进料口进入磨机筒体内的喂料区，在离心力的作用下迅速贴附于筒体内壁跟随筒体一起转动，到特定位置时，被设置在筒体内的刮料板刮下，落到下方的导料板表面，经导料板（导料板与筒体轴向成一定的角度且可调）的作用进入筒体的粉磨区，在辊子与筒体间形成的咬入带内被咬入而形成料床；由于磨擦力的作用，加压的辊子被料床带动旋转；在咬入带内的物料开始被压实、少量破碎、最终通过辊子与筒体内壁间的最小间隙处而被大量粉碎，完成了第一次挤压。经挤压的物料仍然紧贴内壁随筒体一起旋转，再次转到特定位置时，又被刮料板刮下。由于导料板的轴向推进作用，物料沿筒体轴线前进一段距离后，再次进入辊子轴向的粉磨区被咬入、压实、粉碎……，上述挤压过程重复进行。当物料离开粉磨区时，已受压多次，其受压的次数可通过调整导料板的导料角度来实现。物料在筒体内始终按一定的轴向速度前进，离开粉磨区的物料进入卸料区经出料装置排出磨外。由此，实现了一次通过，多次粉磨。

　　三、性能特点

　　1、能耗低

　　通过国内外的使用实践来看，卧辊磨的单位产品能耗是目前所有粉磨设备中最低的。下面是两个厂家同种物料采用不同的粉磨设备的对比情况：
　　序号厂家系  统  电  耗（kwh/t）备注
　　卧辊磨辊压机+球磨机球磨机+选粉机水泥
　　比表350m2/kg
　　1 牡丹江 25   42
　　2 墨西哥 23．5 33
　　2、产质量稳定，影响产量和质量的困素少：
　　1）磨内通风：磨内通风量小，只要保持微负压，防止粉尘外泄。
　　2）辊面磨损：在辊面磨损在允许范围内，磨机产量是恒定的。
　　3）对物料的适应性强：如对流动性特大的粉煤灰超细粉磨时，球磨、立磨、挤压机等，都比不上卧辊磨。
　　4）极好的工艺稳定性和优异的终产品质量：运行过程中不会出现诸如篦板堵塞等现象。
　　3、磨耗低、无研磨体、易损件少。
　　4、占地面积小、土建投资少、施工周期短。
　　5、噪声小、不需防噪声投资。
　　6、运转平稳、事故少、性能可靠。
　　7、物料温升幅度很小，更不需要喷水，一般也不要助磨剂。
　　8、系统流程简单，也有助于提高设备运转率。
　　9、粉尘排放低。
　　10、工艺灵活：同一台设备可根据市场情况生产不同种物料，仅需十分钟时间就可实现两种物料的转换

　　四、卧辊磨和立磨、辊压机的比较

　　（一）主要参数

　　卧辊磨、立磨和辊压机一样，都是基于料床粉磨原理的粉磨设备，与球磨机相比，它们都具有能量有效利用率高、能耗低、结构紧凑、占地面积小的优势，但它们又有自己各自不同的特点：

　　1、咬入角的比较

　　以料床粉磨机理工作的设备都有一个很重要的参数，即咬入角。咬入角也叫拉入角或钳角，用物料颗粒与两个与之相接触的挤压面的切线的夹角表示。如表1所示。辊压机、立磨、卧辊磨咬入角取决于几何要素和物料特性。辊压机的咬入角一般为6°。立磨的物料咬入角取决于辊子和盘的断面形状，圆柱辊和平盘的咬入角一般只有12°，卧辊磨压辊和筒体衬板咬入角比较大，为压辊外径D与筒体内径Φ比值的函数，已有卧辊磨的D/Φ为1/3—1/2，对应的咬入角约为18°--24°。当Φ无穷大即D/Φ趋近于O时，对应的咬入角为12°，等同于立磨。料层厚度与咬入角和辊子的直径成正比，即：咬入角越大，辊径越大，料层的厚度也越大。由于卧辊磨的咬入角最大，带料能力最强，因此，其料床比辊压机和立磨的料床厚，稳定性就更好。如法国奎亚斯（Cruas）水泥厂的辊压机用于终粉磨时,辊子的直径为800mm,料层厚度为8～10mm；意大利特利诺粉磨车间的卧辊磨辊子直径和该辊压机的相同，也是800mm，但其料层厚度却是22～27mm。

　　2、粉磨压力的比较

　　辊压机在高压力下运行,设备构件负荷大,物料压成料饼又须耗费能量打散。立磨一般较低压力下工作，其操作安全可靠，而且也不会因压成料饼而影响粉磨效率；但物料在磨内进行选粉，物料循环量高，靠气力输送也消耗掉一定能量。卧辊磨的工作压力介于立磨和辊压机之间，兼具二者的优点可以获得较高的节能效果，不仅电耗低，且金属磨耗也低。

　　3、运行的平稳性

　　应该说，这三种设备对粉磨物料中的硬质的大块料都比较敏感，同时在喂料不稳时都极易产生振动。KHM型卧辊磨的优势在于其料床的稳定性较好，而且其独特的结构为解决和控制振动提供了有效的方法：
　　1）同步装置解决了在料层不稳时仍能保持压辊的水平，这对保证压辊的使用寿命是相当关键的。
　　2）刮料装置采用了防剪销，可有效地防止大块料在刮刀和筒体衬板之间被卡死。

　　（三）经济效益分析

　　1、以牡丹江与日照山水相比较:

　　以年产量80万吨计算，採用HOROMILL3800时，每吨水泥的投资高出25元，系统总投资高出1500万；吨产品节电7度，年节电560多万度，就以目前的工业电价计算，仅此一项每年可少支出近336多万元，四年半时间可收回投资超出部分。如果采用KHM卧辊磨，系统总投资不但不会比辊压+球磨机系统的高，还会略有下降，这样每年的300多万元节电费用将成为纯收益；加上耗材节省，效益就更高。

　　2、矿渣粉磨以杭州紫恒（TRM3131）与德国的Karsdorf（Horomill3800）相比较，几乎没有差别，同样如果采用KHM卧辊磨，则系统总投资也会低于立磨系统。

　　（四）产品质量的比较

　　辊压机和立磨都在水泥的终粉磨上使用过，但实践证明这两种系统生产的水泥粒度分布范围狭窄，水泥需水量较大，如保持稠度相同时，混凝土强度要降低。大家普遍认为立磨生产出来的水泥，在比表相同的情况下，三天强度比球磨机的要低3个MPa。而卧辊磨生产出来的水泥，在使用过程中意外地发现需水量比球磨机生产的水泥略低，后来人们对这两种水泥的颗粒形貌，卧辊磨的产品颗粒比球磨机的更均匀，粒度分布更合理。

　　卧辊磨作为一种全新的粉磨设备，其优越的机械性能和良好的节能效果，正越来越多的受到人们的关注，必将对我国节约环保型社会作出它应有的贡献。

　　参考文献（略）。
　　武汉理工大学　　黄之初
　　江苏科行环境工程技术有限公司陈开明

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