立磨

在新型干法水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用

2023年2月6日概述

立磨亦即輥式立磨，是一種比球磨機節(jié)能的粉磨設(shè)備。具有粉磨效率高、電耗低、入磨物料粒度大、產(chǎn)品細度易于調(diào)節(jié)、設(shè)備工藝流程簡單、占地面積小、噪聲低、揚塵小、使用維護簡單、運行費用低、耐磨材料少等諸多優(yōu)點。又因其對粉磨物料具有廣泛的適應(yīng)性，立式磨已被廣泛應(yīng)用于建材、冶金、輕工、化工、火力發(fā)電等行業(yè)。如水泥廠的生料粉磨，煉鐵廠、水泥廠和火力發(fā)電廠的煤粉制備，火力發(fā)電廠的石灰石粉制備，非礦行業(yè)的葉臘石粉制備、石膏粉制備、滑石粉制備和高嶺土粉制備，化工行業(yè)的有機硅粉制備等等。

粉磨機理

立磨作為一種新型節(jié)能粉磨設(shè)備，其工作原理是：電動機驅(qū)動減速機帶動磨盤轉(zhuǎn)動，需粉磨的物料由鎖風(fēng)喂料設(shè)備送入旋轉(zhuǎn)的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨輥道。在磨輥壓力的作用下，物料受到擠壓、研磨和剪切作用而被粉碎。同時，熱風(fēng)從圍繞磨盤的風(fēng)環(huán)高速均勻向上噴出，粉磨后的物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流吹起，一方面把粒度較粗的物料吹回磨盤重新粉磨，另一方面對懸浮物料進行烘干，細粉則由熱風(fēng)帶入分離器進行分級，合格的細粉隨同氣流出磨，由收塵設(shè)備收集下來即為產(chǎn)品，不合格的粗粉在分離器葉片作用下重新落至磨盤，與新喂入的物料一起重新粉磨，如此循環(huán)，完成粉磨作業(yè)全過程。

立磨運行具有以下主要特點：

磨輥作用在物料上的研磨壓力易于調(diào)節(jié)，確保物料及設(shè)備受力均勻。合格的細粉可及時地分選出來，無過粉磨現(xiàn)象。立式磨本體實現(xiàn)低噪音運行。集破碎、粉磨、烘干、分級、輸送五種工序與一體。

由于立式磨結(jié)構(gòu)及粉磨方式合理，使立式磨的粉磨效率比球磨機高。

結(jié)構(gòu)特征立磨的主要組成部分傳動裝置碾磨裝置加壓裝置限位裝置分離裝置磨輥裝置殼體和機架傳動裝置

立式磨的傳動裝置由主電機、聯(lián)軸器、減速機三部分組成，安裝在磨機下部，既要帶動磨盤傳動，還要承受磨盤、物料、磨輥的重量以及加壓裝置施加的碾磨壓力，是立式磨中最重要的部件之一。潤滑系統(tǒng)采用獨立的油站，并有油壓、油溫的自動保護系統(tǒng)，使全套裝置工作安全可靠。該型式的減速機具有體積小、重量輕、減速比大、傳動效率高等優(yōu)點。

碾磨裝置

磨盤和磨輥是重要的研磨部件，它的形狀設(shè)計必須使被粉磨的物料在磨盤上形成厚度均勻穩(wěn)定的料床，因此合理的磨盤形狀配以相適應(yīng)的磨輥，對于穩(wěn)定料層、提高粉磨效率、減少研磨消耗有著極為重要的作用。通過大量的調(diào)研和類比，我們采用盤形的磨盤形狀和錐形輥套，輥套為對稱結(jié)構(gòu)。磨盤周邊有可以調(diào)節(jié)料層厚度的擋料圈。加壓裝置

采用液壓自動或手動控制系統(tǒng)來施加及控制其對物料的作用力，可以根據(jù)物料易磨性的變化而自動地調(diào)整壓力，因而使磨機經(jīng)常保持在最經(jīng)濟條件下運行，這樣，既可以減少無用功的消耗，又能使輥套、襯板的壽命得到延長。同時，由于蓄能器的緩沖作用，使液壓缸施加壓力具有較大的彈性，又可自動調(diào)節(jié)，當(dāng)遇到大而堅硬的雜物時，磨輥可以跳起，從而避免粉磨部件及傳動裝置因承受過大荷載而損壞。

限位裝置

立式磨獨特的限位裝置可以使磨機輕載啟動，磨輥和磨盤之間的間隙可調(diào)，這樣既能保持穩(wěn)定的料層厚度，提高粉磨效率，又能保證在斷料等不正常情況下磨輥和磨盤不直接接觸，避免磨機振動，對減速機起到保護作用。

分離裝置

組合式分離器設(shè)計為機械傳動、轉(zhuǎn)速可調(diào)的動靜態(tài)分離器，該分離器通過錐形轉(zhuǎn)子高速回轉(zhuǎn)，葉片與粗顆粒撞擊，給物料以較大的圓周速度，產(chǎn)生較大的離心力，使其進行分離，細顆粒可通過分離器葉片之間間隙出磨，由收塵器進行收集。該分離器分級效率高，調(diào)節(jié)余地大。

磨輥裝置

磨輥的裝置是采用一對調(diào)心滾子軸承，設(shè)計時對軸承作等壽命計算，軸承密封腔延伸到機殼外，不與含塵氣體接觸，所以只用簡單的填料密封就能磨輥軸承不進灰。磨輥設(shè)計為斜面安裝，楔形環(huán)壓緊，更換輥套十分方便。

殼體及機架

立式磨的殼體分為上殼體、下殼體和機架部分，每部分均采用螺栓連接，下殼體焊接在機架和連接梁上。

自動控制

自動控制系統(tǒng)保障立磨及其系統(tǒng)各設(shè)備正常工作，它對系統(tǒng)的工藝參數(shù)和設(shè)備參數(shù)進行測量。利用PLC對參數(shù)的測量值進行整理和分析，對超出正常值的參數(shù)進行報警和故障停機等處理，PLC還根據(jù)設(shè)備和工藝要求對各個電機進行順序控制。

新線生料立磨具有如下獨特性能：

能自動抬輥和落輥，可實現(xiàn)空載起動。磨輥軸承采用稀油循環(huán)方式，保證軸承在較低溫度下工作，同時使?jié)櫥偷馁|(zhì)量和純潔度得到控制，有利于延長軸承的使用壽命。限位結(jié)構(gòu)的設(shè)置，使磨輥和磨盤之間保持一定距離，避免金屬間摩擦與碰撞，增加了安全性。借助翻輥裝置可將磨輥翻出磨外，便于檢修；液壓工作壓力低，磨機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減少漏油故障，提高安全性，便于操作管理；加壓裝置的液壓裝置配置合理，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好；組合式分離器選粉效率高。磨機的主要監(jiān)測點立磨減速機潤滑油壓和油溫減速機軸瓦溫度

磨機振動

磨輥軸承溫度

加壓油缸位置信號

立磨減速機潤滑油壓和油溫

這是立磨主電機啟動的先決條件之一，當(dāng)油壓低于下限值時，PLC將自動將輔助油泵啟動，如果油壓降到停機值，PLC就發(fā)出停機指令將主電機停下以免造成更大的設(shè)備故障，當(dāng)油溫大于報警值時，PLC將打開冷卻水閥。

減速機軸瓦溫度

這是立磨減速機的一個重要參數(shù)。潤滑不好或負載過大以及不正常的工作狀態(tài)都會造成軸瓦溫度的升高，如果軸瓦溫度大于70℃就要立即停機。

磨機振動

當(dāng)磨機工作狀態(tài)異常時或喂進了較大的金屬物時都會使磨機劇烈的振動，這種振動會對減速機及立磨本身造成危害，因此，當(dāng)振動值大于一定值時就要立刻停機。

磨輥軸承溫度

該溫度測的是磨輥軸承的潤滑油的溫度，設(shè)備的異常運行，磨內(nèi)熱風(fēng)溫度過高或缺少潤滑油都會使磨輥軸承溫度上升，PLC對該溫度是先報警，如溫度繼續(xù)上升就停機。

加壓油缸位置信號

這是數(shù)字信號，分上、下限，當(dāng)磨盤上料層變簿或空磨時，下限位開關(guān)發(fā)出信號，當(dāng)正常抬輥時或處理異常情況需要抬輥到達上限時限位開關(guān)發(fā)出信號。PLC立刻停止抬輥，否則，會造成事故。

技術(shù)參數(shù)磨盤中徑3.6m磨機產(chǎn)量(設(shè)計）>170t/h入磨物料粒度<８０mm入磨物料水分<6%產(chǎn)品細度12%產(chǎn)品水分<0.5%主電機功率1800Kw入磨風(fēng)溫<190℃出磨風(fēng)溫90℃出磨風(fēng)量230000磨機差壓8000Pa設(shè)備重量289T一、立式生料磨系統(tǒng)工藝流程圖1.配料庫底皮帶機

2.除鐵器

3.金屬探測器

4.三通閥

5.皮帶機

6.鎖風(fēng)喂料機

7.立式磨

8.外循環(huán)提升機

9.旋風(fēng)收塵器

10.分格輪

11.空氣輸送斜槽

12.生料入庫提升機

13.立磨系統(tǒng)風(fēng)機

14.循環(huán)風(fēng)閥

15.熱風(fēng)閥

16.冷風(fēng)閥

17.旁路風(fēng)閥

18.窯尾高溫風(fēng)機

19.電收塵器

20.尾排風(fēng)機

配料庫底由電子皮帶秤配料落到皮帶機，經(jīng)除鐵器除鐵后，再經(jīng)金屬探測器檢測，若檢測到有較大的金屬，三通閥將該部分物料剔除，無大塊金屬的物料由皮帶機送入鎖風(fēng)喂料機再入立式磨進行烘干粉磨。由窯尾高溫風(fēng)機排出的廢氣，在立磨系統(tǒng)風(fēng)機及尾排風(fēng)機的抽吸下，一部分與循環(huán)風(fēng)混合進入立式磨，在與被立式磨粉磨的物料進行熱交換后，帶起物料經(jīng)立式磨分離器進行分選，細度不合格的物料重新落到磨盤上進行粉磨，合格的物料隨氣流進入旋風(fēng)收塵器，90%以上的粉塵被收集下來，經(jīng)過分格輪卸入空氣輸送斜槽再由提升機送入生料均化庫。出旋風(fēng)收塵器的氣體一部分循環(huán)入磨，另一部分與窯尾高溫風(fēng)機出口旁路的一部分廢氣混合進入電收塵器進一步除塵，由尾排風(fēng)機排入大氣。

從立式磨風(fēng)環(huán)處落下的物料通過外循環(huán)提升機提升到皮帶機上，重新喂入磨內(nèi)進行粉磨。出磨風(fēng)溫及循環(huán)風(fēng)量通過冷風(fēng)閥、熱風(fēng)閥、循環(huán)風(fēng)閥、旁路風(fēng)閥進行調(diào)節(jié)。

二、立式煤磨系統(tǒng)工藝流程圖

粉磨理論穩(wěn)定的料層物料平衡風(fēng)量與風(fēng)溫穩(wěn)定的料層

立式磨采用料床粉磨，因此穩(wěn)定的料層對立式磨的安全運行至關(guān)重要。在正常情況下，磨內(nèi)的料層厚度大約40～60mm，此時磨機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，磨音柔和，外循環(huán)料量基本保持不變，若無外循環(huán)，則排渣口只排出鐵塊、矸石等小雜物。料層太薄，磨機震動大；料層太厚，磨機負荷大而粉磨效率降低，嚴重時也會造成劇烈震動。

物料平衡

從物料平衡的角度分析問題能夠有效地指導(dǎo)立式磨的操作。在立式磨的運行過程中，喂料量、粉磨能力、氣流輸送量（成品量）、排渣量或外循環(huán)量應(yīng)處于平衡狀態(tài)。在喂料量一定的情況下，如果粉磨能力不足則會造成大量的吐渣，并且吐渣越來越多，此時應(yīng)適當(dāng)增加高壓油站的工作壓力，以增強粉磨能力或適當(dāng)減少喂料量；反之，粉磨能力過強，則料層逐漸減薄最終引起磨機震動，此時應(yīng)適當(dāng)減少高壓油站的工作壓力或增加喂料量。另一種情況是，如果粉磨能力合適而氣流輸送能力不足，同樣會造成大量吐渣，但其中的細粉含量較大，此時應(yīng)加大風(fēng)量、增強輸送能力。因此，在立式磨的操作過程中，運用物料平衡原理預(yù)先發(fā)現(xiàn)立式磨運行中的問題，從而采取相應(yīng)的措施，防止不必要的停機。風(fēng)量與風(fēng)溫

立式磨采用負壓操作，其物料輸送、分級、烘干均需大量的熱風(fēng)。風(fēng)量首先應(yīng)能滿足輸送物料的要求，風(fēng)量過小會造成大量合格細粉不能被及時輸送出去；風(fēng)量過大不僅造成浪費，還會造成產(chǎn)品跑粗。風(fēng)溫高低應(yīng)根據(jù)入磨物料水分大小來決定。水分大應(yīng)提高風(fēng)溫，水分小則降低風(fēng)溫，但入磨風(fēng)溫應(yīng)≤350℃。另外，為防止水泥生料磨袋收塵器結(jié)露，應(yīng)控制出磨風(fēng)溫在80～100℃范圍內(nèi)。

影響立磨性能的幾個因數(shù)研磨壓力喂料量氣流量選粉機轉(zhuǎn)速磨輥和磨盤的磨損進口溫度擋料圈高度等因素有關(guān)。研磨壓力

研磨壓力的大小可影響到立磨的產(chǎn)量和運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定，因此，液壓系統(tǒng)正常與否也是非常關(guān)鍵的。液壓系統(tǒng)有液壓泵站和４個液壓缸，每個液壓缸都裝有蓄壓器，蓄壓器內(nèi)充有氮氣，其作用是利用氣體大于液體的壓縮比吸收磨機工作中產(chǎn)生的震動沖擊，使磨機及液壓系統(tǒng)處于平穩(wěn)。４個蓄壓器的壓力基本相等，否則會影響磨機的正常運行。４個磨輥通過輥軸和拉伸桿與各自的液壓缸相連，當(dāng)泵站工作時，可產(chǎn)生研磨壓力還可抬高磨輥。研磨壓力與產(chǎn)量有直接關(guān)系，壓力大，研磨作用增強，產(chǎn)量高；反之則產(chǎn)量低。但研磨壓力不宜過大，否則會增加主電動機負荷，增加無用功，同時還可使振動加劇。研磨壓力與蓄壓器壓力的大也有關(guān)，一般蓄壓器保持在研磨壓力的1/2較好。喂料料層厚度及振動的控制影響喂料量的因素很多，主要有喂料粒度、水分、氣體流量、溫度、物料易磨性、研磨壓力等。喂料量可用差壓來控制，差壓是氣體在磨內(nèi)的壓損，差壓過大表明磨內(nèi)循環(huán)大，磨機將不穩(wěn)定；反之,喂料量小，可增加喂料量。振動是磨機運行是否正常的最直觀反映，測量裝置安裝在磨機底座，振動過大則會自動跳停，正常值為1～3mm/s，報警值為4mm/s，超過6mm/s則自動抬高磨輥，超過8mm/s則磨機立即跳停，以免磨機受損。引起振動加劇的原因有喂料過多或過少、研磨壓力過大、料層過薄、差壓過大和金屬異物等。

料層厚度主要由喂料量、研磨壓力、入口溫度決定。料層過厚，磨機功率將增高，不利于粉磨；料層太薄，振動加劇。穩(wěn)定料層厚度減少磨機振動通過控制噴水量。擋料圈高度

擋料圈的高度決定磨盤料層的厚度，擋料圈越高，料層越厚，若料層過厚，會增加磨機功率，但并不能提高粉磨效率，反而會降低生產(chǎn)能力，擋料圈過低，從噴口處漏出的物料必然過多，外循環(huán)增加，磨機振動也增加。在喂料量和研磨壓力一定時，料層厚度主要靠擋料圈高度來調(diào)整。因此，當(dāng)料圈的高度要在試生產(chǎn)期間進行摸索。出磨氣體溫度和噴水量

出磨氣溫是可以變化的，主要看出磨產(chǎn)品的水分能否保證≤0.5％。立磨的出磨溫度控制在85～95℃。出磨溫度主要由入口溫度和噴水量來調(diào)節(jié)控制。噴水量的作用是穩(wěn)定磨盤料層和控制磨振。噴水量過多會形成料餅料層變厚使磨內(nèi)通風(fēng)變化，導(dǎo)致磨內(nèi)工況惡化；噴水量過少，料層不穩(wěn)，振動將加劇。噴水量可根據(jù)產(chǎn)量需要調(diào)節(jié)，當(dāng)喂料量和風(fēng)溫風(fēng)量一定時，噴水量可穩(wěn)定在最低量。出磨溫度高是由入口溫度高或是噴水量少；反之，是由入口溫度低或是噴水量多。正?？刂疲喝肟跍囟?80～220℃出磨溫度85～95℃

噴水量控制3--5m3/h投料量185～200t/h循環(huán)風(fēng)機的控制立磨產(chǎn)量與風(fēng)量（風(fēng)門控制）有關(guān)，風(fēng)量小，回料大磨內(nèi)刮料層料多易損密封同時影響系統(tǒng)通風(fēng)，料層厚，磨機振動大，容易出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象；