HRM立式磨的技術創(chuàng)新和應用
摘要：本文介紹了HRM立式磨在技術創(chuàng)新方面既有采眾家之長的集成創(chuàng)新，又有隨處可見的自主創(chuàng)新，貫穿于粉磨技術、設計方法和設備結構及控制之中，錘煉出HRM立式磨的優(yōu)異性能。目前該類立式磨在水泥生產(chǎn)、鋼鐵和電力行業(yè)、非金屬礦超細微粉制備方面得到廣泛應用。對各個行業(yè)的節(jié)能降耗呈現(xiàn)明顯的效果，對企業(yè)技術進步起到了積極的推動作用。
2009年11月06日合肥水泥研究設計院、合肥中亞建材裝備有限責任公司承擔的國家“十一五”科技支撐計劃“高強度水泥綠色制造”項目的子項《HRM4800大型生料立式磨粉磨技術的研究及裝備開發(fā)》通過中國建筑材料聯(lián)合會組織的專家鑒定，研制的HRM4800生料立式磨經(jīng)安徽省科學技術情報研究所查新，認為：目前，大于6100mm磨盤外徑，大于2600mm磨輥直徑和462.1t/h生產(chǎn)能力的大型水泥生料立式磨，除本項目外，國內(nèi)尚未見有開發(fā)成功的文獻報道；與會專家認為：“HRM4800生料立式磨整體結構合理、技術先進、控制簡單，易于操作，主要技術經(jīng)濟指標達到國際先進水平。該裝備可替代進口，滿足5000t/d級水泥熟料生產(chǎn)線配套要求，對我國水泥工業(yè)結構調(diào)整和節(jié)能減排具有重要作用，經(jīng)濟社會效益顯著?！蔽覀?nèi)〉萌绱藘?yōu)異的成就，得益于國家的科技政策和領導的支持，飽含了技術人員的艱辛探索和不拘一格的科技創(chuàng)新。我們研制的大型生料立式磨已獲合肥市科學技術一等獎、安徽省科學技術二等獎。以下就立式磨的技術創(chuàng)新和應用介紹如下。
1、采眾家之長的集成創(chuàng)新
眾所周知，目前國外的立式磨類型已有十多種，各種類型立式磨磨盤和磨輥的配合方式各有特色，如RM鮑利休斯磨雙對輥與兩條環(huán)形槽的磨盤配合適宜粉磨流動性好、料層不易穩(wěn)定的物料；LM萊歇磨錐輥與平盤配合，能降低磨輥與磨盤的相對運行速度，減少磨損，其磨輥能依靠磨機固有部件翻出磨外，使檢修相當便利；MPS非凡磨輪胎形輥配合盤形碾槽的磨盤，使料層粉磨更合理；ATOX史密斯圓柱磨輥配平盤，結構簡單，易于加工制造……。而我們研制的HRM立式磨則博采眾長，取優(yōu)去劣，采用盤形磨盤、輪胎形磨輥、整體輥套、磨輥單獨加壓并可抬輥或翻出磨外，在選粉機方面采用可調(diào)速的動靜態(tài)分離器。以上的集成創(chuàng)新使得HRM立式磨具有對物料適應性強、運行平穩(wěn)、噪音小、磨損少、電耗低、操作簡單、控制可靠、易于檢修、產(chǎn)品細度調(diào)節(jié)容易等優(yōu)點。
2、隨處可見的自主創(chuàng)新
HRM立式磨的技術創(chuàng)新隨處可見，已申請了多項專利和登記了計算機軟件著作權。
其結構見下圖：
2.1、粉磨技術創(chuàng)新
粉磨的物料由鎖風喂料設備送入旋轉的磨盤中心，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而被粉碎。同時，粉磨后的物料被風環(huán)處的高速氣流吹起，對懸浮物料進行烘干，細粉則由熱風帶入分離器進行分級，合格的細粉由收塵設備收集為產(chǎn)品，不合格的粗粉落至磨盤重新粉磨，如此循環(huán)，完成粉磨作業(yè)全過程，實現(xiàn)物料細碎、烘干、粉磨、選粉一體化運行。
我們采用不同磨盤轉速（或調(diào)速）配合相應的磨輥壓力應對各種物料性能（軟、硬、粗、細、粘）的物料及不同產(chǎn)品（粗、細、超細）的要求，實現(xiàn)磨機平穩(wěn)運行的同時，取得較高的粉磨效率。立式磨的分離器也應對各種性能（軟、硬、粘、輕）的物料及不同產(chǎn)品（粗、細、超細）的要求，進行選粉組合件的分選機理、運行速度、密封等進行創(chuàng)新，滿足各種產(chǎn)品要求，并取得較高的分選效率。
在物料外循環(huán)、氣流循環(huán)、除鐵排渣等流程方面亦創(chuàng)新出適于各種原料、產(chǎn)品、工況的實用工藝流程和控制參數(shù)。
2.2、設計方法創(chuàng)新
我們采用有限元分析法對磨盤盤座、磨輥傳動臂、磨輥軸等主要承載的大型部件進行靜態(tài)載荷下的結構分析與計算，設計出的零件應力分布合理、強度和剛度安全，因此即降低了鑄造和加工的難度及成本，又避免了危險截面出現(xiàn)斷裂的可能性。
2.3、設備結構創(chuàng)新
以HRM4800生料立式磨為例，設備結構和控制創(chuàng)新主要表現(xiàn)為：
2.3.1 擠壓和研磨分區(qū)的磨盤、磨輥組合
采用盤形的磨盤和輪胎形磨輥，設計合理的研磨曲面組合將物料的粉磨分為粗磨和細磨兩個區(qū)域，能有效避免過粉磨，提高粉磨效率，降低電耗，同時可穩(wěn)定料層，能降低或不用磨內(nèi)噴水實現(xiàn)平穩(wěn)運行，降低水耗和熱耗，有利于水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電。
2.3.2 磨輥軸承透蓋延伸到機殼外的密封方式
HRM型立式磨，磨輥的裝置是采用一對調(diào)心滾子軸承，設計時對軸承作等壽命計算，軸承密封腔延伸到機殼外，這種設計使輥軸與透蓋相對運動的部分延伸至磨外，與磨腔內(nèi)的含塵氣體隔離，因此只用簡單的機械密封方式就能保證磨輥軸承不進粉塵。此種新型磨輥密封方式無需密封風機，使磨輥安全可靠運行。詳見下圖：
2.3.3磨輥軸承采用稀油冷卻潤滑方式
磨輥軸承采用稀油強制循環(huán)潤滑冷卻，和原采用油脂或浸油潤滑方式相比，可提高軸承使用壽命2倍以上，詳見上圖。
2.3.4采用整體軸承座和滾動軸承支撐磨輥橫軸的結構
該結構解決了支架的強度及剛度問題，同時提高了加工精度，使復雜的安裝找正問題變得簡單，和原采用的滑動軸承相比，滾動軸承實用壽命大大提高。
2.3.5采用限位開關及機械限位裝置，大型磨輥使用雙液壓缸加壓
HRM型立式磨獨特的限位裝置可以使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，又能保證在斷料或料層破壞等不正常情況下磨輥和磨盤不直接接觸，避免磨機破壞性振動，對磨機、減速機起到保護作用。因此，HRM型立式磨基礎結構簡單，造價低，不需要減震層、隔振溝。小型立磨進料、進出風口可不用軟性連接。對HRM4800大型立磨的磨輥，使用雙液壓油缸加壓，降低了液壓油缸的加工難度，提高了可靠性。
2.3.6先進的高效動-靜態(tài)組合式分離器
在新開發(fā)大型立式磨中分離器，我們采用帶導向葉片的高效動靜態(tài)組合式分離器。研究分析了管磨機使用的O’sepa選粉機、SLS選粉機、Sepol選粉機，根據(jù)立式磨的工況特點，設計了適合立式磨的高效動靜態(tài)組合分離器。該分離器將自由渦流和強制渦流結合在一起，使得分級流場穩(wěn)定、均衡，設備大型化仍能保持分級性能，產(chǎn)品的粒度分布較窄，有利于后續(xù)工藝穩(wěn)定。由于采用這種分離器，對磨機內(nèi)顆粒無序運動的有效控制，減少磨內(nèi)顆粒的無規(guī)則運動量，使得磨內(nèi)循環(huán)量降低，降低了磨內(nèi)通風阻力，磨機的料床也更加穩(wěn)定，提高粉磨效率，同樣也降低了單位電耗。
而在高細立式磨的動-靜態(tài)組合式分離器上，針對非礦行業(yè)對產(chǎn)品細度的嚴格要求（如玻纖行業(yè)要求將葉臘石、高嶺土、石英砂粉磨至200目全通過，造紙行業(yè)要求將重鈣粉磨至325-1250目97%通過），我們對轉子和殼體之間的密封采用氣封結構來保證該要求，達到了很好的效果。
2.3.7中、大型立式磨輥套采用鑄鋼內(nèi)襯+耐磨堆焊的整體結構
解決了立式磨大型化問題，既確保了輥套運行安全可靠不斷裂，又提高了輥套使用壽命，降低維修和消耗材料費用。
2.4 控制系統(tǒng)創(chuàng)新
2.4.1提供輥式磨電氣保護及監(jiān)控的一次及二次設備。
包括：磨輥稀油站；減速機稀油站；磨輥液壓站；鎖風喂料機；液壓加壓系統(tǒng)等其控制顯示設備安裝在電氣控制柜中。
2.4.2磨機控制柜采用PLC(可編程序控制器)控制，以確保磨機系統(tǒng)的可靠運行。
2.4.3 磨機控制柜具有兩種控制方式：
集中控制方式，由中央計算機系統(tǒng)(DCS)進行遠程自動控制或手動控制；
機旁控制方式，在控制箱上可單機控制磨機各系統(tǒng)開停；
2.4.4所有測溫元件采用Pt100鉑電阻。
2.4.5為滿足計算機遠程控制方式的要求，磨機控制箱設置必要的控制、監(jiān)視信號送中控室計算機系統(tǒng)。為保障設備安全，設置保護信號與磨機高壓電機進行硬連鎖保護。該控制系統(tǒng)使立式磨的操作可靠、運行安全、管理方便、效益提高。
3、在水泥工業(yè)中的應用
HRM立式磨在水泥工業(yè)中主要用于磨制備水泥生料、制備煤粉、磨制礦粉和熟料。充分體現(xiàn)了立式磨集細碎、烘干、粉磨、選粉為一身，電耗低、烘干能力強和簡化生產(chǎn)流程的優(yōu)點。用于水泥工業(yè)的HRM立式磨已經(jīng)系列化和標準化，單臺生料磨機最大能夠滿足6000t/d能力水泥生產(chǎn)線的要求。單臺煤粉立式磨機最大能夠滿足10000t/d能力水泥生產(chǎn)線的要求。HRM生料立式磨主要型號性能見表1， HRM煤粉立式磨主要型號性能見表2，HRM礦渣立式磨主要型號性能見表3。
此外，HRM立式磨已用于預粉磨水泥熟料，正在進行水泥終粉磨的研究。
4、在鋼鐵和電力行業(yè)的應用
HRM立式磨在鋼鐵和電力行業(yè)的應用為磨制煤粉，為煉鐵高爐和電廠鍋爐提供燃料；磨制石灰石粉為電廠鍋爐煙氣脫硫提供脫硫劑。HRM立式磨磨制的產(chǎn)品能夠提高煤的燃燒效率和鍋爐煙氣脫硫效果。HRM煤粉立式磨（冶金行業(yè)用）主要型號性能見表4，HRM脫硫石灰石粉立式磨主要型號性能見表5。
5、磨制非金屬礦超細粉
非金屬礦的種類非常多，有葉臘石、高嶺土、重鈣、膨潤土、石膏、石英砂等，原料特性差別很大，其深加工產(chǎn)品的特點是而對產(chǎn)品細度要求高，一般在97%通過1250～325目（10～44μm）范圍。制備非金屬高細礦粉的立式磨我們稱之為高細立式磨，其主要型號性能見表6。
HRM1700X高細立式磨磨制葉臘石和高嶺土運行效果說明，與雷蒙磨相比，單機生產(chǎn)能力提高了10倍以上，滿足了玻璃纖維生產(chǎn)需要的葉臘石和高嶺土粉粉磨大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。同時，單位產(chǎn)品能降和設備消耗比雷蒙磨粉磨系統(tǒng)降低40%以上。近年來，山東、浙江、江西、四川、河北等地建設了多條采用此設備的葉臘石或高嶺土粉磨生產(chǎn)線，亦取得良好的業(yè)績。促進了玻璃纖維等生產(chǎn)企業(yè)和高嶺土粉企業(yè)迅速提高企業(yè)規(guī)模，節(jié)能減排和降耗。
6、前景及展望
在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，由于原燃材料價格居高不下、能源供應日趨緊張、電力價格逐步攀升，導致企業(yè)生產(chǎn)成本逐漸加大，與此同時，我國水泥等行業(yè)正逐步向規(guī)?；?、集團化方向發(fā)展。如何提高產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，從而在激烈市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢，已成為水泥等企業(yè)面臨的嚴峻局面。企業(yè)必須采用先進技術裝備，大幅度降低電力消耗或充分利用低谷電、大幅度降低材料消耗及人工費用、提高企業(yè)效益。因此，立式磨裝備及工藝技術作為高效節(jié)能的粉磨方式在新型干法水泥生產(chǎn)線的建設中愈來愈受到青睞。國內(nèi)外廣闊的大型水泥生產(chǎn)裝備市場給我們造就了發(fā)展契機。HRM型立式磨技術和裝備不僅用于烘干粉磨水泥原料，也用于水泥燒成系統(tǒng)的煤粉制備及粉磨礦渣和熟料，對電力、冶金、非礦等各個行業(yè)的節(jié)能降耗呈現(xiàn)明顯的效果，對企業(yè)技術進步起到了積極的推動作用。
目前，我們正在新建試驗車間，改善研究和試驗條件，加強研究力度，持續(xù)創(chuàng)新；規(guī)范生產(chǎn)管理、擴大生產(chǎn)規(guī)模；加強宣傳推廣工作，進一步擴展HRM立式磨應用領域；向著產(chǎn)品實現(xiàn)世界知名品牌、企業(yè)成為世界著名企業(yè)的目標奮進。
編輯：
監(jiān)督：0571-85871513
投稿：news@ccement.com
