第二组 水泥球磨机

球磨机的节能与自动控制 摘要球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一，其种类有很多。球磨机是水泥生产的主要粉磨设备，对物料的物理性质波动的适应性较强，物料烘干和粉磨可同时进行，粉碎比大，结构简单，维护方便，但是其能耗很高，设备笨重且噪声较大。本文主要介绍了球磨机的工作原理，粉磨原理；球磨机粉磨效率与电耗的关系；以及如何实现电耗与粉磨效率的自动控制。关键词：球磨机；粉磨效率；自动控制目录摘要.(I)第1章 球磨机的工作原理、粉磨原理.(1)第2章 球磨机粉磨效率与电耗的关系.(3)第3章 如何实现电耗与粉磨效率的自动控制.(5)参考文献.(6)II第1章 球磨机的工作原理、粉磨原理球磨机的主机是由钢板卷制而成的回转筒体。筒体的两端装有带空心轴的端盖，筒体内壁有衬板，磨内装有不同规格的研磨体。当磨机回转时，研磨体由于离心力的作用贴附在简体衬板表面，随简体一起回转；被带到一定高度时，由于其本身的重力作用，像抛射体一样落下，冲击筒内的物料。在磨机回转过程中，研磨体还以滑动和滚动方式研磨衬板与研磨体间及相邻研磨体间的物料，如图1所示。图1 球磨机工作原理图在磨机回转过程中，由于磨头不断的强制喂料，而物料又随着简体一起回转运动，形成物料向前压；再利用进料端和出料端之间物料本身的物料高度差加上磨尾不断抽风，尽管磨体水平放置，物料也能不断地向出料端移动，直至排出磨体。当磨机以不同转速回转时，筒体内研磨体可能出现三种基本情况。当转速太快时，研磨体与物料贴附在筒体上一起回转，称为“周转状态”，研磨体对物料起不到研磨和冲击作用；转速太慢，不足以将研磨体带到一定高度，研磨体下落的能量不大，称为“倾卸状态”研磨体对物料的冲击和研磨作用也不大；转速比较适中时，研磨体提升到一定高度后抛落下来，称为“抛落状态”，研磨体对物料有较大的冲击和研磨作用，粉磨效果较好。实际上，研磨体的运动状态是很复杂的，在贴附在磨机筒壁上的运动；有沿筒壁和研磨体层向下的滑动，有类似抛射体的抛落运动及波动等。球磨机对物料物理性质必定的适应性较强，能连续生产，且生产能力较大；粉碎比大，产品细度和颗粒级配易于调节，颗粒形貌近似球形，有利于水泥的水化和硬化；物料的粉磨和烘干可以同时进行，粉磨的同时对物料有混合，搅拌，均化作用；结构简单，运转率高，维护管理简单，操作可靠。但是，球磨机的粉磨效率低，只有2%-3%，研磨体和衬板的消耗量大，设备笨重，噪声大。按一定粉磨流程配置的主机及辅机组成的系统称作粉磨系统。根据物料在磨机内通过的次数，可将粉磨系统分为开路流程和闭路流程。（1） 开路流程在粉磨过程中，物料仅通过磨机一次，卸出来即为成品的流程为开路流程如图2所示。其优点是：流程简单，设备少，投资少，操作简便。其缺点是：由于物料全部达到细度要求才能出磨，已经被磨细的物料在磨内会出现过粉磨现象，并形成冲击垫层，妨碍粗料进一步磨细，从而降低了研磨效率，增加电耗。（2） 闭路流程物料出磨后经分级设备分选，合格的物料为成品，偏粗的物料返回磨内重磨的流程为闭路流程，如图3所示。其优点是：合格的细粉及时选出，减少了过粉磨现象，产量比同规格的开路磨提高15%25%，产品粒度较均齐，颗粒组成较理想，产品细度易于调节。适用于生产各种不同细度要求的水泥。由于散热面积大，磨内温度较低。其缺点是：流程复杂，设备多，投资大，厂房高，操作复杂，维修工作量大。图2 开路流程图3 闭路流程第2章 球磨机粉磨效率与电耗的关系 球磨机工作效率低，能耗高，金属消耗量大，为了降低生产成本，就必须在了解粉磨作业特点的前提下，根据物料的性质入料细度和出磨产品细度要求。合理选择粉磨工艺流程和粉磨设备，为此各有关行业的粉磨作业都规定了技术条件和工艺技术指标。 粉磨作业的技术条件是指入磨物料的粒度，易磨性，水分和温度以及产品细度要求，上述这些是选择粉磨工艺，粉磨设备和进行生产管理的依据。1入磨物料的粒度入磨物料的粒度对磨机的产量质量和动力消耗影响很大。料度小，喂料均匀则容易粉磨粉磨。磨机的产量质量也高，动力消耗也低，入料粒度大喂料不均匀，粉磨就困难，磨机质量产量低，动力消耗也大。入磨粒度越小，对提高磨机产量质量指标越有利，但降低入料粒度将受到设备条件的限制，不同的物料入磨粒度要控制在一定范围内。孰料30mm，石灰石25mm，石膏50mm 混合材料30mm对于规格直径小于1.5M的磨机，由于研磨体的规格和冲击能力小，入磨物料的粒度最好控制在10-15mm以内。2 物料的易磨性 物料的易磨性是指物料被粉磨的难易程度，用相对易磨系数表示测定方法，以平潭标准样品，用化验室小磨机将等量的标准样品和被测物料分别粉磨相同的时间，所得表面积之比即为相对易磨系数K=S/S0式中 K-相对易磨系数 S-被测物料比表面积。 S0-标准样品的比表面积。所用标准样品还有湿法回转窑孰料。易磨系数的大小与无聊的结构有很大关系。通过上述分析可知道：在可能的条件下，应尽量选用易磨系数大的原料，采取措施，改善孰料的易磨性。3 入磨物料的水分 干法磨时，入磨物料水分对磨机的产量质量和操作影响很大，磨机粉磨物料时，筒体内的温度比较高，如果入磨物料含水分过大会产生很多水蒸气，使磨内气体湿含量增大，因而细颗粒物料粘在研磨体和衬板上，形成“物料垫”，使粉磨效率显著降低，严重时会将隔仓板和出料蓖板孔眼堵塞，阻止物料通过，以至出现饱磨现象，甚至会造成坚固的“磨内圈”被迫停止清理。对于入磨物料水分一定要严格控制，但物料过于干燥，在磨内流动速度加快，会出现跑粗现象，影响产品质量。物料中保持少量的水分，在磨内气化时，可以带走部分热量对降低磨温，提高粉磨效率有很大好处。入磨物料平均水分控制在1%-1.5%为宜。4 入磨物料温度物料在磨内粉磨过程中要产生大量的热量，如果入磨的物料温度过高，则粉磨物料温度就会很高，磨内温度过高所带来的一系列不良后果，如下：(1)磨内温度高达120左右时，其中的石膏即二水硫酸钙就会脱水，生成半水石膏或完全脱水，变成无水石膏，使之引起水泥速度凝固或者假凝，影响水泥质量。（2）会发生糊球和聚结现象，细粉粘附在研磨体和衬板的表面上，使粉磨效率降低，电耗增加一般入磨物料温度超过80时，水泥磨产量降低10%-15%，因此不少工厂在其表面淋水以降温。5 出磨产品细度产品细度对该产品以后要进行的物理，化学反应的效果有很大影响。通过粉磨不仅增加了物料的比表面积，同时使物料颗粒表面也受到破坏以至于破裂。使参加反应的其他物料更难渗透到颗粒中。水泥生料的细度一般控制在0.08mm方孔筛筛余为8%-10%范围内，国家标准规定不同的水泥细度要求不同，各生产厂一般多控制在5%-8%范围内。第3章 如何实现电耗与粉磨效率的自动控制如何实现球磨机粉磨效率最大化是球磨机技术创新发展的目的，在球磨机生产厂家技术创新中，在稳定球磨机技术的基础上，在球磨机生产运行中关注球磨机四大主要参数加速实现球磨机研磨效率的最大化。 1、球磨机入磨物料水分一般入磨物料水分应控制在1%左右，若水分大细粉易糊在研磨体，衬板和隔仓板的篦孔上，使粉磨效率降低，球磨机产量降低，当水分达到5%左右时，球磨机基本上不能正常工作，目前多数规模小些的企业基本上都没有烘干机，尤其是雨水多的地方或霉雨季节对磨机产量影响很大，严重时生料磨产量供不上用，使全厂产量都受影响，影响市场和企业经济效益。 2、球磨机研磨物料的给矿粒度大小对球磨机生产能力的也有影响，在其他条件不变的情况下，给矿粒度大，球磨机的生产能力下降。给矿粒度小，球磨机的生产能力会提高。 3、球磨机研磨体的级配和研磨体的装载量合适与否，不仅影响着球磨机产量，还影响产品细度。因此球磨机研磨体级配和研磨体的装载量也是阻碍球磨机实现效率最大化的重要因素。 4、 球磨机通风问题，若球磨机通风好，有利于温度、水分的及时排出，有利于微粉及时排出减少缓冲作用，提高粉磨效率，否则相反水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表及电子计算机控制生产，实现操作自动化，以进一步稳定磨机生产，提高生产效率。磨内作业主要利用电耳、提升机负荷、选粉机回粉量及利用辊式磨内压差等进行磨机的负荷控制，对石膏掺加量等亦可用X荧光分析仪、电子计算机进行配料控制。在钢球磨系统实现大型化的同时，创新研发挤压粉磨技术和装备。采用大型磨机不但可以提高粉磨效率、降低衬板和研磨体消耗，减少占地面积，并且可以简化工艺流程，减少辅助设备，也有利于降低产品成本。长期以来，虽然圈流式钢球磨机作为水泥粉磨设备的基本型式，但由于开流磨机具有工艺流程简单、操作方便和易于进行自动控制等优点，许多小型磨机仍然采用，丹麦史密斯公司在小钢段磨的基础上，把两级磨合并在一个磨机上，开发了康必丹(Combidan)磨，既能用于开流，也能用于圈流。使用钢球磨机粉磨物料时，会使大部分输入能量转变为热能传递给物料，使粉磨物料的温度上升到100t以上。这样，不但会使二水石膏脱水，失去作为水泥缓凝剂的作用，而且温度过高还会使物料黏结，黏糊研磨介质，从而降低粉磨效率。因此，为了降低水泥粉磨时的温度，提高粉磨效率，改善水泥品质，广泛采用了许多新的冷却方法。例如：向磨内喷水，在选粉机内通风冷却和采用水泥冷却器对出磨水泥进行冷却等。在广泛推广应用挤压粉磨的同时，在粉状物料输送方面，研发机械输送粉状的超高超重提升机、密封皮带机、新型空气斜槽等装备，代替气力输送粉体物料旧模式，力求水泥生产综合电耗的进一步降低。参考文献【1】刘辉敏；北京化学工业出版社；水泥生产技术；2013【2】芮君渭，彭宝利；北京化学工业出版社；水泥粉磨工艺及设备；2006【3】陈绍龙，李福州；北京化学工业出版社；水泥生产破碎与粉磨工艺技术；2007 【4】李坚利，周惠群；武汉理工大学出版社；水泥生产工艺；2008【5】李海涛；北京化学工业出版社；新型干法水泥生产技术与设备；2006 - 6 -