試論粉磨行業(yè)節(jié)能降耗新舉措

　　物料粉磨是水泥行業(yè)高能耗領域，我國自“十一五”以來，一直把節(jié)能降耗放在水泥工業(yè)首位，并取得了一定的成效。但是，水泥行業(yè)能源消耗還未得到根本改變，尤其是在大規(guī)模水泥生產(chǎn)中，降低能耗仍是今后的主攻方向。

　　2010年11月25日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了關于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導意見，重點指出水泥工業(yè)存在的不足和問題，意見指出：當前我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的重要階段，經(jīng)濟社會發(fā)展面臨嚴峻的資源和環(huán)境雙重約束。水泥行業(yè)作為我國主要的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，是工業(yè)領域節(jié)能減排的重點和難點，其節(jié)能減排效果對完成我國能源消耗目標、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。加大節(jié)能減排力度，已成為水泥行業(yè)面臨的一項艱巨而緊迫的任務。在政策措施方面，意見指出：積極鼓勵水泥行業(yè)技術創(chuàng)新。推動國家級水泥工業(yè)節(jié)能減排工程技術研究中心建設，建立跨部門、跨行業(yè)產(chǎn)學研緊密結合的科技創(chuàng)新體系。針對我國水泥行業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面存在的突出技術問題，加大技術改造和新技術研發(fā)資金投入，開展行業(yè)共性、關鍵性支撐技術的研發(fā)與工程應用。鼓勵裝備制造骨干企業(yè)提升制造水平，實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保水泥生產(chǎn)線裝備的國產(chǎn)化、大型化，帶動水泥產(chǎn)業(yè)的升級和技術進步。在水泥成套技術裝備出口退稅方面加大支持和引導力度。因此，水泥行業(yè)在“十二五”期間，加大技術改造，推廣新技術，是我們工作的重中之重。

　　近年來，水泥行業(yè)在節(jié)能減排的工作中，利用新技術、開發(fā)新型節(jié)能設備，如立磨和輥壓機技術的利用和推廣，在粉磨領域取得了很大的成效。但就水泥生產(chǎn)工藝而言，立磨和輥壓機所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量永遠也代替不了傳統(tǒng)球磨機所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是2種方式生產(chǎn)出的水泥成品顆粒形貌的組成相差很大，球磨機生產(chǎn)的產(chǎn)品其顆粒形貌以圓形和表面光滑的為主，因此所生產(chǎn)的混凝土強度較高，而立磨生產(chǎn)出的成品則是不規(guī)則形貌和表面粗糙的顆粒占據(jù)多數(shù)，以致會影響到使用強度。因此國際上，在水泥生產(chǎn)行業(yè)中，立磨和輥壓機不作為生產(chǎn)成品的最終設備。在考慮水泥工藝和質(zhì)量要求的同時，采取用球磨機作為最終產(chǎn)品的生產(chǎn)設備，是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化的最佳選擇。

　　近年來，多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)采取在球磨機前預粉碎的綜合生產(chǎn)工藝，也是實現(xiàn)降低能耗目的的重要措施之一。而大型球磨機自身的能源消耗一直未能引起高度重視。傳統(tǒng)的大型球磨機一直以來受到設計、制造和實際運行因素的影響，自身能耗未得到充分降低。筆者憑借多年來從事水泥生產(chǎn)設備設計、制造和運行的經(jīng)驗，對大型球磨機進行了深入的研究，找到了節(jié)能降耗的新途徑。

　　傳統(tǒng)大型球磨機的主機所需要的扭矩是靠傳動接管和傳動軸傳遞的，稱其為中心傳動。眾所周知，回轉體的驅動扭矩是力矩和力臂的乘積。因此在中心傳動中，由于傳動力臂較小，電機所消耗的功率就較大，能耗相對較高。而中小型球磨機的傳動方式均為回轉筒體外大小齒輪傳動，稱其為邊緣傳動，其傳遞力臂較大，電機功率相對消耗較小，能耗相對較低。實踐也同樣證明了這一點，所有按照理論計算所配套的中小型磨機電機配套功率都偏高，也就是說，有一定的儲存功率。上世紀80年代中期，天津水泥工業(yè)設計院設計專家對石家莊鹿泉水泥廠的Φ2.2m×6.5m球磨機進行了實際測試：按照計算出的電機功率為380kW，而在實際運行中，使用功率僅為310kW左右，也就是說，有10%以上的富裕功率。在此期間，一些專家對球磨機進行了能力開發(fā)和研究，如配備角螺旋內(nèi)襯、方形交錯內(nèi)襯和溝槽內(nèi)襯等，在中小型邊緣傳動球磨機中確實取得了一定的效果，提高了設備產(chǎn)能。而在此基礎上，把以上改進推廣到大型中心傳動的球磨機中，如山東魯南水泥廠在Φ3.8m×12m球磨機中，配備了角螺旋內(nèi)襯，效果很不明顯，其原因之一是在提高磨機能力的同時，電機消耗功率在增加，當電機儲存功率小或無儲存時，運行速度降低，也就是所說的產(chǎn)生了“丟轉”現(xiàn)象，降低了研磨體的動勢能，因此起不到理想的作用。這更加說明了功率消耗與設備運行的傳遞形式有直接的關系。

　　誠然，大型球磨機如果采用傳統(tǒng)的邊緣傳動形式，在按照以往的設計方法、制造運輸和運行中均存在一定的問題。比如在設計中，邊緣傳動中的大齒輪為了便于安裝和維修，其結構是分半對開的結構形式，直徑是筒體的1.6倍左右，只有這樣才能滿足制造和裝配要求。隨著國家水泥生產(chǎn)“上大改小”政策的進一步落實，逐年淘汰大批產(chǎn)能落后的企業(yè)，取締中小型球磨機，取而代之的是大型球磨機。而大型球磨機如果按照以往的設計理念，采取邊緣傳動，其傳動大齒輪的直徑已經(jīng)超出理論運行的范疇（由結構而來）。就制造而言，大型齒輪加工所需要的設備也是稀有的。在設備運行中，如果傳動齒輪超出其理論允許的線速度，則齒面磨損超出理論值很大，是不經(jīng)濟的。

　　大型球磨機要想達到比較理想的運行效果，采取邊緣傳動形式是可能的。首先，要彌補傳統(tǒng)的設計、制造和運行的不足，應對傳動大齒輪進行優(yōu)化改進，做到既能達到新理念設計要求，又能使其制造簡便、運行平穩(wěn)且能滿足齒輪副磨損要求。為達到這個目的，筆者針對傳統(tǒng)設計思想中的要求和目的，對球磨機傳動大齒輪結構按照新的設計理念、現(xiàn)實制造能力和實際運行效果進行了改進，完善功能化和合理化，功能化是平穩(wěn)傳遞磨機扭矩、提高設備性能的體現(xiàn)，而合理化是理論和實際結合的優(yōu)化。改進后的大齒輪與其配套回轉筒體的直徑比為1∶1.2左右，安裝方式仍為分半對開式，拆裝更為方便。采取這一設計理念，其另一優(yōu)點更為顯現(xiàn)，即制造成本費用大為降低，鋼材需求量也相應降低，因此，它也是日益短缺的鋼材資源的最佳選擇方案。在運行中，可加大承載能力，提高研磨體裝載量，進而提高產(chǎn)能，與相同規(guī)格的磨機相比，總體單位能耗可降低20%以上。

　　另外，此項措施的實施，可以派生利用到與此相同的機械設備中去，如建材行業(yè)大型回轉窯的傳動及冶金行業(yè)回轉式混料機、烘干機等大型回轉體的傳動，可進行不同程度的結構優(yōu)化，改善運行效果，同時，為發(fā)展大型機械設備奠定基礎。