水泥廠立式輥磨的選型(六)

8德國(guó)萊歇公司萊歇立磨 

8．1萊歇磨設(shè)計(jì)理論 

8．1．1萊歇磨粉磨元件的形狀     

粉磨元件形狀要從運(yùn)動(dòng)學(xué)和粉磨效率方面加以考慮。進(jìn)行粉磨物料的粉磨壓力包括橫桿系統(tǒng)彈性力和磨輥本身自重。首先要討論橫桿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)。     

萊歇磨磨輥軸的回轉(zhuǎn)中心降得盡可能低，讓回轉(zhuǎn)中心處于水平粉磨面內(nèi)，使磨輥表面對(duì)水平粉磨面產(chǎn)生垂直的粉磨壓力。這種情況下粉磨效率最高。水平的磨盤(pán)表面上作用垂直的粉磨力，可垂直作用于下部減速機(jī)殼體，并直接傳到底部基礎(chǔ)上。    
 隨著萊歇磨規(guī)格加大，鋼彈簧加載系統(tǒng)的緩沖質(zhì)量不斷加大，使得空間和力量太大變得不好控制，從而用液壓氣動(dòng)彈簧系統(tǒng)代替。 

8．1．2萊歇磨的優(yōu)勢(shì)及機(jī)遇     

1960年，最大水泥原料立磨產(chǎn)量是鋼彈簧加載系統(tǒng)萊歇磨L．M20，其產(chǎn)量為50 t／h。那時(shí)萊歇磨僅適用于磨煤及生料。其主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)比管磨機(jī)單位電耗低很多(但那時(shí)電能費(fèi)用較低，不像現(xiàn)在電費(fèi)那樣高)；  (2)需要較小空間；  (3)噪音低；  (4)更換粉磨元件更快；  (5)集中了粉磨、烘干和選粉的立磨風(fēng)掃操作方式，適合于預(yù)熱器廢氣風(fēng)量和熱容量。預(yù)分解窯的發(fā)展刺激了立磨的發(fā)展。 

8．1．3鋼彈簧加載系統(tǒng)改成液壓氣動(dòng)加載系統(tǒng)     

隨著萊歇磨規(guī)格加大，鋼彈簧加載系統(tǒng)的緩沖質(zhì)量不斷加大，使得占用空間加大和力量太大變得不好控制，因而改用液壓氣動(dòng)彈簧加載系統(tǒng)代替，就可以用比較小的液壓油缸的活塞桿、活塞和油的質(zhì)量作為緩沖質(zhì)量。    
 
從圖28可見(jiàn)，左圖采用鋼彈簧加載系統(tǒng)，右圖用液壓氣動(dòng)彈簧加載系統(tǒng)，是通過(guò)壓下油缸活塞經(jīng)過(guò)搖臂驅(qū)動(dòng)磨輥壓在磨盤(pán)上的粉磨料層上。磨輥搖臂系統(tǒng)中設(shè)計(jì)出一套擺出裝置。把輔助油缸連接到搖臂健；輥裝置上就能完全擺出磨機(jī)殼體。 

8．1.4模塊設(shè)計(jì)概念     

在20世紀(jì)70年代初，水泥工業(yè)中出現(xiàn)分解爐新技術(shù)，使水泥窯產(chǎn)量由120 t／h： 
曾至240 t／h。這樣立磨產(chǎn)量、通過(guò)磨機(jī)風(fēng)量和熱量也要相應(yīng)增加。這刺激萊歇磨向大型化發(fā)展。為適應(yīng)這種發(fā)展，萊歇公司把磨輥、搖臂、臺(tái)座和液壓氣動(dòng)彈簧系統(tǒng)作成大模塊(圖29)。    

 圖29表示萊歇磨模塊設(shè)計(jì)概念，圖29_a表示在磨輥工作時(shí)，用機(jī)械彈簧緩沖器或用電氣控制方法可防止磨輥同磨盤(pán)襯板發(fā)生金屬接觸。圖29_b采用液壓提升磨輥離開(kāi)粉磨層進(jìn)行啟動(dòng)，甚至在滿負(fù)荷下啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)磨機(jī)可以在40％滿負(fù)荷轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行。因此不會(huì)增加傳動(dòng)馬達(dá)的啟動(dòng)力矩，也不要輔助傳動(dòng)。從圖29 可見(jiàn)，當(dāng)搖臂／磨輥擺出時(shí)，既可以在磨機(jī)外部很容易迅速更換環(huán)形的磨輥輪胎，也可更換整個(gè)磨輥裝置。   

采用模塊設(shè)計(jì)概念，隨著要求立磨產(chǎn)量增大，不像其它兩輥磨和三輥磨那樣，只簡(jiǎn)單按幾何相似原理放大磨輥直徑，造成磨輥單個(gè)質(zhì)量增大，也帶來(lái)動(dòng)載荷增大。而且根據(jù)規(guī)格增大要求，把磨輥增至3個(gè)、4個(gè)。   
磨輥重量降低使動(dòng)載荷降低，也使帶有搖臂和磨輥的臺(tái)座重量降低，帶來(lái)臺(tái)座高度變矮，重量減少，也就降低了制造、運(yùn)輸和安裝費(fèi)?？傊山档统杀?。   

從圖30可見(jiàn)磨輥數(shù)與單位投資費(fèi)用關(guān)系。對(duì)于輥磨的單位投資費(fèi)用，理論上來(lái)講隨著輥磨產(chǎn)量(磨    盤(pán)直徑)增加呈雙曲線下降。但是輥磨的磨輥質(zhì)量隨磨輥直徑的3次方增加，費(fèi)用也以近似比例增加。也就是說(shuō)在2輥、3輥和4輥有限帶寬中，其單位投資費(fèi)用是雙曲線。而萊歇磨通過(guò)優(yōu)化選擇2個(gè)、3個(gè)和4個(gè)磨輥模塊，把3條下降雙曲線下降部分連結(jié)起來(lái)形成單位投資費(fèi)用連續(xù)下降的拋物線。    

 由圖31可見(jiàn)，萊歇模塊設(shè)計(jì)，可以使它相對(duì)磨盤(pán)作徑向位移，而達(dá)到最佳位置。這樣一來(lái)，模塊最佳位置可使磨輥?zhàn)饔迷谀ケP(pán)上粉磨料層的壓力通過(guò)磨盤(pán)作用在減速機(jī)殼體上力處于DmaX。和．DMin之間允許范圍內(nèi)。 

8．2萊歇磨選型 
8．2．1萊歇煤磨選型    
 由圖32可見(jiàn)，萊歇煤磨有兩系列。    
   
系列l(wèi)：小型兩輥磨，由LMl2到LM20范圍，其磨盤(pán)直徑為l 200～2 000 nllil。該系列型號(hào)具有幾何相似和相同零件。     
系列2：大型輥磨采用2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)磨輥。該系列可延伸到超出LM40D而無(wú)結(jié)構(gòu)問(wèn)題或操作危險(xiǎn)。     
經(jīng)圖32可見(jiàn)，根據(jù)粉磨細(xì)度要求及煤的易磨性，可由產(chǎn)量決定磨機(jī)規(guī)格及磨機(jī)功率大小。  
 
最后確定要求用戶向制造商提供800T/D 左右煤的試樣，通過(guò)磨機(jī)試驗(yàn)得到單位功率消耗、試驗(yàn)?zāi)C(jī)產(chǎn)量及易磨件磨耗最后確定煤磨規(guī)格。 

8．2．2萊歇生料磨選型     
圖33是水泥原料立磨選型圖，可以根據(jù)產(chǎn)量要求初步確定立磨規(guī)格及裝機(jī)功率要求。  
         
圖34表示出磨機(jī)單位功率消耗與易磨性和產(chǎn)品細(xì)度的關(guān)系。磨機(jī)功率消耗由施加在粉磨輥上的力來(lái)控制。    
 
隨著粉磨立磨規(guī)格增大，振動(dòng)會(huì)加大，由圖35可見(jiàn)，隨著產(chǎn)量增加，磨機(jī)振幅會(huì)增大。圖上表示在立磨不同地方測(cè)得振幅值。  
 對(duì)于萊歇磨，磨輥同磨盤(pán)襯板不會(huì)發(fā)生直接接觸，因此不論是在生產(chǎn)和空載運(yùn)行都比較平靜地運(yùn)行，不需要采取特殊措施去消除基礎(chǔ)振動(dòng)，只要設(shè)計(jì)時(shí)將基礎(chǔ)塊與廠房建筑物分離就足夠了。   
    

8．2．3用于粉磨水泥熟料和礦渣的萊歇磨     

盡管萊歇磨具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是用作水泥終粉磨和粉磨礦渣粉來(lái)說(shuō)，僅在20世紀(jì)90年代中期才開(kāi)始，現(xiàn)在處于逐步推廣階段。主要是在下面三方面遇到困難：    

(1)在粉磨到高細(xì)度成品時(shí)要均勻平穩(wěn)運(yùn)行遇到困難。     
(2)由于粉磨零件磨損壽命短，在尋求耐磨材料方面遇到困難。    
(3)在給定比表面積情況下，由于顆粒粒度分布過(guò)窄，結(jié)果使粉磨得到的水泥性能不適宜。     
近年來(lái)萊歇磨使用于粉磨水泥方面和高爐礦渣方面得到系統(tǒng)的發(fā)展，為此萊歇公司與日本宇部興產(chǎn)共同合作進(jìn)行了不斷開(kāi)發(fā)，在生產(chǎn)水泥生料的4輥磨的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，盡可能多地采用原來(lái)粉磨生料的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)立磨機(jī)械零件。   
開(kāi)始用原來(lái)磨生料的4輥立磨粉磨水泥和礦渣時(shí)，磨機(jī)遭受很高的振動(dòng)不能保證立磨均勻平穩(wěn)運(yùn)行。分析其原因是風(fēng)掃的立磨把物料粉磨到非常細(xì)的顆粒(2～50η m)時(shí)，破壞了粉磨料層的形成。     

由于很濃的充氣顆粒云“淋落”到磨盤(pán)上，磨輥不能非常有效地?cái)D壓大團(tuán)的顆粒團(tuán)，不像粉磨生料粗粒那樣，而水泥熟料顆粒組成云狀物不能平穩(wěn)地鋪在回轉(zhuǎn)粉磨軌道中。運(yùn)轉(zhuǎn)中的充氣粉塵物理性能像液體，其內(nèi)摩擦非常低，結(jié)果顆粒云圍繞磨輥流動(dòng)繞過(guò)磨輥，使得只有少量進(jìn)入磨輥與粉磨軌道之間間隙。    

在磨輥前，物料必須首先形成牢固的楔形才能被捕獲、輥壓和粉磨。在粉磨層被壓碎后必須立即使顆粒云團(tuán)再一次慢慢重新壓入楔形中，故每個(gè)磨輥需要交替準(zhǔn)備和粉磨它的本身粉磨層，從而導(dǎo)致滑移——阻塞效應(yīng)以及產(chǎn)生振動(dòng)。然而磨機(jī)運(yùn)行要求振動(dòng)低即要求形成均勻的粉磨層，這就要求提高使用在粉磨生料的單位粉磨力，尤其是粉磨水泥和高爐礦渣。這是一個(gè)難題。     
要達(dá)到最小振動(dòng)的方法之一是降低粉磨速度。這樣做會(huì)成比例降低磨機(jī)產(chǎn)量，或者要維持同樣產(chǎn)量要有很大的磨機(jī)規(guī)格。這不是萊歇磨采用的方法。     

萊歇公司是用單獨(dú)磨輥承擔(dān)粉磨層的準(zhǔn)備工作和單獨(dú)磨輥進(jìn)行粉磨，如圖36所示，一對(duì)磨輥工作情況形成一套工作裝置。一般4輥磨具有4個(gè)完全相同規(guī)格的磨輥，用較小的磨輥代替其中的2個(gè)磨輥。每一對(duì)磨輥包括1個(gè)小的S輥(伺服輥)和一個(gè)大的(原有尺寸)M輥(主輥)。S輥是準(zhǔn)備粉磨層，M輥位于s輥后粉磨物料，一般兩者相隔90。     
      
這種在運(yùn)轉(zhuǎn)中的配套方式叫“2+2原理”。也可能采用2+2磨的模式去構(gòu)成3+3磨，即具有3對(duì)磨輥。理所當(dāng)然可以將此模式延續(xù)，在很高產(chǎn)量情況下，寧愿采用很多經(jīng)考驗(yàn)的模塊，比把零件增大到不希望的尺寸好，因?yàn)樵龃罅慵?huì)帶來(lái)很大單體質(zhì)量、很大的動(dòng)載荷力以及帶來(lái)很高費(fèi)用。磨輥向下運(yùn)動(dòng)受到彈簧緩沖器限制。其上面定位螺栓可防止磨輥和粉磨軌道間發(fā)生金屬接觸，使他們可以采用特別硬的材料制造。  
 
在粉磨硬的和易碎物料時(shí)要加大壓縮應(yīng)力，要采用大直徑和窄的M輥和使M輥靠向磨盤(pán)中心，使得磨輥大頭直徑和小頭直徑之間速度差要小(見(jiàn)圖37)，在M輥上殘余的速度差足以避免壓實(shí)要粉磨的物料。     

 由圖38可見(jiàn)，按2+2原理粉磨水泥時(shí)其平均粉磨速度隨D增加。例如La’V145水泥磨工作粉磨速度大于5 m／s。按比例增加規(guī)律，磨機(jī)的功率即產(chǎn)量是隨平均直徑D的2．5次方成比例增加，即M～D25也可用于新的水泥磨。   
一般認(rèn)為，同樣直徑磨盤(pán)的2+2原理的磨機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)量不低于采用4個(gè)大磨輥的輥磨。   
在選粉機(jī)選用方面，如果水泥廠僅生產(chǎn)普通水泥，萊歇立磨中使用標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)選粉機(jī)就足夠。   
如果生產(chǎn)混合材水泥和高爐礦渣粉時(shí)，一般要求改變水泥或礦渣粉的質(zhì)量，則要求選粉機(jī)易于調(diào)節(jié)和允許在幾分鐘內(nèi)改變產(chǎn)品質(zhì)量。  

 新一代的選粉機(jī)帶有l(wèi)根中心喂料管以滿足濕的粒狀高爐礦渣，使它通過(guò)中心喂料管溶入磨機(jī)中。該選粉機(jī)特點(diǎn)是氣體／顆粒流在選粉機(jī)的頂部旋轉(zhuǎn)，氣流朝下通過(guò)可調(diào)導(dǎo)向葉片的傘和一個(gè)葉片轉(zhuǎn)子。      
    
 圖39表示萊歇LSKS高效選粉機(jī)，帶有圓柱形分布導(dǎo)向葉片機(jī)構(gòu)，同心地裝有回轉(zhuǎn)的籠形轉(zhuǎn)子。這種新型L,SKS選粉機(jī)滿足了市場(chǎng)要求，可以精確分離細(xì)粉產(chǎn)品。