臥輥磨的結(jié)構(gòu)和性能簡介

　　一、概述 

　　球磨機從誕生到現(xiàn)在的一百多年里，以其穩(wěn)定的產(chǎn)品性能、簡單的工藝布置而在工業(yè)生產(chǎn)的粉磨領(lǐng)域中作為最主要設(shè)備得到了廣泛的使用；但球磨機也因為極低的能量利用率而長期困擾著人們。盡管進行了不斷的改進，但因為沒有能在粉磨機理上突破，使得球磨機的高耗能、高噪聲的狀況一直未有根本的改變。 

　　隨著現(xiàn)代粉磨理論的發(fā)展，利用料床擠壓粉碎原理進行粉磨作業(yè)的粉磨設(shè)備也隨之產(chǎn)生了。輥壓機、立式磨和上世紀(jì)八十年代末出現(xiàn)的臥式輥磨，就是以料床擠壓粉碎作為理論基礎(chǔ)的粉磨設(shè)備。 

　　臥輥磨是基于料床粉碎工作原理，巧妙地結(jié)合了球磨機和輥壓機的主要優(yōu)點，利用中等的擠壓力在中等的輥面線速度下，使物料一次喂入到設(shè)備內(nèi)而實現(xiàn)多次擠壓粉磨，避免了立磨和輥壓機存在的工藝問題，找到了較立磨和輥壓機更能充分發(fā)揮節(jié)能潛力的新途徑。它適用于粉磨水泥熟料、礦渣、粉煤灰、石灰石等物料，既可作為預(yù)粉磨設(shè)備，也可作為終粉磨設(shè)備。  

　　世界上第一臺正式進入工業(yè)應(yīng)用的臥輥磨是由法國機械設(shè)備集團(FCB)研制，稱為HOROMILL，于1993年在意大利的Buzzi水泥廠投入使用以來，就因為其一系列的優(yōu)點，如比球磨機節(jié)電35%以上、低噪聲、低磨耗、低故障率、占地面積小、對生產(chǎn)和市場的高適應(yīng)性以及操作維護簡單、方便等優(yōu)點而備受關(guān)注。目前世界各地已有十多個國家的近二十家水泥企業(yè)在使用，我國也已有兩家水泥企業(yè)使用了該設(shè)備，使用效果良好。但HOROMILL也和很多進口設(shè)備一樣，因其昂貴的設(shè)備、高價的配件及漫長的供應(yīng)周期，使得它在世界范圍內(nèi)沒有能夠得到廣泛推廣，尤其是在我國最近幾年內(nèi)幾乎沒有銷售業(yè)績。 江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司從國內(nèi)市場的需求出發(fā)，為發(fā)展民族裝備制造能力，打破國外設(shè)備制造業(yè)對我國的技術(shù)壟斷，以武漢理工大學(xué)、清華大學(xué)和鹽城工學(xué)院等高等院校為技術(shù)依托單位，歷時三年，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的KHM系列臥輥磨，在結(jié)構(gòu)上更趨合理，更便于使用和維護，而在價格上與國外同類設(shè)備相比下降幅度達40%左右。 

　　二、結(jié)構(gòu)簡介 

　　臥輥磨由一個被支撐的回轉(zhuǎn)筒體3、在筒體內(nèi)對物料擠壓的壓輥5、傳動裝置1、平衡加壓裝置6、支承裝置4、液壓與潤滑系統(tǒng)7以及測控系統(tǒng)組成。筒體在傳動裝置拖動下以超臨界轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)裝有耐磨襯板；壓輥橫臥在筒體內(nèi)，其兩端穿過筒體的進、出料端蓋，憑借液壓缸拉力向襯板上的物料施壓，并在磨擦力作用下隨筒體以相同線速度轉(zhuǎn)動。 臥輥磨內(nèi)分喂料區(qū)、粉磨區(qū)和卸料區(qū)三部分。 

　　物料通過進料端蓋板上的進料口進入磨機筒體內(nèi)的喂料區(qū)，在離心力的作用下迅速貼附于筒體內(nèi)壁跟隨筒體一起轉(zhuǎn)動，到特定位置時，被設(shè)置在筒體內(nèi)的刮料板刮下，落到下方的導(dǎo)料板表面，經(jīng)導(dǎo)料板（導(dǎo)料板與筒體軸向成一定的角度且可調(diào)）的作用進入筒體的粉磨區(qū)，在輥子與筒體間形成的咬入帶內(nèi)被咬入而形成料床；由于磨擦力的作用，加壓的輥子被料床帶動旋轉(zhuǎn)；在咬入帶內(nèi)的物料開始被壓實、少量破碎、最終通過輥子與筒體內(nèi)壁間的最小間隙處而被大量粉碎，完成了第一次擠壓。經(jīng)擠壓的物料仍然緊貼內(nèi)壁隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，再次轉(zhuǎn)到特定位置時，又被刮料板刮下。由于導(dǎo)料板的軸向推進作用，物料沿筒體軸線前進一段距離后，再次進入輥子軸向的粉磨區(qū)被咬入、壓實、粉碎……，上述擠壓過程重復(fù)進行。當(dāng)物料離開粉磨區(qū)時，已受壓多次，其受壓的次數(shù)可通過調(diào)整導(dǎo)料板的導(dǎo)料角度來實現(xiàn)。 物料在筒體內(nèi)始終按一定的軸向速度前進，離開粉磨區(qū)的物料進入卸料區(qū)經(jīng)出料裝置排出磨外。由此，實現(xiàn)了一次通過，多次粉磨。                  

　　三、性能特點 

　　1、能耗低 

　　通過國內(nèi)外的使用實踐來看，臥輥磨的單位產(chǎn)品能耗是目前所有粉磨設(shè)備中最低的。下面是兩個廠家同種物料采用不同的粉磨設(shè)備的對比情況： 
　　序號 廠家 系  統(tǒng)  電  耗（kwh/t） 備注 
　　臥輥磨 輥壓機+球磨機 球磨機+選粉機 水泥
　　比表350m2/kg 
　　1 牡丹江 25   42 
　　2 墨西哥 23．5 33    
　　2、產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，影響產(chǎn)量和質(zhì)量的困素少： 
　　1）磨內(nèi)通風(fēng)：磨內(nèi)通風(fēng)量小，只要保持微負(fù)壓，防止粉塵外泄。 
　　2）輥面磨損：在輥面磨損在允許范圍內(nèi)，磨機產(chǎn)量是恒定的。 
　　3）對物料的適應(yīng)性強：如對流動性特大的粉煤灰超細(xì)粉磨時，球磨、立磨、擠壓機等，都比不上臥輥磨。 
　　4）極好的工藝穩(wěn)定性和優(yōu)異的終產(chǎn)品質(zhì)量：運行過程中不會出現(xiàn)諸如篦板堵塞等現(xiàn)象。 
　　3、磨耗低、無研磨體、易損件少。 
　　4、占地面積小、土建投資少、施工周期短。 
　　5、噪聲小、不需防噪聲投資。 
　　6、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、事故少、性能可靠。 
　　7、物料溫升幅度很小，更不需要噴水，一般也不要助磨劑。  
　　8、系統(tǒng)流程簡單，也有助于提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率。 
　　9、粉塵排放低。 
　　10、工藝靈活：同一臺設(shè)備可根據(jù)市場情況生產(chǎn)不同種物料，僅需十分鐘時間就可實現(xiàn)兩種物料的轉(zhuǎn)換 

　　四、臥輥磨和立磨、輥壓機的比較 

　　（一）主要參數(shù) 

　　臥輥磨、立磨和輥壓機一樣，都是基于料床粉磨原理的粉磨設(shè)備，與球磨機相比，它們都具有能量有效利用率高、能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的優(yōu)勢，但它們又有自己各自不同的特點： 

　　1、咬入角的比較 

　　以料床粉磨機理工作的設(shè)備都有一個很重要的參數(shù)，即咬入角。咬入角也叫拉入角或鉗角，用物料顆粒與兩個與之相接觸的擠壓面的切線的夾角表示。如表1所示。輥壓機、立磨、臥輥磨咬入角取決于幾何要素和物料特性。輥壓機的咬入角一般為6°。立磨的物料咬入角取決于輥子和盤的斷面形狀，圓柱輥和平盤的咬入角一般只有12°，臥輥磨壓輥和筒體襯板咬入角比較大，為壓輥外徑D與筒體內(nèi)徑Φ比值的函數(shù)，已有臥輥磨的D/Φ為1/3—1/2，對應(yīng)的咬入角約為18°--24°。當(dāng)Φ無窮大即D/Φ趨近于O時，對應(yīng)的咬入角為12°，等同于立磨。料層厚度與咬入角和輥子的直徑成正比，即：咬入角越大，輥徑越大，料層的厚度也越大。由于臥輥磨的咬入角最大，帶料能力最強，因此，其料床比輥壓機和立磨的料床厚，穩(wěn)定性就更好。如法國奎亞斯（Cruas）水泥廠的輥壓機用于終粉磨時,輥子的直徑為800mm,料層厚度為8～10mm；意大利特利諾粉磨車間的臥輥磨輥子直徑和該輥壓機的相同，也是800mm，但其料層厚度卻是22～27mm。 

　　2、粉磨壓力的比較 

　　輥壓機在高壓力下運行,設(shè)備構(gòu)件負(fù)荷大,物料壓成料餅又須耗費能量打散。立磨一般較低壓力下工作，其操作安全可靠，而且也不會因壓成料餅而影響粉磨效率；但物料在磨內(nèi)進行選粉，物料循環(huán)量高，靠氣力輸送也消耗掉一定能量。臥輥磨的工作壓力介于立磨和輥壓機之間，兼具二者的優(yōu)點可以獲得較高的節(jié)能效果，不僅電耗低，且金屬磨耗也低。  

　　3、運行的平穩(wěn)性 

　　應(yīng)該說，這三種設(shè)備對粉磨物料中的硬質(zhì)的大塊料都比較敏感，同時在喂料不穩(wěn)時都極易產(chǎn)生振動。KHM型臥輥磨的優(yōu)勢在于其料床的穩(wěn)定性較好，而且其獨特的結(jié)構(gòu)為解決和控制振動提供了有效的方法： 
　　1）同步裝置解決了在料層不穩(wěn)時仍能保持壓輥的水平，這對保證壓輥的使用壽命是相當(dāng)關(guān)鍵的。  
　　2）刮料裝置采用了防剪銷，可有效地防止大塊料在刮刀和筒體襯板之間被卡死。 

　?。ㄈ┙?jīng)濟效益分析 

　　1、以牡丹江與日照山水相比較: 

　　以年產(chǎn)量80萬噸計算，採用HOROMILL3800時，每噸水泥的投資高出25元，系統(tǒng)總投資高出1500萬；噸產(chǎn)品節(jié)電7度，年節(jié)電560多萬度，就以目前的工業(yè)電價計算，僅此一項每年可少支出近336多萬元，四年半時間可收回投資超出部分。如果采用KHM臥輥磨，系統(tǒng)總投資不但不會比輥壓+球磨機系統(tǒng)的高，還會略有下降，這樣每年的300多萬元節(jié)電費用將成為純收益；加上耗材節(jié)省，效益就更高。 

　　2、礦渣粉磨以杭州紫恒（TRM3131）與德國的Karsdorf（Horomill3800）相比較，幾乎沒有差別，同樣如果采用KHM臥輥磨，則系統(tǒng)總投資也會低于立磨系統(tǒng)。 

　　（四）產(chǎn)品質(zhì)量的比較  

　　輥壓機和立磨都在水泥的終粉磨上使用過，但實踐證明這兩種系統(tǒng)生產(chǎn)的水泥粒度分布范圍狹窄，水泥需水量較大，如保持稠度相同時，混凝土強度要降低。大家普遍認(rèn)為立磨生產(chǎn)出來的水泥，在比表相同的情況下，三天強度比球磨機的要低3個MPa。而臥輥磨生產(chǎn)出來的水泥，在使用過程中意外地發(fā)現(xiàn)需水量比球磨機生產(chǎn)的水泥略低，后來人們對這兩種水泥的顆粒形貌，臥輥磨的產(chǎn)品顆粒比球磨機的更均勻，粒度分布更合理。 

　　臥輥磨作為一種全新的粉磨設(shè)備，其優(yōu)越的機械性能和良好的節(jié)能效果，正越來越多的受到人們的關(guān)注，必將對我國節(jié)約環(huán)保型社會作出它應(yīng)有的貢獻。 

　　參考文獻（略）。 
　　武漢理工大學(xué)                         　　黃之初 
　　江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司       陳開明