論大型球磨機節(jié)能降耗新舉措

  物料粉磨是水泥行業(yè)高能耗領(lǐng)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的改變,尤其是在大型水泥生產(chǎn)中,降低能耗仍是今后的主攻方向。
  
  在2010年11月25日,工業(yè)和信息化部發(fā)布了關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見,重點指出了水泥工業(yè)存在的不足和問題,意見指出:當(dāng)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)展面臨著嚴(yán)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(lǐng)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(biāo)、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(wù)。在政策措施中,意見指出:積極鼓勵水泥行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。推動國家級水泥工業(yè)節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心建設(shè),建立跨部門、跨行業(yè)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)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(shù)問題,加大技術(shù)改造和新技術(shù)研發(fā)資金投入,開展行業(yè)共性、關(guān)鍵性支撐技術(shù)的研發(fā)與工程應(yīng)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(shù)進步。在水泥成套技術(shù)裝備出口退稅方面加大支持和引導(dǎo)力度。為此,作為水泥行業(yè),在“十二五”期間,加大技術(shù)改造,推廣新技術(shù)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(shù)、開發(fā)新型節(jié)能設(shè)備,如立磨和輥壓機技術(shù)的利用和推廣,在粉磨領(lǐng)域中取得了很大的成效。但就水泥生產(chǎn)工藝而言,立磨和輥壓機所產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量是永遠(yuǎn)代替不了傳統(tǒng)球磨機所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量,尤其是兩種方式生產(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。所以,國際上,在生產(chǎn)水泥行業(yè)中,立磨和輥壓機不作為生產(chǎn)成品的最終設(shè)備。因此,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(shè)備是產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化的最佳選擇。
 
  多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)采取在球磨機前預(yù)粉碎的綜合生產(chǎn)工藝,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(shè)計、制造和實際運行因素的影響,自身能耗未得到充分的降低。筆者憑著多年來從事水泥生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計、制造和運行的經(jīng)驗,對大型球磨機進行了深入的探討,實現(xiàn)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(zhuǎn)體的驅(qū)動扭矩是力矩和力臂的乘積。因此,中心傳動中,由于傳動力臂較小,進而電機所消耗的功率就較大,能耗相對較高。再看中小型球磨機,其傳動方式均為回轉(zhuǎn)筒體外大小齒輪傳動,稱其為邊緣傳動,其傳遞力臂較大,而電機功率相對消耗較小,能耗相對較低,實踐也同樣證明,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。
 
  20世紀(jì)80年代中期,天津水泥工業(yè)設(shè)計院設(shè)計專家對石家莊鹿泉水泥廠的φ2.2x6.5m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,所使用功率僅為310kw左右,也就是說,有10 %以上的富余功率。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(shè)備產(chǎn)能。而在此基礎(chǔ)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φ3.8x12m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同時,電機消耗功率在增加,當(dāng)電機儲存功率小或無儲存時,則運行速度降低,也就是所說的產(chǎn)生了“丟轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,降低了研磨體的動勢能,所以,起不到理想的作用。在此更加說明功率消耗是與設(shè)備運行的傳遞形式有直接的關(guān)系。
  誠然,大型球磨機如果采用傳統(tǒng)的邊緣傳動形式,按照以往的設(shè)計方法、制造運輸和運行中均存在一定的問題。其中,在設(shè)計中,邊緣傳動中的大齒輪為了便于安裝和維修,其結(jié)構(gòu)是分半對開的結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)而來)。就制造而言,大型齒輪加工所需要的設(shè)備也是稀有的。在設(shè)備運行中,如果傳動齒輪超出其理論允許的線速度,則齒面磨損則超出理論值很大,是不經(jīng)濟的。
 
  筆者認(rèn)為,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行的。首先,要彌補傳統(tǒng)的設(shè)計、制造和運行的不足,應(yīng)對傳動大齒輪進行優(yōu)化改進:做到既能達到新理念設(shè)計要求、又能使其制造簡便、運行平穩(wěn)、又能滿足齒輪副磨損要求。為達此目的,筆者針對傳統(tǒng)設(shè)計思想中的要求和目的,對球磨機傳動大齒輪結(jié)構(gòu)按照新的設(shè)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(shè)備性能的體現(xiàn),而合理化是理論和實際結(jié)合的優(yōu)化。改進后的大齒輪其與配套回轉(zhuǎn)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(shè)計理念,其另一優(yōu)點更為顯現(xiàn):制造成本費用大為降低,鋼材需求量也相應(yīng)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。
 
  再者,此項措施的實施,可以派生利用到與此相同的機械設(shè)備中去,如建材行業(yè)大型回轉(zhuǎn)窯的傳動、冶金行業(yè)回轉(zhuǎn)式混料機、烘干機等大型回轉(zhuǎn)體的傳動??刹煌潭鹊膬?yōu)化結(jié)構(gòu),改善運行效果,同時,為發(fā)展大型機械設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
 
 
 
                          (來源:中國水泥網(wǎng)  編輯:小Q  供稿:周利群  )

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