當(dāng)今, 雖然科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展, 但人們卻面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)問題。所以, 節(jié)能降耗作為全社會(huì)的一大主題, 是Zui需迫切解決的問題。
 
         水泥工業(yè)是耗能大戶, 節(jié)能理所應(yīng)當(dāng)成為我們所不可推辭的研究課題。談到節(jié)能, 我們自然會(huì)想到采取什么措施來節(jié)能。粉磨是水泥生產(chǎn)過程中電耗Zui高的工藝環(huán)節(jié), 約占水泥綜合電耗的60-70%, 而物料的粉磨在水泥生產(chǎn)過程中占有重要的地位, 物料在粉磨過程中能量利用率極低, 白白消耗了大量的電能。因此, 粉磨系統(tǒng)是節(jié)能研究的主要對(duì)象。

        目前, 節(jié)能途徑大致為: 應(yīng)用粉磨原理控制物料過粉碎; 改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)與研磨介質(zhì)的配置; 改善入料條件與合理調(diào)節(jié)負(fù)荷; 以助磨劑改善物料易磨性, 分散性等力學(xué)性能。為了尋求磨機(jī)節(jié)能增產(chǎn)的途徑, 國內(nèi)外粉磨工作者經(jīng)過多年科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐, 提出了“多碎少磨, 縮小入磨粒度, 提高磨機(jī)產(chǎn)量,降低電耗的預(yù)粉磨技術(shù)。
 
        所謂預(yù)粉磨就是能夠部分或全部取代效率較低的球磨機(jī)第一倉承擔(dān)粗磨任務(wù), 這樣便提高粉磨系統(tǒng)的能量利用率, 縮短物料在球磨機(jī)中的停留時(shí)間和大鋼球所施加的過大應(yīng)力, 有利十減少結(jié)團(tuán)和過粉磨現(xiàn)象; 可以利用預(yù)粉磨設(shè)備處理硬脆的塊料, 然后再與軟的易磨的細(xì)料一起進(jìn)球磨機(jī)細(xì)磨, 使生料或水泥的顆粒分布更加均勻, 降低價(jià)顆粒組分間的化學(xué)成分的差異。而且也適用于一些小水泥廠技術(shù)改造, 當(dāng)出現(xiàn)窯磨不平衡現(xiàn)象,在資金缺少的情況下, 唯有增加細(xì)碎機(jī)以破代磨, 提高粉磨效率, 才能滿足機(jī)立窯能力發(fā)揮的需要。
 
         預(yù)粉磨設(shè)備可以應(yīng)用輥壓機(jī), 細(xì)碎鄂式破碎機(jī),錘式破碎機(jī),反擊破碎機(jī)及立軸沖擊式破碎機(jī)等。
 
         輥壓機(jī)出現(xiàn)于1985年, 它與球磨機(jī)有不同的組合方式, 產(chǎn)量可提高20~100 %, 能耗可降低10一40 %。輥壓機(jī)的產(chǎn)品粒度分布寬, Zui大的顆粒與輥縫寬度相當(dāng), 為8 ~30mm。細(xì)粉量視擠壓力大小和加料情況等參數(shù)而定, 通常小于32 um 的占20 % 以上, 也可調(diào)到< 9 0um的占80 %, 球磨機(jī)只起打散大塊和Zui終細(xì)磨并控制顆粒形狀和顆粒組成的作用。其不足之處是設(shè)備比較復(fù)雜, 投資高對(duì)物料的條件要求比較高, 國內(nèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)的材質(zhì)還在發(fā)展中, 輥?zhàn)尤菀灼茐? 維修困難且費(fèi)用大, 所以在工業(yè)技術(shù)水平不太高的地方應(yīng)慎重選用。
 
         細(xì)碎鄂式破碎機(jī)主要不足是產(chǎn)品粒度不均齊, 經(jīng)常有長(zhǎng)條形大顆粒出現(xiàn);錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)主要不足是錘頭磨損嚴(yán)重, 單位產(chǎn)品電耗較高, 一般都在2一3kwh/噸產(chǎn)品以上。
 
         立軸沖擊破碎機(jī)是一種新型設(shè)務(wù), 它的工作原理系美國帕曼勒提出, 在歐美已有多種產(chǎn)品,各公司產(chǎn)品的名稱不一, 在我國常稱為制砂機(jī)。 這類設(shè)備已有30多年的歷史, 原本用于礦山中硬以上礦石的細(xì)碎,1988年, 德國馬丁·史丹寇脫公司首次將david 型立軸沖擊破碎機(jī)提交給蓋賽克水泥廠, 與原有3.8 x 12.75m水泥磨組合使用效果較好。在一般情況下, 可以提高產(chǎn)量30 ~ 50%, 節(jié)能10一20 %。立軸沖擊破碎機(jī)能將物料破碎到小于2.5mm占80 ~ 90 %。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 易損件少, 造價(jià)低, 維護(hù)費(fèi)少等優(yōu)點(diǎn)。
 
          下面根據(jù)jh水泥廠在生料磨前安裝立軸沖擊破碎機(jī)對(duì)生料預(yù)粉磨的實(shí)際生產(chǎn)情況的影響, 對(duì)立軸沖擊破碎機(jī)在水泥生料預(yù)粉磨中的應(yīng)用進(jìn)行研究與分析。
 
          2 立軸沖擊破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)原理
          2.1 結(jié)構(gòu)
          立軸沖擊破碎機(jī)主要山五大部分組成, 即:傳動(dòng)裝置( 電機(jī), 皮帶傳動(dòng))、主軸裝置( 主軸, 軸承, 軸套, 加油管, 冷卻水管等)、撒料裝置(分料堆, 撒料盤, 導(dǎo)向葉片等)、渦動(dòng)自粉碎腔、支承裝置(機(jī)殼與機(jī)架, 進(jìn)料口, 出料口等)。
 
          2.2 工作原理
          立軸沖擊破碎機(jī)是依靠高速旋轉(zhuǎn)的葉輪的水平通道邊緣產(chǎn)生的離心力, 將物料拋至環(huán)形破碎腔, 與腔壁堆積的料墊沖撞, 以及物料與物料間的相互碰撞與相互研磨, 從而實(shí)現(xiàn)破碎與粉碎的目的。物料顆粒在高速?zèng)_擊速度下, 自然裂紋擴(kuò)大, 并解體成小的立方體顆粒。由于沖擊過程連續(xù)進(jìn)行, 大小顆粒的動(dòng)能不相同, 因此物料在腔內(nèi)料墊前呈現(xiàn)紊流狀態(tài)。失去動(dòng)能的物料因重力而沖刷下來, 新的物料不斷向墊層沖擊, 在反擊渦動(dòng)區(qū)的物料不斷更新且不斷產(chǎn)生相互沖攤與相互研磨的作用。細(xì)粉質(zhì)量小, 動(dòng)能小, 會(huì)比質(zhì)量大的顆粒先排向出料口。因此, 它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它的獨(dú)特的工作原理。

 
          3 立軸沖擊破碎機(jī)的工藝流程和工藝條件
          3.1 工藝流程概況
          jh廠是一家小型機(jī)立窯水泥廠, 由于窯的生產(chǎn)能力是8t/h, 而直徑1.83 x 7m的生料磨的生產(chǎn)能力是9t/ h。窯與磨不匹配,于是我們?cè)诮o該廠安裝了一臺(tái)立軸沖擊破碎機(jī)。
 
          我們的改造方案是, 原生料粉磨車間的各設(shè)備保持不動(dòng), 在皮帶輸送機(jī)的下料口處安置三通溜子,分別接入立軸沖擊破碎機(jī)和生料磨。如果把插板插入進(jìn)磨的分支時(shí), 物料先進(jìn)入立軸沖擊破碎機(jī), 經(jīng)破碎后的物料經(jīng)提升機(jī)送到磨中, 當(dāng)把插板插入立軸沖擊破碎機(jī)的分支時(shí), 物料就不經(jīng)過立軸沖擊破碎機(jī)而直接人磨, 這樣可避免立軸沖擊破碎機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)影響生產(chǎn)。
 
            這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是投資少, 安裝容易, 檢修方便, 不會(huì)因預(yù)粉磨系統(tǒng)出現(xiàn)故障使生料磨停轉(zhuǎn)影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng), 所以, 風(fēng)險(xiǎn)小, 安全可靠。改造后生料粉磨車間的工藝流程為:

               3 .2 工藝條件
               預(yù)粉磨物料: 石灰石、粘土、鐵粉、煤螢石配合料
              入料平均粒度: 20 一25 mm
              入料量: 10 一14t/h
              入料平均水分: 2%
              球磨機(jī)規(guī)格:1.83 x 7 m
              研磨體總裝載量: 21t
              第一倉鋼球平均球徑: 75 mm
              立軸沖擊破碎機(jī)規(guī)格: pc-8526
              提升機(jī)機(jī)規(guī)格: hl300 x 6.8 m
             4 工藝設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果分析
             立軸沖擊破碎機(jī)的出料粒度
             實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)列入表:

 
           Zui大粒徑dmax 不大于10mm
           8 0%篩下粒級(jí)d80= 5.5 mm
           0.08mm, 篩下r0.08 = 1 2%
           平均粒徑dp =2.52mm
           上面的結(jié)果足以證明, 該立軸沖擊破碎機(jī)具有良好的細(xì)碎性能。破碎產(chǎn)物顆粒分布已接近球磨機(jī)第一倉的粉碎作用, 能較好地滿足生混合料的細(xì)碎—粉磨技術(shù)的要求。
 
           4.3 球磨機(jī)鋼球級(jí)配的調(diào)整
           在加設(shè)預(yù)粉碎系統(tǒng)前, 入磨粒度d80 =20mm,產(chǎn)量10噸/小時(shí), 細(xì)度是0.0 8mm 篩余6 一8 %, 改造后, 入磨粒度減小到d80=5.5mm。因?yàn)榇箐撉蛑黄鸬狡扑榇髩K物料的作用, 粒度小的顆粒從大鋼球縫隙通過而不能被磨細(xì), 為了提高磨機(jī)產(chǎn)量和細(xì)度, 我們對(duì)第一倉的鋼球級(jí)配作如下調(diào)整:
           Zui大球徑:dmax=28 x dmax x0.333 = 28 x 10 x0.3 3 = 60mm
           ② 確定各倉的研磨體及其級(jí)數(shù):
            第一倉: 直徑是60, 50 ,40 , 30mm的鋼球四級(jí)
            第二倉: 20 x 25，20 x 30mm的鋼段二級(jí)
           ③確定各級(jí)比例:
            鋼球根據(jù)“ 兩頭大, 中間小”的一般原則選擇如下:粒徑60,50 ,40 , 30mm分別為: 20%,30%, 30%, 20%
            鋼段20x 25mm, 25 x 30mm分別為:50%,50%
            ④ 計(jì)算各級(jí)研磨體裝載量:

1. 估算平均填充率:

          總裝載量g =21 噸
          平均填充率率= 0.28

2. 確定各倉裝載量:

           第一倉: g l =0.785 x ( 1.83-0.08 )2 x 2.3 x 0.27 x 4.6 = 6.87 噸;
           第二倉: g2=.0.785 x1.75 x1.75 x 4.6 x 0.28 x 4.36 =13.50噸;
           總裝載量: 6.87 + 13.50=20.37噸< 設(shè)機(jī)裝載量, 可行。

3. 計(jì)算各級(jí)研磨體的裝載量:

          鋼球: φ60mm:6.87 x20%=1.37t
                    φ50mm:6.87 x30%=2.06t
                    φ40mm:6.87 x30%=2.06t
                    φ30mm:6.87 x20%=1.37t
          鋼段: φ20 x 25mm:13.50 x50%=6.75t
                    φ20 x 30mm:13.50 x50%=6.75t
           ⑤ 平均球徑:
             dav=44.9mm, 平均球徑設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本一致, 此方案可試用, 待生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)再調(diào)整。改造前后鋼球級(jí)配的對(duì)比:

 
            4.4 磨機(jī)的產(chǎn)量和電耗
             改造前后磨機(jī)的產(chǎn)量及電耗列入下表:

               由表中的數(shù)據(jù), 可得出粉磨同樣細(xì)度的生料, 改造后生料磨的產(chǎn)量提高40%, 單位產(chǎn)品電耗降低29 %。
 
               降低入磨粒度是提高產(chǎn)量的一個(gè)有效措施。規(guī)格為φ1.83 x 7m的生料磨加設(shè)細(xì)碎機(jī)后, 磨機(jī)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由9 噸提高到14噸, 每天以22小時(shí), 全年以300天計(jì)算, 這臺(tái)磨全年產(chǎn)量可達(dá)94200噸。窯的全年生產(chǎn)能力是6萬噸, 基本滿足窯磨平衡的需要。
 
             4.5 經(jīng)濟(jì)效益
              由前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可計(jì)算出, 安裝細(xì)碎機(jī)后, 生產(chǎn)每噸生料可節(jié)約電能7.9度, 每度電的電費(fèi)按1元算, 則粉磨一噸生料的成才`可降低8元, 每年生產(chǎn)92400噸生料, 全年可節(jié)約資金739200元。半年就可以收回安裝預(yù)粉碎系統(tǒng)的投資費(fèi)用。
 
             4.6 磨機(jī)及立軸沖擊破碎機(jī)的機(jī)械性能
              加設(shè)預(yù)破碎系統(tǒng)后, 入磨物料粒度減小,磨內(nèi)鋼球直徑也減小, 減小鋼球之間相互撞擊的應(yīng)力, 降低鋼球及鋼段的消耗和襯板磨損, 延長(zhǎng)磨機(jī)的使用壽命。
 
             經(jīng)過前面的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)分析, 得出了如下的結(jié)論:
             5.1 從立軸沖擊破碎機(jī)頂粉碎生料的運(yùn)轉(zhuǎn)情況可看出, 它運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn), 不需要特殊的基礎(chǔ); 沒有粉塵污染, 不需要收塵設(shè)施。
 
             5.2 立軸沖擊破碎機(jī)進(jìn)料粒度≤80mm, 物料中水分≤4%,不含大的鐵塊,一般對(duì)破碎效果沒有明顯影響。
 
             5.3 立軸沖擊破碎機(jī)產(chǎn)品粒度細(xì), Zui大粒徑小于10mm , 平均粒徑約為2.5 mm, 完全可取代球磨機(jī)第一倉, 承擔(dān)粗磨任務(wù)。
 
             5.4 立軸沖擊破碎機(jī)與生料磨聯(lián)合使用, 可降低入磨粒度,使生料磨增產(chǎn)50%, 單位產(chǎn)品電耗降低20%, 經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
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