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试论粉磨行业节能降耗新举措
2011/02/15 00:00
来源：中国建材报
物料粉磨是水泥行业高能耗领域，我国自“十一五”以来，一直把节能降耗放在水泥工业首位，并取得了一定的成效。但是，水泥行业能源消耗还未得到根本改变，尤其是在大规模水泥生产中，降低能耗仍是今后的主攻方向。......
物料粉磨是水泥行业高能耗领域，我国自“十一五”以来，一直把节能降耗放在水泥工业首位，并取得了一定的成效。但是，水泥行业能源消耗还未得到根本改变，尤其是在大规模水泥生产中，降低能耗仍是今后的主攻方向。
2010年11月25日，工业和信息化部发布了关于水泥工业节能减排的指导意见，重点指出水泥工业存在的不足和问题，意见指出：当前我国正处于工业化、城镇化加速发展的重要阶段，经济社会发展面临严峻的资源和环境双重约束。水泥行业作为我国主要的高能耗、高排放产业，是工业领域节能减排的重点和难点，其节能减排效果对完成我国能源消耗目标、工业可持续发展起着举足轻重的作用。加大节能减排力度，已成为水泥行业面临的一项艰巨而紧迫的任务。在政策措施方面，意见指出：积极鼓励水泥行业技术创新。推动国家级水泥工业节能减排工程技术研究中心建设，建立跨部门、跨行业产学研紧密结合的科技创新体系。针对我国水泥行业在节能环保方面存在的突出技术问题，加大技术改造和新技术研发资金投入，开展行业共性、关键性支撑技术的研发与工程应用。鼓励装备制造骨干企业提升制造水平，实现高效、节能、环保水泥生产线装备的国产化、大型化，带动水泥产业的升级和技术进步。在水泥成套技术装备出口退税方面加大支持和引导力度。因此，水泥行业在“十二五”期间，加大技术改造，推广新技术，是我们工作的重中之重。
近年来，水泥行业在节能减排的工作中，利用新技术、开发新型节能设备，如立磨和辊压机技术的利用和推广，在粉磨领域取得了很大的成效。但就水泥生产工艺而言，立磨和辊压机所生产的产品质量永远也代替不了传统球磨机所生产的产品质量，尤其是2种方式生产出的水泥成品颗粒形貌的组成相差很大，球磨机生产的产品其颗粒形貌以圆形和表面光滑的为主，因此所生产的混凝土强度较高，而立磨生产出的成品则是不规则形貌和表面粗糙的颗粒占据多数，以致会影响到使用强度。因此国际上，在水泥生产行业中，立磨和辊压机不作为生产成品的最终设备。在考虑水泥工艺和质量要求的同时，采取用球磨机作为最终产品的生产设备，是产品质量优化的最佳选择。
近年来，多数生产企业采取在球磨机前预粉碎的综合生产工艺，也是实现降低能耗目的的重要措施之一。而大型球磨机自身的能源消耗一直未能引起高度重视。传统的大型球磨机一直以来受到设计、制造和实际运行因素的影响，自身能耗未得到充分降低。笔者凭借多年来从事水泥生产设备设计、制造和运行的经验，对大型球磨机进行了深入的研究，找到了节能降耗的新途径。
传统大型球磨机的主机所需要的扭矩是靠传动接管和传动轴传递的，称其为中心传动。众所周知，回转体的驱动扭矩是力矩和力臂的乘积。因此在中心传动中，由于传动力臂较小，电机所消耗的功率就较大，能耗相对较高。而中小型球磨机的传动方式均为回转筒体外大小齿轮传动，称其为边缘传动，其传递力臂较大，电机功率相对消耗较小，能耗相对较低。实践也同样证明了这一点，所有按照理论计算所配套的中小型磨机电机配套功率都偏高，也就是说，有一定的储存功率。上世纪80年代中期，天津水泥工业设计院设计专家对石家庄鹿泉水泥厂的Φ2.2m×6.5m球磨机进行了实际测试：按照计算出的电机功率为380kW，而在实际运行中，使用功率仅为310kW左右，也就是说，有10%以上的富裕功率。在此期间，一些专家对球磨机进行了能力开发和研究，如配备角螺旋内衬、方形交错内衬和沟槽内衬等，在中小型边缘传动球磨机中确实取得了一定的效果，提高了设备产能。而在此基础上，把以上改进推广到大型中心传动的球磨机中，如山东鲁南水泥厂在Φ3.8m×12m球磨机中，配备了角螺旋内衬，效果很不明显，其原因之一是在提高磨机能力的同时，电机消耗功率在增加，当电机储存功率小或无储存时，运行速度降低，也就是所说的产生了“丢转”现象，降低了研磨体的动势能，因此起不到理想的作用。这更加说明了功率消耗与设备运行的传递形式有直接的关系。
诚然，大型球磨机如果采用传统的边缘传动形式，在按照以往的设计方法、制造运输和运行中均存在一定的问题。比如在设计中，边缘传动中的大齿轮为了便于安装和维修，其结构是分半对开的结构形式，直径是筒体的1.6倍左右，只有这样才能满足制造和装配要求。随着国家水泥生产“上大改小”政策的进一步落实，逐年淘汰大批产能落后的企业，取缔中小型球磨机，取而代之的是大型球磨机。而大型球磨机如果按照以往的设计理念，采取边缘传动，其传动大齿轮的直径已经超出理论运行的范畴（由结构而来）。就制造而言，大型齿轮加工所需要的设备也是稀有的。在设备运行中，如果传动齿轮超出其理论允许的线速度，则齿面磨损超出理论值很大，是不经济的。
大型球磨机要想达到比较理想的运行效果，采取边缘传动形式是可能的。首先，要弥补传统的设计、制造和运行的不足，应对传动大齿轮进行优化改进，做到既能达到新理念设计要求，又能使其制造简便、运行平稳且能满足齿轮副磨损要求。为达到这个目的，笔者针对传统设计思想中的要求和目的，对球磨机传动大齿轮结构按照新的设计理念、现实制造能力和实际运行效果进行了改进，完善功能化和合理化，功能化是平稳传递磨机扭矩、提高设备性能的体现，而合理化是理论和实际结合的优化。改进后的大齿轮与其配套回转筒体的直径比为1∶1.2左右，安装方式仍为分半对开式，拆装更为方便。采取这一设计理念，其另一优点更为显现，即制造成本费用大为降低，钢材需求量也相应降低，因此，它也是日益短缺的钢材资源的最佳选择方案。在运行中，可加大承载能力，提高研磨体装载量，进而提高产能，与相同规格的磨机相比，总体单位能耗可降低20%以上。
另外，此项措施的实施，可以派生利用到与此相同的机械设备中去，如建材行业大型回转窑的传动及冶金行业回转式混料机、烘干机等大型回转体的传动，可进行不同程度的结构优化，改善运行效果，同时，为发展大型机械设备奠定基础。
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