論大型球磨機節能降耗新舉措
2011-01-24 00:00
物料粉磨是水泥行業高能耗領域，我國自“十一五”以來，一直把節能降耗放在水泥工業首位，并取得了一定的成效。但是，水泥行業能源消耗還未得到根本的改變，尤其是在大型水泥生產中，降低能耗仍是今后的主攻方向。
在2010年11月25日，工業和信息化部發布了關于水泥工業節能減排的指導意見，重點指出了水泥工業存在的不足和問題，意見指出：當前我國正處于工業化、城鎮化加速發展的重要階段，經濟社會發展面臨著嚴峻的資源和環境雙重約束。水泥行業作為我國主要的高能耗、高排放產業，是工業領域節能減排的重點和難點，其節能減排效果對完成我國能源消耗目標、工業可持續發展起著舉足輕重的作用。加大節能減排力度，已成為水泥行業面臨的一項艱巨而緊迫的任務。在政策措施中，意見指出：積極鼓勵水泥行業技術創新。推動國家級水泥工業節能減排工程技術研究中心建設，建立跨部門、跨行業產學研緊密結合的科技創新體系。針對我國水泥行業在節能環保方面存在的突出技術問題，加大技術改造和新技術研發資金投入，開展行業共性、關鍵性支撐技術的研發與工程應用。鼓勵裝備制造骨干企業提升制造水平，實現高效、節能、環保水泥生產線裝備的國產化、大型化，帶動水泥產業的升級和技術進步。在水泥成套技術裝備出口退稅方面加大支持和引導力度。為此，作為水泥行業，在“十二五”期間，加大技術改造，推廣新技術是我們工作的重中之重。
近年來，水泥行業在節能減排的工作中，利用新技術、開發新型節能設備，如立磨和輥壓機技術的利用和推廣，在粉磨領域中取得了很大的成效。但就水泥生產工藝而言，立磨和輥壓機所產出的產品質量是永遠代替不了傳統球磨機所生產的產品質量，尤其是兩種方式生產出的水泥成品顆粒形貌的組成相差很大，球磨機生產的產品其顆粒形貌以圓形和表面光滑的為主，因此所生產的混凝土強度較高，而立磨生產出的成品則是不規則形貌和表面粗糙的顆粒占據多數，以致會影響到使用強度。所以，國際上，在生產水泥行業中，立磨和輥壓機不作為生產成品的最終設備。因此，在考慮水泥工藝和質量要求的同時，采取用球磨機作為最終產品的生產設備是產品質量優化的最佳選擇。
多數生產企業采取在球磨機前預粉碎的綜合生產工藝，是實現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。傳統的大型球磨機一直以來受到設計、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設備設計、制造和運行的經驗，對大型球磨機進行了深入的探討，實現了節能降耗的新途徑。
傳統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，回轉體的驅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80年代中期，天津水泥工業設計院設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和研究，如配備角螺旋內襯、方形交錯內襯和溝槽內襯等，在中小型邊緣傳動球磨機中確實取得了一定的效果，提高了設備產能。而在此基礎上，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，也就是所說的產生了“丟轉”現象，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備運行的傳遞形式有直接的關系。
誠然，大型球磨機如果采用傳統的邊緣傳動形式，按照以往的設計方法、制造運輸和運行中均存在一定的問題。其中，在設計中，邊緣傳動中的大齒輪為了便于安裝和維修，其結構是分半對開的結構形式，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，隨著國家水泥生產上大改小政策的進一步落實，逐年淘汰大批產能落后的企業，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計理念，采取邊緣傳動，其傳動大齒輪的直徑已經超出理論運行的范疇（由結構而來）。就制造而言，大型齒輪加工所需要的設備也是稀有的。在設備運行中，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，是不經濟的。
筆者認為，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，要彌補傳統的設計、制造和運行的不足，應對傳動大齒輪進行優化改進：做到既能達到新理念設計要求、又能使其制造簡便、運行平穩、又能滿足齒輪副磨損要求。為達此目的，筆者針對傳統設計思想中的要求和目的，對球磨機傳動大齒輪結構按照新的設計理念、現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，功能化是平穩傳遞磨機扭矩，提高設備性能的體現，而合理化是理論和實際結合的優化。改進后的大齒輪其與配套回轉筒體的直徑比為1：1.2左右，安裝方式仍為分半對開式，拆裝更為方便。采取這一設計理念，其另一優點更為顯現：制造成本費用大為降低，鋼材需求量也相應降低，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，進而提高產能，與相同規格的磨機相比，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備中去，如建材行業大型回轉窯的傳動、冶金行業回轉式混料機、烘干機等大型回轉體的傳動。可不同程度的優化結構，改善運行效果，同時，為發展大型機械設備奠定了基礎。
(來源：中國水泥網 編輯：小Q 供稿：周利群 )
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