球磨機的節(jié)能與自動控制 摘要球磨機是物料被破碎之后，再進行粉碎的關(guān)鍵設(shè)備。球磨機是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高細磨機械之一，其種類有很多。球磨機是水泥生產(chǎn)的主要粉磨設(shè)備，對物料的物理性質(zhì)波動的適應(yīng)性較強，物料烘干和粉磨可同時進行，粉碎比大，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，但是其能耗很高，設(shè)備笨重且噪聲較大。本文主要介紹了球磨機的工作原理，粉磨原理；球磨機粉磨效率與電耗的關(guān)系；以及如何實現(xiàn)電耗與粉磨效率的自動控制。關(guān)鍵詞：球磨機；粉磨效率；自動控制目錄摘要.(I)第1章 球磨機的工作原理、粉磨原理.(1)第2章 球磨機粉磨效率與電耗的關(guān)系.(3)第3章 如何實現(xiàn)電耗與粉磨效率的自動控制.(5)參考文獻.(6)II第1章 球磨機的工作原理、粉磨原理球磨機的主機是由鋼板卷制而成的回轉(zhuǎn)筒體。筒體的兩端裝有帶空心軸的端蓋，筒體內(nèi)壁有襯板，磨內(nèi)裝有不同規(guī)格的研磨體。當(dāng)磨機回轉(zhuǎn)時，研磨體由于離心力的作用貼附在簡體襯板表面，隨簡體一起回轉(zhuǎn)；被帶到一定高度時，由于其本身的重力作用，像拋射體一樣落下，沖擊筒內(nèi)的物料。在磨機回轉(zhuǎn)過程中，研磨體還以滑動和滾動方式研磨襯板與研磨體間及相鄰研磨體間的物料，如圖1所示。圖1 球磨機工作原理圖在磨機回轉(zhuǎn)過程中，由于磨頭不斷的強制喂料，而物料又隨著簡體一起回轉(zhuǎn)運動，形成物料向前壓；再利用進料端和出料端之間物料本身的物料高度差加上磨尾不斷抽風(fēng)，盡管磨體水平放置，物料也能不斷地向出料端移動，直至排出磨體。當(dāng)磨機以不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時，筒體內(nèi)研磨體可能出現(xiàn)三種基本情況。當(dāng)轉(zhuǎn)速太快時，研磨體與物料貼附在筒體上一起回轉(zhuǎn)，稱為“周轉(zhuǎn)狀態(tài)”，研磨體對物料起不到研磨和沖擊作用；轉(zhuǎn)速太慢，不足以將研磨體帶到一定高度，研磨體下落的能量不大，稱為“傾卸狀態(tài)”研磨體對物料的沖擊和研磨作用也不大；轉(zhuǎn)速比較適中時，研磨體提升到一定高度后拋落下來，稱為“拋落狀態(tài)”，研磨體對物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。實際上，研磨體的運動狀態(tài)是很復(fù)雜的，在貼附在磨機筒壁上的運動；有沿筒壁和研磨體層向下的滑動，有類似拋射體的拋落運動及波動等。球磨機對物料物理性質(zhì)必定的適應(yīng)性較強，能連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)能力較大；粉碎比大，產(chǎn)品細度和顆粒級配易于調(diào)節(jié)，顆粒形貌近似球形，有利于水泥的水化和硬化；物料的粉磨和烘干可以同時進行，粉磨的同時對物料有混合，攪拌，均化作用；結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)率高，維護管理簡單，操作可靠。但是，球磨機的粉磨效率低，只有2%-3%，研磨體和襯板的消耗量大，設(shè)備笨重，噪聲大。按一定粉磨流程配置的主機及輔機組成的系統(tǒng)稱作粉磨系統(tǒng)。根據(jù)物料在磨機內(nèi)通過的次數(shù)，可將粉磨系統(tǒng)分為開路流程和閉路流程。（1） 開路流程在粉磨過程中，物料僅通過磨機一次，卸出來即為成品的流程為開路流程如圖2所示。其優(yōu)點是：流程簡單，設(shè)備少，投資少，操作簡便。其缺點是：由于物料全部達到細度要求才能出磨，已經(jīng)被磨細的物料在磨內(nèi)會出現(xiàn)過粉磨現(xiàn)象，并形成沖擊墊層，妨礙粗料進一步磨細，從而降低了研磨效率，增加電耗。（2） 閉路流程物料出磨后經(jīng)分級設(shè)備分選，合格的物料為成品，偏粗的物料返回磨內(nèi)重磨的流程為閉路流程，如圖3所示。其優(yōu)點是：合格的細粉及時選出，減少了過粉磨現(xiàn)象，產(chǎn)量比同規(guī)格的開路磨提高15%25%，產(chǎn)品粒度較均齊，顆粒組成較理想，產(chǎn)品細度易于調(diào)節(jié)。適用于生產(chǎn)各種不同細度要求的水泥。由于散熱面積大，磨內(nèi)溫度較低。其缺點是：流程復(fù)雜，設(shè)備多，投資大，廠房高，操作復(fù)雜，維修工作量大。圖2 開路流程圖3 閉路流程第2章 球磨機粉磨效率與電耗的關(guān)系 球磨機工作效率低，能耗高，金屬消耗量大，為了降低生產(chǎn)成本，就必須在了解粉磨作業(yè)特點的前提下，根據(jù)物料的性質(zhì)入料細度和出磨產(chǎn)品細度要求。合理選擇粉磨工藝流程和粉磨設(shè)備，為此各有關(guān)行業(yè)的粉磨作業(yè)都規(guī)定了技術(shù)條件和工藝技術(shù)指標(biāo)。 粉磨作業(yè)的技術(shù)條件是指入磨物料的粒度，易磨性，水分和溫度以及產(chǎn)品細度要求，上述這些是選擇粉磨工藝，粉磨設(shè)備和進行生產(chǎn)管理的依據(jù)。1入磨物料的粒度入磨物料的粒度對磨機的產(chǎn)量質(zhì)量和動力消耗影響很大。料度小，喂料均勻則容易粉磨粉磨。磨機的產(chǎn)量質(zhì)量也高，動力消耗也低，入料粒度大喂料不均勻，粉磨就困難，磨機質(zhì)量產(chǎn)量低，動力消耗也大。入磨粒度越小，對提高磨機產(chǎn)量質(zhì)量指標(biāo)越有利，但降低入料粒度將受到設(shè)備條件的限制，不同的物料入磨粒度要控制在一定范圍內(nèi)。孰料30mm，石灰石25mm，石膏50mm 混合材料30mm對于規(guī)格直徑小于1.5M的磨機，由于研磨體的規(guī)格和沖擊能力小，入磨物料的粒度最好控制在10-15mm以內(nèi)。2 物料的易磨性 物料的易磨性是指物料被粉磨的難易程度，用相對易磨系數(shù)表示測定方法，以平潭標(biāo)準(zhǔn)樣品，用化驗室小磨機將等量的標(biāo)準(zhǔn)樣品和被測物料分別粉磨相同的時間，所得表面積之比即為相對易磨系數(shù)K=S/S0式中 K-相對易磨系數(shù) S-被測物料比表面積。 S0-標(biāo)準(zhǔn)樣品的比表面積。所用標(biāo)準(zhǔn)樣品還有濕法回轉(zhuǎn)窯孰料。易磨系數(shù)的大小與無聊的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。通過上述分析可知道：在可能的條件下，應(yīng)盡量選用易磨系數(shù)大的原料，采取措施，改善孰料的易磨性。3 入磨物料的水分 干法磨時，入磨物料水分對磨機的產(chǎn)量質(zhì)量和操作影響很大，磨機粉磨物料時，筒體內(nèi)的溫度比較高，如果入磨物料含水分過大會產(chǎn)生很多水蒸氣，使磨內(nèi)氣體濕含量增大，因而細顆粒物料粘在研磨體和襯板上，形成“物料墊”，使粉磨效率顯著降低，嚴(yán)重時會將隔倉板和出料蓖板孔眼堵塞，阻止物料通過，以至出現(xiàn)飽磨現(xiàn)象，甚至?xí)斐蓤怨痰摹澳?nèi)圈”被迫停止清理。對于入磨物料水分一定要嚴(yán)格控制，但物料過于干燥，在磨內(nèi)流動速度加快，會出現(xiàn)跑粗現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量。物料中保持少量的水分，在磨內(nèi)氣化時，可以帶走部分熱量對降低磨溫，提高粉磨效率有很大好處。入磨物料平均水分控制在1%-1.5%為宜。4 入磨物料溫度物料在磨內(nèi)粉磨過程中要產(chǎn)生大量的熱量，如果入磨的物料溫度過高，則粉磨物料溫度就會很高，磨內(nèi)溫度過高所帶來的一系列不良后果，如下：(1)磨內(nèi)溫度高達120左右時，其中的石膏即二水硫酸鈣就會脫水，生成半水石膏或完全脫水，變成無水石膏，使之引起水泥速度凝固或者假凝，影響水泥質(zhì)量。（2）會發(fā)生糊球和聚結(jié)現(xiàn)象，細粉粘附在研磨體和襯板的表面上，使粉磨效率降低，電耗增加一般入磨物料溫度超過80時，水泥磨產(chǎn)量降低10%-15%，因此不少工廠在其表面淋水以降溫。5 出磨產(chǎn)品細度產(chǎn)品細度對該產(chǎn)品以后要進行的物理，化學(xué)反應(yīng)的效果有很大影響。通過粉磨不僅增加了物料的比表面積，同時使物料顆粒表面也受到破壞以至于破裂。使參加反應(yīng)的其他物料更難滲透到顆粒中。水泥生料的細度一般控制在0.08mm方孔篩篩余為8%-10%范圍內(nèi)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同的水泥細度要求不同，各生產(chǎn)廠一般多控制在5%-8%范圍內(nèi)。第3章 如何實現(xiàn)電耗與粉磨效率的自動控制如何實現(xiàn)球磨機粉磨效率最大化是球磨機技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的目的，在球磨機生產(chǎn)廠家技術(shù)創(chuàng)新中，在穩(wěn)定球磨機技術(shù)的基礎(chǔ)上，在球磨機生產(chǎn)運行中關(guān)注球磨機四大主要參數(shù)加速實現(xiàn)球磨機研磨效率的最大化。 1、球磨機入磨物料水分一般入磨物料水分應(yīng)控制在1%左右，若水分大細粉易糊在研磨體，襯板和隔倉板的篦孔上，使粉磨效率降低，球磨機產(chǎn)量降低，當(dāng)水分達到5%左右時，球磨機基本上不能正常工作，目前多數(shù)規(guī)模小些的企業(yè)基本上都沒有烘干機，尤其是雨水多的地方或霉雨季節(jié)對磨機產(chǎn)量影響很大，嚴(yán)重時生料磨產(chǎn)量供不上用，使全廠產(chǎn)量都受影響，影響市場和企業(yè)經(jīng)濟效益。 2、球磨機研磨物料的給礦粒度大小對球磨機生產(chǎn)能力的也有影響，在其他條件不變的情況下，給礦粒度大，球磨機的生產(chǎn)能力下降。給礦粒度小，球磨機的生產(chǎn)能力會提高。 3、球磨機研磨體的級配和研磨體的裝載量合適與否，不僅影響著球磨機產(chǎn)量，還影響產(chǎn)品細度。因此球磨機研磨體級配和研磨體的裝載量也是阻礙球磨機實現(xiàn)效率最大化的重要因素。 4、 球磨機通風(fēng)問題，若球磨機通風(fēng)好，有利于溫度、水分的及時排出，有利于微粉及時排出減少緩沖作用，提高粉磨效率，否則相反水泥粉磨系統(tǒng)已廣泛采用電子定量喂料秤、自動化儀表及電子計算機控制生產(chǎn)，實現(xiàn)操作自動化，以進一步穩(wěn)定磨機生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。磨內(nèi)作業(yè)主要利用電耳、提升機負荷、選粉機回粉量及利用輥式磨內(nèi)壓差等進行磨機的負荷控制，對石膏摻加量等亦可用X熒光分析儀、電子計算機進行配料控制。在鋼球磨系統(tǒng)實現(xiàn)大型化的同時，創(chuàng)新研發(fā)擠壓粉磨技術(shù)和裝備。采用大型磨機不但可以提高粉磨效率、降低襯板和研磨體消耗，減少占地面積，并且可以簡化工藝流程，減少輔助設(shè)備，也有利于降低產(chǎn)品成本。長期以來，雖然圈流式鋼球磨機作為水泥粉磨設(shè)備的基本型式，但由于開流磨機具有工藝流程簡單、操作方便和易于進行自動控制等優(yōu)點，許多小型磨機仍然采用，丹麥?zhǔn)访芩构驹谛′摱文サ幕A(chǔ)上，把兩級磨合并在一個磨機上，開發(fā)了康必丹(Combidan)磨，既能用于開流，也能用于圈流。使用鋼球磨機粉磨物料時，會使大部分輸入能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軅鬟f給物料，使粉磨物料的溫度上升到100t以上。這樣，不但會使二水石膏脫水，失去作為水泥緩凝劑的作用，而且溫度過高還會使物料黏結(jié)，黏糊研磨介質(zhì)，從而降低粉磨效率。因此，為了降低水泥粉磨時的溫度，提高粉磨效率，改善水泥品質(zhì)，廣泛采用了許多新的冷卻方法。例如：向磨內(nèi)噴水，在選粉機內(nèi)通風(fēng)冷卻和采用水泥冷卻器對出磨水泥進行冷卻等。在廣泛推廣應(yīng)用擠壓粉磨的同時，在粉狀物料輸送方面，研發(fā)機械輸送粉狀的超高超重提升機、密封皮帶機、新型空氣斜槽等裝備，代替氣力輸送粉體物料舊模式，力求水泥生產(chǎn)綜合電耗的進一步降低。參考文獻【1】劉輝敏；北京化學(xué)工業(yè)出版社；水泥生產(chǎn)技術(shù)；2013【2】芮君渭，彭寶利；北京化學(xué)工業(yè)出版社；水泥粉磨工藝及設(shè)備；2006【3】陳紹龍，李福州；北京化學(xué)工業(yè)出版社；水泥生產(chǎn)破碎與粉磨工藝技術(shù)；2007 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