1、河北理工大学材料学院水泥机械设备水泥机械设备第三章：粉磨设备第三章：粉磨设备-辊式磨（立磨）辊式磨（立磨）第一节：概述第一节：概述石碾：碾（辊）转动1.辊式磨的工作原理辊式磨的工作原理l辊式磨是根据料床粉磨原理来粉磨物料的机械，磨内装有分级机构而构成闭路循环，加压机构提供粉磨力，同时也借助磨辊与磨盘运动速度差异产生的剪切研磨力来粉碎、研磨料床上的物料。2.立式磨的工作过程立式磨的工作过程l电动机通过减速机带动磨盘转动。物料经锁风装置、下料溜子进入磨内堆积在磨盘中间，磨盘转动产生的离心力使其移向磨盘周边，进入磨辊与磨盘之间。磨辊在液压装置和加压机构的作用下，向磨辊与磨盘之间的物料施加压力。物料被
2、碾压后，向磨盘边缘移动，直至从磨盘边缘的挡料圈上溢出。l来自风环由下而上的热气流对含水物料进行悬浮烘干，并将磨碎后物料带至磨机上部的动态分离器中进行分选。粗粉重新返回磨盘与喂入的物料一起再粉磨（循环几十次），合格的成品随气流带出机外被收集作为成品。l特别难磨的料块以及意外入磨的金属件将穿过风环沉落，并通过刮料板和出渣口排出磨外。l由于风环处气流速度很高，因此传热速率快，小颗粒瞬时得到干燥大颗粒表面被烘干，在返回重新粉碎的过程中得到进一步干燥。3.辊磨机的特点辊磨机的特点l1）能耗低，粉磨效率高。辊磨机采用料床粉磨原理粉磨物料，系统能耗比球磨机低 20%-30%。l2）占地面积小，质量轻。辊磨机
3、内有选粉装置，故不需选粉机和提升机，出磨合生气体可直接进入收尘器收集，故工艺简单，布局紧凑，建筑面积及建筑空间都要比球磨机系统小 30%以上，在同样生产能力的情况下，辊磨机系统中辊磨机的质量要比球磨机系统中球磨机的质量轻。l3）烘干能力大。辊磨机采用热气体输送物料，入磨的风量、风速、风温非常重要。在辊磨机内可烘干粉磨水分高达 12%-15%的物料，故可省去原料烘干系统。l4）易损件寿命长。由于辊磨机的结构决定了辊磨机在运行过程中没有金属间的直接接触，所以，金属磨耗小，运转率高，易损件寿命长。l5）入磨粒度大。管磨机的入磨粒度一般要求小于30mm，而辊磨机入磨粒度一般在80-120mm，大型辊磨
4、机可达200mm，比管磨机入磨粒度大3-4倍，可大大提高破碎机的破碎能力，并简化破碎工艺流程。l6）噪声小。噪声比管磨机小10dBl其他：基建投资可节省30%；辊磨机还具有产品细度和成分容易监测控制，维护简单，有利于设备大型化等优点。l缺点：l1）不适宜于磨蚀性大的物料；否则，不仅辊套和磨盘衬板磨耗大，而且产、质量均下降。l2）辊套和磨盘的耐磨性要求较高，偏低时，辊套易磨损，且易松动，维修工作量大，运转率下降。l3）操作人员需有较高的技术水平。l辊磨机所产生的综合经济效益和社会效益，是球磨机无法比拟的，近年来在水泥行业中辊磨机得到迅速推广。第二节第二节 辊式磨的类型发展辊式磨的类型发展l现代的
5、立式辊磨是从1906年起开发的，至今已过百年。离心力弹簧加压 液压气力弹簧软料（煤）中等硬度的水泥原料硬脆料（熟料、矿渣）加压形式：入磨物料：新型干法分解炉技术的发展，使得立式辊磨得到不断改进和大型化。第三节第三节 辊式磨的构造辊式磨的构造l辊式磨主要由底座、磨盘、磨辊、加压装置、上下壳体、选粉机、密封进料装置、润滑装置、传动电动机和减速装置等组成。l主要介绍粉磨机构、分级机构、加压机构。MPS磨的结构示意图磨的结构示意图 1.粉磨机构粉磨机构l其核心部件是磨辊和磨盘。l对磨辊和磨盘的几何形状的要求：一是能够形成厚度均匀的料床；二是在其接触面上具有相等的比压l目的：保证物料均匀研磨和部件均匀磨
6、损的必要条件。不同辊式磨的磨盘、磨辊形状不同辊式磨的磨盘、磨辊形状磨机名称辊子与磨盘的几何形状主要特征辊子个数及加压方式检修状况启动时辊子的位置莱歇磨平磨盘与锥形磨辊2辊 弹簧式3、4个辊液压式磨上附有翻出磨辊的轻便型油压装置启动时磨辊能自动从磨盘上提起MPS磨鼓形磨辊及带有凹槽的磨盘3辊液压气动的预应力弹簧加压系统磨辊辊套与磨盘衬板是分片,易于在磨内更换启动时磨辊不能提起磨机名称辊子与磨盘的几何形状主要特征辊子个数及加压方式检修状况启动时辊子的位置伯力鸠斯磨每个鼓形辊子由两个窄辊组成，磨盘具有与辊子相适应的凹槽 FLSATOX磨圆柱形辊子和平板式磨盘 2.分级机构分级机构l它是一种空气流旋回
7、选粉机，直接安装在磨机内部，它是粉磨细度的控制机构。根据其结构的不同，可分为三大类：静态选粉机(分离器)、动态选粉机(分离器)、高效组合式选粉机(分离器)。（1）静态分离器）静态分离器l静态分离器工作时，含尘气流经过内外锥壳之间的通道上升，并通过圆周均布的导风叶切向折入内分离室，再经分离室折进内筒。在两次折返过程中，粗颗粒受离心力作用，撞击到器壁而沉落，细颗粒随气流排出，完成粒度分离。l调整导向叶片的角度可以改变切向力，从而调整产品粒径。但是调整的幅度不大，产品细度较粗。（2）动态分离器）动态分离器l动态分离器有一个高速旋转的笼形转子l动态分离器避免了像静态分离器那样，当颗粒浓度增加，流体阻力
8、增大，气体流量减少，造成切向速度降低。切向速度可通过转子的转速来保证。l含尘气流穿过高速旋转的笼形转子时，粗颗粒直接被叶片碰撞，细颗粒由空气带入。l转子的速度可以根据要求来调节。l转子风叶设计成倾斜状，自底部至顶部逐渐放大，目的是使物料颗粒所受的离心力均匀。下部风叶回转半径小，离心力增强作用小，上部风叶回转半径大，离心力增强作用大。l在磨机中气流经过风环回转上升，在分离器下部，粗颗粒离心力大，碰到较小的增强作用就能沉降，而细颗粒离心力小，继续上升碰到更大的增强作用而沉落，这样整个分离区均能起到分选作用，为此分离效率较高。l转子由下部壳体、叶片、上部壳体、支承定位装置、转速测量装置、减速器、液压
9、马达和液压系统等组成。分离器下部壳体1为倒锥形，由钢板焊接而成，它的下部壳体与磨机上架体以法兰连接。分离器上部壳体4为正锥形，由钢板焊接而成，传动部则支承在其内部。1下部壳体；2叶片；3支承定位装置；4上部壳体；5转动轴组件；6减速器；7液压马达l传动部分由叶片支承体、叶片、转动轴组件等组成。轴承组件中装有两个调心滚子轴承和一个推力轴承。l传动部分的主轴上方则通过联轴器与减速器连接，减速器通过联轴器与液压马达连接，转速测量装置位于主轴上部，用于测量分离器转速。支承定位装置用来支承传动部分。l旋转的叶片靠液压传动实现无级变速，调速范围一般为0-70rpm，分离器转子的转速越高，产品粒度就越细。（
10、3）高效组合式分离器）高效组合式分离器l高效组合式分离器集合了动态分离器和静态分离器的特点，目前有圆柱形组合分离器和百叶窗高效组合式分离器。l圆柱形组合分离器转子为圆柱形笼子，四周均布了导风叶，使气流上下均匀地进入分离区。l圆柱形组合分离器分离清晰，分离效率高，但是阻力增加，导风叶的磨损较大。圆柱形组合分离器百叶窗组合式分离器lLoesche 公司根据辊式磨的特点，开发出了百叶窗高效组合式分离器，其分级过程：l1）同轴螺旋气流分级l气流通过磨盘周围的风环，风环内设有带一定角度的导风叶，气流夹带物料作螺旋运动。粗颗粒受离心力的作用被抛向磨机和分离器的机壳而沉落，这意味着在进入分离器之前就已进行了
11、预分离。l2）百叶窗效应的分级l百叶窗是不同直径的锥体，使向上气流转向向下，并最后变成水平的径向流。在这转向过程中，第二部分的粗颗粒被选出。l3）导向叶的分级l百叶窗内锥相互之间由加强筋相连。筋与立轴有一个转角，就像静态分离器的导风叶，第三部分粗粒被离心力所分离。l4）抛落效应分级l百叶窗亦产生抛落效应。料流在向下运动时进入动态分离，分离出来的物料在重力作用下向下运动又碰到百叶窗下一个锥喷出的气流，形成了二次静态分级。这个过程从顶到底多次发生。最后百叶窗的另一个作用是为转子叶片均匀地分配料流。l5）动态分级l经过以上几次静态分级后，粗物料已部分分离，再进入动态分级机。该分级机是与百叶窗锥体平行
12、的由叶片组成的回转笼式转子，它使气料流增加切向速度（螺旋），螺旋和离心力的增减由转速形成。因为百叶窗转子分离器有较大的通风截面，因此比圆柱形转子具有更低的磨损和压力降。3、加压机构、加压机构l 加压机构是粉磨力的主要来源，l过去小型辊磨机用弹簧加压，现代化大中型辊磨均用液压装置或液压气动装置加压。l弹簧加压通过改变弹簧的压缩量调整压力，但是压力有限，难于满足大中型磨的需要。此外在运转中不能调整，不能适应物料性能及料床变化的情况，其压力特性硬，操作稳定性差，特别是当磨内进入铁件等杂物时，易造成过载损坏事故。l现代大型立式磨加压机构是由液压装置或液压气动装置加压的。加压机构由液压系统以及连接件组成
13、。l各种不同形式的辊磨机基本上有两类不同形式的液压装置：一类是单辊施压，调整灵活，单辊施压的磨机有Loesche磨、OK磨等。另一类是多辊统一施压，稳定性好，统一施压的磨机有MPS、ATOX、Peters磨。l拉杆的一段铰接在压力架上，另一端与液压缸的活塞杆连接。液压缸带动拉杆对磨辊施加压力。l液力加载通过油缸、蓄能器及液压装置实现。调整油缸内的压力大小进行压力控制。蓄能器可以缓冲操作中的冲击波动，并吸收过载压力。液压装置则是传递压力的机构。各种不同形式的辊磨机基本上有两类不同形式的液压装置：一类是单辊施压；另一类是多辊统一施压。前者调整灵活，后者稳定性好。单辊施压的磨机有LM、OK、VR磨。
14、取统一施压的磨机有MPS、ATOX、Peters、EM 磨。第四节第四节 辊式磨的参数辊式磨的参数1.钳角钳角2.磨辊直径磨辊直径D与物料粒径与物料粒径d的比例的比例3.磨盘转速磨盘转速4.辊磨机的功率辊磨机的功率5.辊磨机的产量辊磨机的产量第五节 影响辊磨机粉磨的因素l辊磨机是利用料床粉碎原理进行粉磨物料的，集物料的粉磨、输送、选粉、烘干以及分离金属块和重矿石等诸多优点于一身。正常条件下，只要通过短期的工艺调试，辊磨机都能平稳地运转。但是，如何优化工艺参数，保证质量，确保安全，提高产量，降低能耗，提高运转率，不断提高经济效益是辊磨机的管理和操作的中心问题1.磨内的通风及进出口温度的控制磨内的
15、通风及进出口温度的控制l（1）入磨风的来源及匹配入磨热风大多采用回转窑系统的热风，也有的工艺系统采用热风炉提供热风，为了调节风温和节约能源，在入磨前还可掺入冷风和循环风。采用热风炉供给热风的工艺系统，为了节约能源，视物料含水情况可掺入20%-50%的循环风。而采用预分解窑废气作热风源的系统，希望废气能全部入磨利用。若有余量可通过管道将废气直接排入收尘器。如果废气全部入磨仍不够，可根据入磨废气的温度情况，确定掺入部分冷风或循环风。l（2）风量、风速及风温的控制1）风量的选定原则出磨气体中的含尘（成品）浓度应在 550-750g/m3。出磨管道风速一般要大于 18m/s，并避免水平布置。喷口环处的
16、风速标准为 90m/s，最大波动范围为 70%-105%。l当物料的易磨性不好，磨机的产量低，往往需选用大一个型号的辊磨机。相比条件下，在出口风量合适时，喷口环风速较低，应按需要用铁板挡上磨辊后喷口环的孔，减少通风面积，增加风速。挡多少个孔，要通过风平衡计算确定。l允许按辊磨机的具体情况在 70%-105%范围内调整风量，但窑磨串联的系统应不影响窑系统的烟气排放。l2）风温的控制原则生料磨出磨风温不许超过120，否则较连接要受损失，旋风筒分格轮可能膨胀卡停，磨机容易产生振动。煤磨出磨风温视煤质情况而定。挥发分高则出磨风温要低，反之可以高些。一般应控制在100以下，以免系统燃烧、爆炸等现象的发生
17、。用热风炉供热风的系统，只要出磨物料的水分满足要求，入收尘器风温高于露点15 以上，可以适当降低入、出口风温，以节约能源。烘磨时入口风温不能超过200，以免使磨辊内润滑油变质l（3）防止系统漏风系统漏风是指辊磨机本体及出磨管道、收尘器等处的漏风。在总风量不变的情况下，系统漏风会使喷口环处的风速降低，造成吐渣严重。由于出口风速的降低，使成品的排出量少，循环负荷增加，压差升高。由于恶性循环，总风量减少，易造成饱磨、振动而停车。还会使磨风输送能力不足而降低产量。另外，还会降低入收尘器的风温，造成结露。如果为了保持喷口环处的风速，而增加通风量，这将会增加风机和收尘器的负荷，浪费能源。同时也受风机能力和
18、收尘器能力的限制。因此系统漏风有百害而无一利，必须克服。MPS辊磨机系统漏风要小于4%，根据我国的国情，应按漏风小于10%进行风路设计。2.拉紧力的选择拉紧力的选择l辊磨机的研磨力主要来源于液压拉紧装置。通常状况下，拉紧压力的选用与物料特性及磨盘料层厚度有关，因为辊磨机是料床粉碎，挤压力通过颗粒间互相传递，当超过物料的强度时被挤压破碎，挤压力越大，破碎程度越大，因此越坚硬的物料所需拉紧力也越大。否则，效果不好。对于易碎性好的物料，拉紧力过大是一种浪费，在料层薄的情况下，还往往造成振动；而易碎性差的物料，所需拉紧力大，料层偏薄会取得更好的粉碎效果。拉紧力选择的另一个重要依据为磨机主电机电流。正常
19、工况下不允许超过额定电流，否则应调低拉紧力。在具体操作中，MPS3150 辊磨机的拉紧力应控制在9-14MPa以内，MPS2450为8-9MPa。3.分离器转速的选择分离器转速的选择l影响产品细度的主要因素是分离器的转速和该处的风速。在分离器转速不变时，该处风速越大，产品细度越粗。而在该处风速不变时，分离器转速越快，产品颗粒在该处获得的离心力越大，能通过的颗粒直径越小，产品细度越细。通常状况下，出磨风量是稳定的，该处的风速也变化不大，因此控制分离器转速是控制产品细度的主要手段。辊磨机产品粒度是较均匀的，应控制合理的范围，一般0.08mm方孔筛筛余控制在12%左右可满足回转窑对生料、煤粉细度的要
20、求，过细不仅降低了产量，浪费了能源，而且提高了磨内的循环负荷，造成压差不好控制。MPS3150 的分离器的转速为30-33r/min，MPS2450为30-35r/min。4.料层厚度的选择料层厚度的选择l在设备已定型条件下，粉碎效果取决于物料的易磨性及所施加的拉紧力和承受这些挤压力的物料量。拉紧力的调整范围是有限的，在物料难磨的情况下，应适当减薄料层厚度，以求增加在经过挤压的物料中合格颗粒的比例。反之，如果物料易磨，在较厚的料层时也能产生大量的合格颗粒，故应适当加厚料层，相应地提高产量，否则会产生过粉碎的能源浪费。MPS3150 辊磨机的料床厚度为80-120mm，而MPS2450为60-8
21、0mm。5.辊磨机的振动辊磨机的振动l辊磨机正常运行时是很平稳的，噪音不超过90dB，但如调整不好，会引起振动。振幅超标就会自动停车。因此，调试阶段主要遇到的问题就是振动。引起辊磨机振动的主要原因是：有金属进入磨盘引起振动，为防金属进入，可安装除铁器和金属探测器；磨盘上没有形成料垫，磨辊和磨盘的衬板直接接触引起振动。没有形成料垫的主要原因有以下四点：（1）下料量辊磨机的下料量必须适应辊磨机的能力，每当下料量低于辊磨机的产量，料层会逐渐变薄，薄到一定情况时，在拉紧力和本身自重的作用下，会出现间断的磨辊直接撞击磨盘的机会，引起振动。l（2）物料硬度低，易碎性好当物料易碎性好，硬度低，在拉紧力较高的
22、情况下，即使有一定的料层厚度，在瞬间也有压空的可能，引起振动。（3）挡料环低当物料易磨易碎，如挡料环较低测很难保证平稳的料层厚度，因此，当物料易磨时，应适当地提高挡料环。（4）饱磨振动磨内物料沉降几乎把磨辊埋上，称为饱磨。产生饱磨的原因有：下料量过大或分离器转速过快，使磨内的循环负荷增大，循环负荷大，使产生的粉料过多，超过了磨内的气体携带能力；磨内通风量不足，系统大量漏风或调整不合适。6.吐渣吐渣l正常情况下，MPS 磨喷口环的风速为90m/s左右，这个风速既可将物料吹起，又允许夹杂在物料中的金属和大密度的杂石从喷口环处跌落，经刮板清出磨外，所以有少量的杂物排出是正常的，这个过程称为吐渣。但如
23、果吐渣明显增大，则需要及时加以调节，稳定工况。造成大量吐渣的原因主要是喷口环处风速过低。而造成喷口环处风速低的主要原因有以下 5点：l（1）系统通风量失调。由于气体流量计失准或其他原因，造成系统通风大幅度下降，喷口环处风速降低，从而造成大量吐渣。l（2）系统漏风严重。虽然风机和气体流量计处风量没有减少，但由于磨机和出磨管道、旋风筒、收尘器等大量漏风，使喷口环处风速降低，造成吐渣严重。l（3）喷口环通风面积过大。这种现象通常发生在物料易磨性差的磨上，由于易磨性差，保持同样的台时能力所选的辊式磨规格较大，产量没有增加，通风量不需按规格增大而同步增大，但喷口环面积增大了。如果没有及时降低通风面积，则
24、会造成喷口环处风速较低而吐渣较多。l（4）磨内密封装置损坏。磨机的磨盘座与下架体间，两个拉架杆也有上、下两道密封装置，如果这些地方密封损坏，漏风严重，将会影响喷口环的风速，造成吐渣加重。l（5）磨盘与喷口环处的间隙增大。该处间隙一般为5-8，如果用以调整间隙的铁件磨损或脱落，则会使这个间隙增大，热风从这个间隙通过，从而降低了喷口环处的风速而造成吐渣量增加。7.压差的控制压差的控制lMPS 辊磨机的压差是指运行过程中，分离器下部磨腔与热烟气入口静压之差，这个压差主要由两部分组成：一是热风入磨时喷口环造成的局部通风阻力，在正常工况下，有2000-3000Pa；另一部分是从喷口环上方到取压点（分离器
25、下部）之间充满悬浮物料的流体阻力，这两个阻力之和构成了磨床压差。在正常运行的工况下，出磨风量保持在一个合理的范围内，喷口环的出口风速一般在90m/s左右，因此，喷口环的局部阻力变化不大，磨床压差的变化就取决于磨腔内流体阻力的变化，而悬浮物料量的大小一是取决于喂料量的大小，二是取决于磨腔内循环物料量的大小，喂料量是受控参数，正常状况下是较稳定的，因此压差的变化就直接反映了磨腔内循环物料量（循环负荷）的大小。l正常工况下磨床压差应是稳定的，这标志着入磨物料量和出磨物料量达到了动态平衡，循环负荷稳定。一旦这个平衡破坏，循环负荷发生变化，压差将随之变化。如果压差的变化不能及时有效地控制，必然会给运行过
26、程带来影响。压差降低表明入磨物料量少于出磨物料量，循环负荷降低，料床厚度逐渐变薄，薄到极限时会发生振动而停磨。压差不断增高表明入磨物料量大于出磨物料量，循环负荷不断增加，最终会导致料床不稳定或吐渣严重造成饱磨振动而停车。压差增高的原因是入磨物料量大于出磨物料量，一般不是因为无节制地加料而造成的，而是因为各个工艺环节不合理，造成出磨物料量减少。出磨物料应是细度合格的产品。若料床粉碎效果差，必然会造成出磨物料量减少，循环物料量增多；若粉碎效果很好，但选粉效率低，也同样会造成出磨物料量减少。8.影响粉碎效果与分离效果的因素影响粉碎效果与分离效果的因素l（一）影响粉碎效果的因素（1）液压拉紧装置的拉紧
27、力在其他因素不变的情况下，液压装置的拉紧力越大，作用于料床上物料的正压力越大，粉碎效果就越好。但拉紧力过高会增加引起振动的几率，电机电流也会相应增加。因此，操作人员要根据物料的易磨性、产量和细度指标以及料床形成情况、控制厚度及振动情况等统筹考虑拉紧力的设定值。（2）料床厚度在拉紧力已定的前提下，不同的料床厚度，承受着一定的压力，但其效果不同。尤其是易碎诠不同的物料，要求的破坏应力不一样，因此料床厚度的最佳值也不一样。l（3）磨盘和磨辊的挤压工作面在生产过程中，伴随着磨盘、磨辊的磨损，粉碎效果会下降，由于种种原因造成磨盘与磨辊之间的挤压工作面凹凸不平时，将会出现局部过粉碎、局部挤压力不够的现象，
28、造成粉碎效果差。因此更换磨盘和磨辊衬板时最好一起换，否则会降低粉碎效果。（4）物料的易碎性物料的易碎性对于粉碎效果影响很大。辊磨机选型设计都是根据所用原料的试验数据和产量要求而确定规格型号。但这里值得注意的是：辊磨机粉碎来自不同矿山、不同易碎性的原料时，要及时注意调节有关参数以免造成压差变动。l（二）影响分离效果的因素分离效果的好坏是指把已符合细度要求的物料，是否能及时地分离出磨外，它是影响循环负荷的重要因素之一。分离效果取决于分离器转速和磨内风速，在分离器转速已定的情况下，磨内风速提高，出磨产品变粗。通常这两项参数是稳定平衡的。9.辊磨机的主要经济技术指标及影响因素辊磨机的主要经济技术指标及
29、影响因素l辊磨机的主要经济技术指标有产量、电耗、化学成分合格率、产品细度、水分等。l（1）影响产品细度的主要因素是分离器转速和该处风速，一般风速不能任意调整，因此调整分离器转速是控制产品细度的主要手段，分离器是变频无级调速，转速越高，产品细度越细。辊磨机的产品细度是很均匀的，但不能过细，应控制在要求范围内，理想的细度应为 9%-12%（0.08mm方孔筛筛余数），对于窑外分解容可放宽至16%。产品太细，既不易操作又造成浪费。l（2）影响产品水分的因素是入磨风温和风量。风量基本恒定，不应随意变化。因此入磨风温就决定了物料出磨水分。在北方为防止均化库在冬季出现问题，一般出磨物料水分在 0.5%以下，不应超出0.7%。l（3）影响磨机产量的因素除物料本身的性能外，主要是拉紧力、料层厚度的合理配合。拉紧力超高，研磨能力越大，料层越薄，粉磨效果越好。但必须要在平稳运行的前提下追求产量，否则事与愿违。当然磨内的通风量应满足要求。l（4）产品的电耗与磨机产量紧密相关。产量越高，单位电耗越低。另外与合理用风有关，产量较低，用风量很大，势必增加风机的耗电量，因此通风量要合理调节，在满足喷口环风速和出磨风量含尘浓度的前提下，不应使用过大的风量。
