論大型球磨機(jī)節(jié)能降耗新舉措
2011-01-24 00:00
物料粉磨是水泥行業(yè)高能耗領(lǐng)域，我國(guó)自“十一五”以來(lái)，一直把節(jié)能降耗放在水泥工業(yè)首位，并取得了一定的成效。但是，水泥行業(yè)能源消耗還未得到根本的改變，尤其是在大型水泥生產(chǎn)中，降低能耗仍是今后的主攻方向。
在2010年11月25日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見，重點(diǎn)指出了水泥工業(yè)存在的不足和問題，意見指出：當(dāng)前我國(guó)正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的重要階段，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的資源和環(huán)境雙重約束。水泥行業(yè)作為我國(guó)主要的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，是工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其節(jié)能減排效果對(duì)完成我國(guó)能源消耗目標(biāo)、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。加大節(jié)能減排力度，已成為水泥行業(yè)面臨的一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。在政策措施中，意見指出：積極鼓勵(lì)水泥行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。推動(dòng)國(guó)家級(jí)水泥工業(yè)節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心建設(shè)，建立跨部門、跨行業(yè)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的科技創(chuàng)新體系。針對(duì)我國(guó)水泥行業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面存在的突出技術(shù)問題，加大技術(shù)改造和新技術(shù)研發(fā)資金投入，開展行業(yè)共性、關(guān)鍵性支撐技術(shù)的研發(fā)與工程應(yīng)用。鼓勵(lì)裝備制造骨干企業(yè)提升制造水平，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保水泥生產(chǎn)線裝備的國(guó)產(chǎn)化、大型化，帶動(dòng)水泥產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步。在水泥成套技術(shù)裝備出口退稅方面加大支持和引導(dǎo)力度。為此，作為水泥行業(yè)，在“十二五”期間，加大技術(shù)改造，推廣新技術(shù)是我們工作的重中之重。
近年來(lái)，水泥行業(yè)在節(jié)能減排的工作中，利用新技術(shù)、開發(fā)新型節(jié)能設(shè)備，如立磨和輥壓機(jī)技術(shù)的利用和推廣，在粉磨領(lǐng)域中取得了很大的成效。但就水泥生產(chǎn)工藝而言，立磨和輥壓機(jī)所產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量是永遠(yuǎn)代替不了傳統(tǒng)球磨機(jī)所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是兩種方式生產(chǎn)出的水泥成品顆粒形貌的組成相差很大，球磨機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品其顆粒形貌以圓形和表面光滑的為主，因此所生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度較高，而立磨生產(chǎn)出的成品則是不規(guī)則形貌和表面粗糙的顆粒占據(jù)多數(shù)，以致會(huì)影響到使用強(qiáng)度。所以，國(guó)際上，在生產(chǎn)水泥行業(yè)中，立磨和輥壓機(jī)不作為生產(chǎn)成品的最終設(shè)備。因此，在考慮水泥工藝和質(zhì)量要求的同時(shí)，采取用球磨機(jī)作為最終產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備是產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化的最佳選擇。
多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)采取在球磨機(jī)前預(yù)粉碎的綜合生產(chǎn)工藝，是實(shí)現(xiàn)降低能耗目的的重要措施之一。而大型球磨機(jī)自身的能源消耗一直未能引起高度重視。傳統(tǒng)的大型球磨機(jī)一直以來(lái)受到設(shè)計(jì)、制造和實(shí)際運(yùn)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(lái)從事水泥生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大型球磨機(jī)進(jìn)行了深入的探討，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的新途徑。
傳統(tǒng)大型球磨機(jī)的主機(jī)所需要的扭矩是靠傳動(dòng)接管和傳動(dòng)軸傳遞的，稱其為中心傳動(dòng)。眾所周知，回轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)扭矩是力矩和力臂的乘積。因此，中心傳動(dòng)中，由于傳動(dòng)力臂較小，進(jìn)而電機(jī)所消耗的功率就較大，能耗相對(duì)較高。再看中小型球磨機(jī)，其傳動(dòng)方式均為回轉(zhuǎn)筒體外大小齒輪傳動(dòng)，稱其為邊緣傳動(dòng)，其傳遞力臂較大，而電機(jī)功率相對(duì)消耗較小，能耗相對(duì)較低，實(shí)踐也同樣證明，所有按照理論計(jì)算所配套的中小型磨機(jī)電機(jī)配套功率都偏高，也就是說(shuō)，有一定的儲(chǔ)存功率。
20世紀(jì)80年代中期，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)專家對(duì)石家莊鹿泉水泥廠的φ2.2ｘ6.5m球磨機(jī)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試：按照計(jì)算出的電機(jī)功率為380kw，而在實(shí)際運(yùn)行中，所使用功率僅為310kw左右，也就是說(shuō)，有10 ％以上的富余功率。在此期間，一些專家對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行了能力開發(fā)和研究，如配備角螺旋內(nèi)襯、方形交錯(cuò)內(nèi)襯和溝槽內(nèi)襯等，在中小型邊緣傳動(dòng)球磨機(jī)中確實(shí)取得了一定的效果，提高了設(shè)備產(chǎn)能。而在此基礎(chǔ)上，把以上改進(jìn)推廣到大型中心傳動(dòng)的球磨機(jī)中。如山東魯南水泥廠在φ3.8ｘ12m球磨機(jī)中，配備了角螺旋內(nèi)襯，效果很不明顯，其原因之一是在提高磨機(jī)能力同時(shí)，電機(jī)消耗功率在增加，當(dāng)電機(jī)儲(chǔ)存功率小或無(wú)儲(chǔ)存時(shí)，則運(yùn)行速度降低，也就是所說(shuō)的產(chǎn)生了“丟轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，降低了研磨體的動(dòng)勢(shì)能，所以，起不到理想的作用。在此更加說(shuō)明功率消耗是與設(shè)備運(yùn)行的傳遞形式有直接的關(guān)系。
誠(chéng)然，大型球磨機(jī)如果采用傳統(tǒng)的邊緣傳動(dòng)形式，按照以往的設(shè)計(jì)方法、制造運(yùn)輸和運(yùn)行中均存在一定的問題。其中，在設(shè)計(jì)中，邊緣傳動(dòng)中的大齒輪為了便于安裝和維修，其結(jié)構(gòu)是分半對(duì)開的結(jié)構(gòu)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(guó)家水泥生產(chǎn)上大改小政策的進(jìn)一步落實(shí)，逐年淘汰大批產(chǎn)能落后的企業(yè)，取締中小型球磨機(jī)，取而代之的是大型球磨機(jī)。而大型球磨機(jī)如果按照以往的設(shè)計(jì)理念，采取邊緣傳動(dòng)，其傳動(dòng)大齒輪的直徑已經(jīng)超出理論運(yùn)行的范疇（由結(jié)構(gòu)而來(lái)）。就制造而言，大型齒輪加工所需要的設(shè)備也是稀有的。在設(shè)備運(yùn)行中，如果傳動(dòng)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(jīng)濟(jì)的。
筆者認(rèn)為，大型球磨機(jī)要想達(dá)到比較理想的運(yùn)行效果，采取邊緣傳動(dòng)形式是可行的。首先，要彌補(bǔ)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的不足，應(yīng)對(duì)傳動(dòng)大齒輪進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)：做到既能達(dá)到新理念設(shè)計(jì)要求、又能使其制造簡(jiǎn)便、運(yùn)行平穩(wěn)、又能滿足齒輪副磨損要求。為達(dá)此目的，筆者針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想中的要求和目的，對(duì)球磨機(jī)傳動(dòng)大齒輪結(jié)構(gòu)按照新的設(shè)計(jì)理念、現(xiàn)實(shí)制造能力和實(shí)際運(yùn)行效果進(jìn)行了改進(jìn)，完善功能化和合理化，功能化是平穩(wěn)傳遞磨機(jī)扭矩，提高設(shè)備性能的體現(xiàn)，而合理化是理論和實(shí)際結(jié)合的優(yōu)化。改進(jìn)后的大齒輪其與配套回轉(zhuǎn)筒體的直徑比為1：1.2左右，安裝方式仍為分半對(duì)開式，拆裝更為方便。采取這一設(shè)計(jì)理念，其另一優(yōu)點(diǎn)更為顯現(xiàn)：制造成本費(fèi)用大為降低，鋼材需求量也相應(yīng)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(yùn)行中，可加大承載能力，提高研磨體裝載量，進(jìn)而提高產(chǎn)能，與相同規(guī)格的磨機(jī)相比，總體單位能耗可降低20％以上。
再者，此項(xiàng)措施的實(shí)施，可以派生利用到與此相同的機(jī)械設(shè)備中去，如建材行業(yè)大型回轉(zhuǎn)窯的傳動(dòng)、冶金行業(yè)回轉(zhuǎn)式混料機(jī)、烘干機(jī)等大型回轉(zhuǎn)體的傳動(dòng)?？刹煌潭鹊膬?yōu)化結(jié)構(gòu)，改善運(yùn)行效果，同時(shí)，為發(fā)展大型機(jī)械設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
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