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| 立磨機在國內外的研究現狀、發(fā)展及存在的問(wèn)題 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-07-16 11:00:00 瀏覽次數： |
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1 立磨機在國內外的研究現狀
1. 1 立磨在國外的發(fā)展
第一臺立磨是在 1925 年誕生，由德國專(zhuān)家開(kāi)發(fā)出來(lái)的。1935 年立磨首次應用到水泥領(lǐng)域中，立磨機在歐洲得到很好的發(fā)展，并早于美國和加拿大使用。由于當時(shí)燃料費用等成本比較高，歐洲和加拿大也大力發(fā)展和應用立磨技術(shù)。美國也逐漸對立磨粉磨設備的研究感興趣。并在1973年末，第一臺粉磨設備在美國投入了使用。由于粉磨設備具有節約能源和高效率等優(yōu)點(diǎn)，許多國家也相繼引進(jìn)了立磨技術(shù)，這些國家有阿根廷、剛果、日本、埃及、黑西哥、新西蘭等。在上個(gè)世紀末，伴隨著(zhù)東亞各國的經(jīng)濟巨大發(fā)展，東亞水泥領(lǐng)域也得到了飛速的發(fā)展。國際上的大公司紛紛在東南亞各國進(jìn)行投資，使得大型水泥生產(chǎn)線(xiàn)如雨后春筍般地在各地區興建，立磨技術(shù)也有了飛速的發(fā)展。
上個(gè)世紀六十年代，立式粉磨機在國外得到了質(zhì)的飛躍，并沿著(zhù)大型化趨勢發(fā)展。在歐美國家以及中國等國的水泥領(lǐng)域內，立磨機廣泛應用到水泥原材料加工領(lǐng)域。七十年代立磨技術(shù)得到了迅速發(fā)展，當時(shí)出現了500t/h能力的大型立磨機。
到九十年代，粉磨技術(shù)又得到了飛速發(fā)展，主要得益于有限元、參數優(yōu)化以及流體學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，另一方面再制造工程的發(fā)展以及耐磨材料的應用，直接推動(dòng)了立磨機的應用和推廣，提高了立磨的使用時(shí)間，節約了企業(yè)使用成本，保證了大型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)對立磨能力的要求，在國外立磨在水泥行業(yè)的市場(chǎng)占有率達到了百分之九十以上。
總體來(lái)看，近年來(lái)各國大力倡導節能減耗的政策，水泥生產(chǎn)呈現規?；?，立磨機向大型化發(fā)展，該技術(shù)有了新進(jìn)展，主要表現在如下：
（1）設計呈現新的思路
LM 型磨機具備了生產(chǎn)能力后，在設計上致力于結構緊湊、規格最小以及成本最少。伴隨著(zhù)磨機向大型化發(fā)展，磨機料床厚度過(guò)高，磨機烘干成品的能力與粉磨原料的能力不太匹配，一些性能有所下降，比如出現了粉磨機的效率，所以在磨機設計上有了新的思路，采用大磨盤(pán)和小磨輥的設計思路，為了能達到立磨和窯同步運行，也基于成本上的考慮，采用了6個(gè)輥磨，其中 4個(gè)輥磨工作，2個(gè)輥維修的新思路。
（2）物料全部外循環(huán)
原磨機中設有風(fēng)環(huán)，為保證磨機內部壓力恒定，需要通入大量的風(fēng)，消耗電能巨大，為此提出了新的設計思路，物料由部分外循環(huán)改為全部外循環(huán)，該循環(huán)將全部物料送到外部的選粉機外。這個(gè)過(guò)程是由提升機來(lái)實(shí)現的。
（3）原料適應性增強
為滿(mǎn)足其烘干要求，含水量高達12%~25%的物料，需要通入600度左右的高溫氣體。為了能粉磨高磨蝕性物料，磨輥采用了新型的方案：磨輥寬度減小，而磨輥的直徑增大，輥套厚度有所增加，該方案使得摩擦磨損有所減少，磨輥與磨盤(pán)間的速度配合的較好，而且每次允許的粉磨原料的量有所增加。
1.2 立磨在國內的發(fā)展
1940年立磨在我國開(kāi)始得到了應用，首次運用到白水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，之后五十年代，小型立磨機在國內水泥企業(yè)里開(kāi)始使用。七十年代末開(kāi)始，水泥廠(chǎng)開(kāi)始采用了窯外分解新型干法工藝，國內專(zhuān)家開(kāi)始著(zhù)手開(kāi)發(fā)與研究立磨粉磨生料的設備。八十年代初，國內已經(jīng)取得了相應立磨技術(shù)的研發(fā)成果，天津水泥研究設計院開(kāi)發(fā)出了 TKM 系列立磨，合肥水泥工業(yè)設計研究院也取得了成就，成功開(kāi)發(fā)了日產(chǎn)2500噸的 HRM型立式磨機，并研制了該型號的其他規格的磨機。
與此同時(shí)，我國開(kāi)始引進(jìn)國外大型立磨技術(shù)，在吸收和消化基礎上開(kāi)發(fā)設計了不同結構的磨機。如中信重型機械公司和史密斯公司一起合作，并開(kāi)發(fā)出了 LGM5024 立式粉磨機，并在吉林水泥生產(chǎn)中得到應用，該生產(chǎn)線(xiàn)是日產(chǎn)5000噸，能粉磨水份含量小于百分之十二的物料。
此外沈陽(yáng)重型機器廠(chǎng)開(kāi)發(fā)了多型號的 ML 系列的立磨設備，并將它應用到水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)，并且該結構相對于以前有所改善，增加了外循環(huán)、緩沖部分等，另還開(kāi)發(fā)了應用于礦渣生產(chǎn)的MLK系列磨機。
合肥水泥設計院通過(guò)吸收國外技術(shù)，在這些消化的基礎上，該院研發(fā)的日產(chǎn)5000.0噸HRM 型號的立式粉磨機，該型號磨機適應于熟料生產(chǎn)線(xiàn)，粉磨結構和 MPS 相同，磨機具有自身的特點(diǎn)，如磨輥可翻轉等特點(diǎn)，并由德力機械制造公司制造。投入生產(chǎn)發(fā)現，該磨機和管磨機相比較，具有運行成本低、電能消耗更少、效率較高等特點(diǎn)，和國外其他同類(lèi)型設備相比較。該型號的立式磨機能日產(chǎn)五千噸的，因此可以和國外進(jìn)口設備相競爭。
天津水泥設計院也在吸收國內外技術(shù)上開(kāi)發(fā)了TRM53生料設備，該磨機和MPS結構一樣，也具有自身的結構特點(diǎn)，如生產(chǎn)效率較高、烘干性能好、結構緊湊和適應性擴大等特點(diǎn)。運行后系統消耗電能大約在每小時(shí)15 度，利用廢氣烘干水份效果較好，對原材料的入磨粒度到達了120mm，各個(gè)磨損件壽命都在設計范圍內，可滿(mǎn)足日生產(chǎn)線(xiàn)的相關(guān)要求，這標志磨機技術(shù)達到了同類(lèi)產(chǎn)品水平。
此外國內高校和研究院也對立磨做了許多研究，一方面對立磨機關(guān)鍵件進(jìn)行了結構優(yōu)化，以提高立磨的粉磨能力和細度，并有所成果；另一方面對工藝參數優(yōu)化，通過(guò)進(jìn)行系列的試驗分析，來(lái)優(yōu)化風(fēng)速等工藝參數。
重慶大學(xué)的陳世教和楊方霞對 TRM 磨機進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，從理論和有限元軟件兩方面來(lái)研究該磨機的動(dòng)態(tài)特性。首先分析了粉磨機的加載系統，并以簡(jiǎn)化模型來(lái)表示，建立力學(xué)模型，進(jìn)行了等效質(zhì)量換算和質(zhì)心瞬時(shí)速度分析，運用數學(xué)計算分析軟件求解微分方程，解得系統的各階固有頻率。另用 ANSYS 進(jìn)行模態(tài)分析，經(jīng)后處理得到低階固有頻率，兩種方式得到的結果相吻合，為研究磨機動(dòng)態(tài)性能提供了理論依據。
吉林大學(xué)的李強教授對立磨做了相應的研究，尤其針對 MLS453 磨機，并對磨盤(pán)進(jìn)行了在兩種工況下的有限元分析，分析得到了磨盤(pán)的應力應變方面的數據，研究發(fā)現結構的最大等效應力小于其許用應力，同時(shí)位移量也較小，剛度方面也是合理的。
河北工業(yè)大學(xué)的楊洪剛對日產(chǎn) 5000t 的立式磨機進(jìn)行了研究，主要對關(guān)鍵部件搖臂和基座進(jìn)行了靜力學(xué)分析，研究發(fā)現部件設計合理，滿(mǎn)足相關(guān)要求。
合肥水泥設計院的鄧小林針對 HRM4800 的相關(guān)構件進(jìn)行分析，分析主要部件的受力狀況，驗證了結構工作滿(mǎn)足設計要求，可靠性較好。
西安建筑科技大學(xué)的張曉鐘和董立明教授運用了 ADAMS 軟件建立了磨機的參數化模型，在這過(guò)程中存在大量的物理樣機，課題用并用虛擬樣機來(lái)取代，著(zhù)重研究了立磨在啟動(dòng)階段的穩定性。
武漢理工大學(xué)的申祖武教授和中材建設公司的黃繼全對磨機傳遞裝置進(jìn)行了有元分析，建立有限元模型，從靜力學(xué)角度，驗證了設計的合理性，對設計實(shí)踐有指導意義。
中材建設公司的張書(shū)廣和武漢理工的陳做炳對磨盤(pán)進(jìn)行了溫度場(chǎng)方面的分析，該分析過(guò)程采用了 APDL參數化語(yǔ)言，分析發(fā)現了磨盤(pán)溫度場(chǎng)在31.3攝氏度到179.5攝氏度變化，并磨盤(pán)底部溫度最小，在磨盤(pán)邊緣處溫度最大，其最大變形量和耦合場(chǎng)熱應力均在許可范圍內部，驗證了該結構滿(mǎn)足運行的相關(guān)要求。
河北工業(yè)大學(xué)的候志強以及候書(shū)軍等人對磨機內部空氣流程進(jìn)行了分析研究。運用了流體動(dòng)力學(xué)分析軟件，研究發(fā)現了磨機內部存在巨大的漩渦，并了解了內部空氣流程的具體特征，該漩渦的存在，會(huì )消耗系統的能源，也對磨機的穩定性產(chǎn)生不好的影響，降低磨機的效率和使用壽命，為磨機內部?jì)?yōu)化和再設計提高了依據。
四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院的楊林建和中國二重研究的李劍對立柱進(jìn)行了靜力學(xué)分析。該研究首先在 UG 中建好模型，在有限元分析軟件中分析，研究發(fā)現立柱等效應力發(fā)生在中部開(kāi)口附近最大，并為158MPa，應力較高，應進(jìn)行結構方面進(jìn)行相應的調整和改善。
1.4 存在的問(wèn)題
立磨技術(shù)被國外公司所壟斷，雖然我國從國外引進(jìn)了技術(shù)，并且吸收和消化了立磨設計技術(shù)，但與國外相比能量消耗至少高于國外百分之五，主要有以下原因：
（1）在立磨設計方面，一種基于經(jīng)驗和類(lèi)比的傳統設計方法顯然不夠，缺少了系統和基礎數據支撐。
（2）在運行控制方面，磨機的適應性應當進(jìn)一步改善，當產(chǎn)量變化或材料波動(dòng)時(shí)，整個(gè)粉磨系統的穩定性能不好。
（3）在參數優(yōu)化方面，研究各結構的尺寸大小和風(fēng)速等工藝參數對結構的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能的影響，以及對系統能否實(shí)現節能減耗的影響。
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