HRM立式磨的技術創新和應用
摘要：本文介紹了HRM立式磨在技術創新方面既有采眾家之長的集成創新，又有隨處可見的自主創新，貫穿于粉磨技術、設計方法和設備結構及控制之中，錘煉出HRM立式磨的優異性能。目前該類立式磨在水泥生產、鋼鐵和電力行業、非金屬礦超細微粉制備方面得到廣泛應用。對各個行業的節能降耗呈現明顯的效果，對企業技術進步起到了積極的推動作用。
2009年11月06日合肥水泥研究設計院、合肥中亞建材裝備有限責任公司承擔的國家“十一五”科技支撐計劃“高強度水泥綠色制造”項目的子項《HRM4800大型生料立式磨粉磨技術的研究及裝備開發》通過中國建筑材料聯合會組織的專家鑒定，研制的HRM4800生料立式磨經安徽省科學技術情報研究所查新，認為：目前，大于6100mm磨盤外徑，大于2600mm磨輥直徑和462.1t/h生產能力的大型水泥生料立式磨，除本項目外，國內尚未見有開發成功的文獻報道；與會專家認為：“HRM4800生料立式磨整體結構合理、技術先進、控制簡單，易于操作，主要技術經濟指標達到國際先進水平。該裝備可替代進口，滿足5000t/d級水泥熟料生產線配套要求，對我國水泥工業結構調整和節能減排具有重要作用，經濟社會效益顯著。”我們取得如此優異的成就，得益于國家的科技政策和領導的支持，飽含了技術人員的艱辛探索和不拘一格的科技創新。我們研制的大型生料立式磨已獲合肥市科學技術一等獎、安徽省科學技術二等獎。以下就立式磨的技術創新和應用介紹如下。
1、采眾家之長的集成創新
眾所周知，目前國外的立式磨類型已有十多種，各種類型立式磨磨盤和磨輥的配合方式各有特色，如RM鮑利休斯磨雙對輥與兩條環形槽的磨盤配合適宜粉磨流動性好、料層不易穩定的物料；LM萊歇磨錐輥與平盤配合，能降低磨輥與磨盤的相對運行速度，減少磨損，其磨輥能依靠磨機固有部件翻出磨外，使檢修相當便利；MPS非凡磨輪胎形輥配合盤形碾槽的磨盤，使料層粉磨更合理；ATOX史密斯圓柱磨輥配平盤，結構簡單，易于加工制造……。而我們研制的HRM立式磨則博采眾長，取優去劣，采用盤形磨盤、輪胎形磨輥、整體輥套、磨輥單獨加壓并可抬輥或翻出磨外，在選粉機方面采用可調速的動靜態分離器。以上的集成創新使得HRM立式磨具有對物料適應性強、運行平穩、噪音小、磨損少、電耗低、操作簡單、控制可靠、易于檢修、產品細度調節容易等優點。
2、隨處可見的自主創新
HRM立式磨的技術創新隨處可見，已申請了多項專利和登記了計算機軟件著作權。
其結構見下圖：
2.1、粉磨技術創新
粉磨的物料由鎖風喂料設備送入旋轉的磨盤中心，在離心力作用下，物料向磨盤周邊移動，進入粉磨輥道。在磨輥壓力的作用下而被粉碎。同時，粉磨后的物料被風環處的高速氣流吹起，對懸浮物料進行烘干，細粉則由熱風帶入分離器進行分級，合格的細粉由收塵設備收集為產品，不合格的粗粉落至磨盤重新粉磨，如此循環，完成粉磨作業全過程，實現物料細碎、烘干、粉磨、選粉一體化運行。
我們采用不同磨盤轉速（或調速）配合相應的磨輥壓力應對各種物料性能（軟、硬、粗、細、粘）的物料及不同產品（粗、細、超細）的要求，實現磨機平穩運行的同時，取得較高的粉磨效率。立式磨的分離器也應對各種性能（軟、硬、粘、輕）的物料及不同產品（粗、細、超細）的要求，進行選粉組合件的分選機理、運行速度、密封等進行創新，滿足各種產品要求，并取得較高的分選效率。
在物料外循環、氣流循環、除鐵排渣等流程方面亦創新出適于各種原料、產品、工況的實用工藝流程和控制參數。
2.2、設計方法創新
我們采用有限元分析法對磨盤盤座、磨輥傳動臂、磨輥軸等主要承載的大型部件進行靜態載荷下的結構分析與計算，設計出的零件應力分布合理、強度和剛度安全，因此即降低了鑄造和加工的難度及成本，又避免了危險截面出現斷裂的可能性。
2.3、設備結構創新
以HRM4800生料立式磨為例，設備結構和控制創新主要表現為：
2.3.1 擠壓和研磨分區的磨盤、磨輥組合
采用盤形的磨盤和輪胎形磨輥，設計合理的研磨曲面組合將物料的粉磨分為粗磨和細磨兩個區域，能有效避免過粉磨，提高粉磨效率，降低電耗，同時可穩定料層，能降低或不用磨內噴水實現平穩運行，降低水耗和熱耗，有利于水泥生產線余熱發電。
2.3.2 磨輥軸承透蓋延伸到機殼外的密封方式
HRM型立式磨，磨輥的裝置是采用一對調心滾子軸承，設計時對軸承作等壽命計算，軸承密封腔延伸到機殼外，這種設計使輥軸與透蓋相對運動的部分延伸至磨外，與磨腔內的含塵氣體隔離，因此只用簡單的機械密封方式就能保證磨輥軸承不進粉塵。此種新型磨輥密封方式無需密封風機，使磨輥安全可靠運行。詳見下圖：
2.3.3磨輥軸承采用稀油冷卻潤滑方式
磨輥軸承采用稀油強制循環潤滑冷卻，和原采用油脂或浸油潤滑方式相比，可提高軸承使用壽命2倍以上，詳見上圖。
2.3.4采用整體軸承座和滾動軸承支撐磨輥橫軸的結構
該結構解決了支架的強度及剛度問題，同時提高了加工精度，使復雜的安裝找正問題變得簡單，和原采用的滑動軸承相比，滾動軸承實用壽命大大提高。
2.3.5采用限位開關及機械限位裝置，大型磨輥使用雙液壓缸加壓
HRM型立式磨獨特的限位裝置可以使磨輥和磨盤之間的間隙可調，這樣既能保持穩定的料層厚度，提高粉磨效率，又能保證在斷料或料層破壞等不正常情況下磨輥和磨盤不直接接觸，避免磨機破壞性振動，對磨機、減速機起到保護作用。因此，HRM型立式磨基礎結構簡單，造價低，不需要減震層、隔振溝。小型立磨進料、進出風口可不用軟性連接。對HRM4800大型立磨的磨輥，使用雙液壓油缸加壓，降低了液壓油缸的加工難度，提高了可靠性。
2.3.6先進的高效動-靜態組合式分離器
在新開發大型立式磨中分離器，我們采用帶導向葉片的高效動靜態組合式分離器。研究分析了管磨機使用的O’sepa選粉機、SLS選粉機、Sepol選粉機，根據立式磨的工況特點，設計了適合立式磨的高效動靜態組合分離器。該分離器將自由渦流和強制渦流結合在一起，使得分級流場穩定、均衡，設備大型化仍能保持分級性能，產品的粒度分布較窄，有利于后續工藝穩定。由于采用這種分離器，對磨機內顆粒無序運動的有效控制，減少磨內顆粒的無規則運動量，使得磨內循環量降低，降低了磨內通風阻力，磨機的料床也更加穩定，提高粉磨效率，同樣也降低了單位電耗。
而在高細立式磨的動-靜態組合式分離器上，針對非礦行業對產品細度的嚴格要求（如玻纖行業要求將葉臘石、高嶺土、石英砂粉磨至200目全通過，造紙行業要求將重鈣粉磨至325-1250目97%通過），我們對轉子和殼體之間的密封采用氣封結構來保證該要求，達到了很好的效果。
2.3.7中、大型立式磨輥套采用鑄鋼內襯+耐磨堆焊的整體結構
解決了立式磨大型化問題，既確保了輥套運行安全可靠不斷裂，又提高了輥套使用壽命，降低維修和消耗材料費用。
2.4 控制系統創新
2.4.1提供輥式磨電氣保護及監控的一次及二次設備。
包括：磨輥稀油站；減速機稀油站；磨輥液壓站；鎖風喂料機；液壓加壓系統等其控制顯示設備安裝在電氣控制柜中。
2.4.2磨機控制柜采用PLC(可編程序控制器)控制，以確保磨機系統的可靠運行。
2.4.3 磨機控制柜具有兩種控制方式：
集中控制方式，由中央計算機系統(DCS)進行遠程自動控制或手動控制；
機旁控制方式，在控制箱上可單機控制磨機各系統開停；
2.4.4所有測溫元件采用Pt100鉑電阻。
2.4.5為滿足計算機遠程控制方式的要求，磨機控制箱設置必要的控制、監視信號送中控室計算機系統。為保障設備安全，設置保護信號與磨機高壓電機進行硬連鎖保護。該控制系統使立式磨的操作可靠、運行安全、管理方便、效益提高。
3、在水泥工業中的應用
HRM立式磨在水泥工業中主要用于磨制備水泥生料、制備煤粉、磨制礦粉和熟料。充分體現了立式磨集細碎、烘干、粉磨、選粉為一身，電耗低、烘干能力強和簡化生產流程的優點。用于水泥工業的HRM立式磨已經系列化和標準化，單臺生料磨機最大能夠滿足6000t/d能力水泥生產線的要求。單臺煤粉立式磨機最大能夠滿足10000t/d能力水泥生產線的要求。HRM生料立式磨主要型號性能見表1， HRM煤粉立式磨主要型號性能見表2，HRM礦渣立式磨主要型號性能見表3。
此外，HRM立式磨已用于預粉磨水泥熟料，正在進行水泥終粉磨的研究。
4、在鋼鐵和電力行業的應用
HRM立式磨在鋼鐵和電力行業的應用為磨制煤粉，為煉鐵高爐和電廠鍋爐提供燃料；磨制石灰石粉為電廠鍋爐煙氣脫硫提供脫硫劑。HRM立式磨磨制的產品能夠提高煤的燃燒效率和鍋爐煙氣脫硫效果。HRM煤粉立式磨（冶金行業用）主要型號性能見表4，HRM脫硫石灰石粉立式磨主要型號性能見表5。
5、磨制非金屬礦超細粉
非金屬礦的種類非常多，有葉臘石、高嶺土、重鈣、膨潤土、石膏、石英砂等，原料特性差別很大，其深加工產品的特點是而對產品細度要求高，一般在97%通過1250～325目（10～44μm）范圍。制備非金屬高細礦粉的立式磨我們稱之為高細立式磨，其主要型號性能見表6。
HRM1700X高細立式磨磨制葉臘石和高嶺土運行效果說明，與雷蒙磨相比，單機生產能力提高了10倍以上，滿足了玻璃纖維生產需要的葉臘石和高嶺土粉粉磨大規模工業化生產的需要。同時，單位產品能降和設備消耗比雷蒙磨粉磨系統降低40%以上。近年來，山東、浙江、江西、四川、河北等地建設了多條采用此設備的葉臘石或高嶺土粉磨生產線，亦取得良好的業績。促進了玻璃纖維等生產企業和高嶺土粉企業迅速提高企業規模，節能減排和降耗。
6、前景及展望
在經濟高速發展的今天，由于原燃材料價格居高不下、能源供應日趨緊張、電力價格逐步攀升，導致企業生產成本逐漸加大，與此同時，我國水泥等行業正逐步向規模化、集團化方向發展。如何提高產品的質量、降低產品的生產成本，從而在激烈市場競爭中占據優勢，已成為水泥等企業面臨的嚴峻局面。企業必須采用先進技術裝備，大幅度降低電力消耗或充分利用低谷電、大幅度降低材料消耗及人工費用、提高企業效益。因此，立式磨裝備及工藝技術作為高效節能的粉磨方式在新型干法水泥生產線的建設中愈來愈受到青睞。國內外廣闊的大型水泥生產裝備市場給我們造就了發展契機。HRM型立式磨技術和裝備不僅用于烘干粉磨水泥原料，也用于水泥燒成系統的煤粉制備及粉磨礦渣和熟料，對電力、冶金、非礦等各個行業的節能降耗呈現明顯的效果，對企業技術進步起到了積極的推動作用。
目前，我們正在新建試驗車間，改善研究和試驗條件，加強研究力度，持續創新；規范生產管理、擴大生產規模；加強宣傳推廣工作，進一步擴展HRM立式磨應用領域；向著產品實現世界知名品牌、企業成為世界著名企業的目標奮進。
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投稿：news@ccement.com
