大型卧式行星磨的基础研究与工业化.ppt

大型卧式行星磨的基础研究与工业化南京工业大学 材料工程 叶旭初 13951988698 yexuchu@一、背景熟料混合材助剂水泥 产品除尘水泥球磨粉磨工艺(~2000条)水泥煤磨： (~1200条）粗粉回磨选粉机分级机熟料混合材助剂熟料混合材助剂水泥 产品除尘辊压磨水泥 产品除尘立磨水泥联合粉磨工艺二、现存问题与研究目标现存问题： 1）球磨粉磨：能量利用率低； 2）联合粉磨：流程复杂，投资大，节能：15% 3）立磨、辊压磨：颗粒形态、超细难、活性低研究目标： 是否存在新型的粉磨原理？节能、投资低、接近球磨？三、粉磨节能机理再认识国内普遍认识：粉磨节能与接触方式有关，如面接触 、线接触、点接触——值得商榷等作用机械能——等粉磨效果与接触方式无关，传递到被粉碎物料中的有效作用机械能相同，对物料的粉碎效果相同传统球磨机：机械能传递效率低—— 临界转速低Advanced Powder Technology 2014. (Available online 1 December (SCI三区，IF1.64)需要解决关键问题： 1）连续化——专利：CN200910032997.8 2）大型化——专利：CN201110128621.4 3）粉磨节能理、粉磨过程调优、粉磨产品质 量的控制等 4）长期运转可靠性—将来需要工业化长期实 践前3个问题，本研究解决！四、行星磨关键问题与粉磨原理自转转速偏低，筒内球体呈泻落运动行星磨粉磨原理自转转速适中，筒内球体呈抛落运动自转转速偏高，筒内球体呈离心运动r=1.5r=2（a）四根衬板 （b）六根衬板 （c）八根衬板转速比r为1.5和2时筒内钢球的抛落状态图衬板数量太少，钢球抛落状态差，最佳 转速比较大，六根时，钢球的抛落状态 最佳，衬板继续增加，平均接触力和比 冲击能的值变小，抛落状态变差，所以 在本章的条件之下，六根衬板最佳图8 衬板数量对钢球抛落状态的影响新型粉磨熟料混合材助剂水泥 产品除尘水泥行星球磨粉磨工艺粗粉回磨选粉机分级机1）两代人30年的研究，不同出发点，结果一致（9研）东大：针对行星磨本体开展基础研究，粉磨机理、能耗与产品关系；磨机结构、操作参数与动力（功率）的关系，强度等。

为工业化推广提供理论支撑并进行了4次中试，一次工业化试验—因齿轮严重点蚀失败南工大：粉碎机理、性能（水泥）等研究，研磨动力学研究；与球磨机类比，证明与球磨机的研磨过程相似，提出等效球磨机概念；研究结果直观，利用对球磨机的普遍认识，其研究结果更容易为企业接受，并将球磨机上获得的工程经验尽可能用到行星磨中研磨体与磨筒壁的碰撞过程示意图研磨体与筒壁碰撞的近似相对运动研磨体与筒壁碰撞的实际运动磨机类型 研磨体脱离条 件方程研磨体抛落轨迹方程 半径为 的圆球抛落时间方 程 传统球磨 机 卧式行星 磨卧式行星磨机磨筒内与传统球磨机内的研磨体运动状态解比较 卧式行星球磨机磨筒内与传统球磨机内的研磨体运动状态解 与半径为R0、转动角速度为ωq 传统球磨机相比，行星球 磨机内研磨体的相对运动状态就相当于是在z倍的重力加 速度g下，自转角速度为（ω-Ω）的传统球磨机 “973”理论研究成果:1）行星球磨筒内的研磨运动与传统球磨机内的研磨运动完全相似 2）给定尺寸、给定运动状态下的行星磨的1个磨筒，其粉磨产量、粉体质量必然与一个特定规格（直径、长度）的传统球磨 机完全相同。

传统球磨机称之为该行星磨磨筒的等效球磨机 3）等效球磨机与对应的行星磨磨筒的几何尺度比例：z1/4 4）行星磨的理论节能率： 5)如Z=10时，获得相同粉磨效果（等产量、质量）时，较等效 传统球磨机的理论节能率约为67%公转消耗功率约占行星磨总功率的34~36%左右，扣除公转需要的能耗，行星磨较等效的传统球磨机理论上的节能 效果可达45~55%左右D等粉磨效果——球磨机D是行星磨磨筒d：z1/4倍理论节能率：等粉磨效果：等产量、等质量（细度）dRΩωL l钢球量：球磨机的1/30，球耗：球磨机的1/20可以预见成功的行星磨规格及产量行星磨规格 (磨筒个数)替代球磨机规格( 台数)产量（水泥 ）(吨/h)3× φ1.3×1.5mφ 3.8×13m703× φ 1.3×3.0m2× φ 3.8×13m1403× φ 1.8×1.5m5.2×13m1853× φ 1.8×3.0m2× φ 5.2×13m370工业化试验：纯高炉矿渣行星式球磨, 3 × 1.15 ×1.5m，钢球：φ25 mm ，装钢球 4.05t, Z = 7.5进料粒径d≤5~8mm, 比表面积：~430m2/ kg， 考核产量27~28t/h, 能耗46~47 (kW·h)/t。

替代球磨机：筒体尺寸φ 3.2 ×13m; 钢球70 mm, 装 球130 t, 产量24.5t/h,能耗68 (kW·h)/t 等效球磨机：3台φ 2069mm，理论节能率50%，实 际节能30.9%φ 3200mm > φ 2069mm五、卧式行星磨大型化装备风险装备风险——装备制造、长期运转成熟性看不到风险点基于判断：任何工程创新技术均源于实验室，确保成功的关键是所有细节可靠—在实验室条件下，找不到靠不住的技术细节，工业化必成功现开发的行星磨——看不出不可靠的细节太阳轮行星轮行星磨的齿轮传递方式现动力传递方案 取消惰轮 齿轮直接传递 均两点支撑 轴承游隙可调节进料出料• 制造技术难点：7~8级精度的同心度，加工中心• 装备技术难点：轴承游隙与齿轮咬合度协调，现场可任意调节• 轴承、齿轮油润滑：工业化通过实践• 维护：模块化设计，如磨筒模块（体积小）可以整体取下，维修、保养，更换——简单定期加球• 自动化监控技术：增加1~2监控点，其余参照球磨• 日常管理：基本参照球磨连续化进料装置：工作原理：计量进入料斗的物料，由离心分料器基本等量分配后，通过进料管入各个磨筒内进行粉磨料 斗 离 心 分 料进料管进 料 管生产中的皮带秤进料和选粉机返料皮带秤料选粉机返料料斗熟料粉磨(表面积：360~380m2/kg)粒级 mm百分比/% >41.08 3.35~42.42 2.36~3.353.56 1~2.3625.67 0.55~118.29 0.25~0.5517.18 0.15~0.256.9 0.08~0.155.6 35%~50% • 不需要辊压磨 • 部分替代立磨 • 超1000亿的潜在设备改造市场。

• 与“华新”合作，下周计划来现场进一步考察 • 与“南化”公司，计划用于煤化工，替代球磨机 磨煤，项目正在进行谢谢大家，恳请批评指正！。