立磨的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀
1立磨的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀
在水泥生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的生粉料磨系統(tǒng)是球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)，而當(dāng)立磨出現(xiàn)以來，由于它以其獨特的粉磨原理克服了球磨機(jī)粉磨機(jī)理的諸多缺陷，逐漸引起人們的重視。特別是經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后的立磨與球磨系統(tǒng)相比，有著顯著的優(yōu)越性，其工藝特點尤其適宜于大型預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線，因為它能夠大量利用來自預(yù)熱器的余熱廢氣，能高效綜合地完成物料的中碎、粉磨、烘干、選粉和氣力輸送過程，集多功能于一體。由于它是利用料床原理進(jìn)行粉磨，避免了金屬間的撞擊與磨損，金屬磨損量小、噪音低；又因為它是風(fēng)掃式粉磨，帶有內(nèi)部選粉功能，避免了過粉磨現(xiàn)象，因此減少了無用功的消耗，粉磨效率高，與球磨系統(tǒng)相比，粉磨電耗僅為后者的50%～60%，還具有工藝流程簡單、單機(jī)產(chǎn)量大、入料粒度大、烘干能力強(qiáng)、密閉性能好、負(fù)壓操作無揚塵、對成品質(zhì)量控制快捷、更換產(chǎn)品靈活、易實現(xiàn)智能化、自動化控制等優(yōu)點，故在世界各國得到廣泛應(yīng)用。已成為當(dāng)今國際上生料粉磨和煤粉磨的首選設(shè)備。
立磨又稱立式磨、輥磨、立式輥磨。第一臺立磨是上個世紀(jì)二十年代在德國研制出來的。第一臺用于水泥工業(yè)的立磨于1935年在西德出現(xiàn)，立磨在歐洲的水泥廠使用多年以后，才在美國和加拿大得到采用，歐洲和美、加之所以樂于發(fā)展和應(yīng)用立磨，是由于當(dāng)時歐洲各國的燃料和和電力費用比較高。美國也是因為后來能耗費用上升，才促使其對立磨增加興趣。美國第一臺立磨是在1973年末投入運轉(zhuǎn)。后來，日本、埃及、黑西哥、新西蘭、阿根廷、剛果等國也采用了立磨。
進(jìn)入上個世紀(jì)末，東南亞一帶地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，同時也帶動了水泥市場的蓬勃發(fā)展。國際上的大型水泥生產(chǎn)線如雨后春筍般地在這個地區(qū)興建，大型立磨也大量的得到了采用。
立磨技術(shù)的突破開始于上個世紀(jì)六十年代，從那時起立磨得到了改進(jìn)和大型化。繼在歐洲、美洲、亞洲的水泥工業(yè)中被用來粉磨生料，七十年代得到了迅速發(fā)展，當(dāng)時就出現(xiàn)了500tph能力的大型立磨，進(jìn)入九十年代，國際上立磨技術(shù)又有了新的飛躍。應(yīng)用有限元分析、熱傳導(dǎo)分析、流體學(xué)計算、工藝參數(shù)優(yōu)化等現(xiàn)代方法，解決了大型立磨工藝和結(jié)構(gòu)難點；新型耐磨材料的應(yīng)用，延長了使用壽命，從而保證了立磨超大型化的實現(xiàn)，保證了大型干法水泥生產(chǎn)線對立磨能力的要求。因此，國外現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)線建設(shè)中，立磨占有率超過90%以上。目前，世界上最大的是西德萊歇公司（Loesche）于1999年設(shè)計制造的LM63:41立磨，電機(jī)功率5600KW，用于泰國Thung.Song集團(tuán)的Siam水泥廠6＃線，實際生產(chǎn)能力為709t/h；伯力鳩斯（Polysius）公司生產(chǎn)的RM69/29立磨，功率5000KW，生產(chǎn)能力600t/h，已用于印尼Indrol/Ihdoxement水泥廠，普費佛（Pfeiffer）公司制造的MPS5600B立磨，電機(jī)功率5400KW，設(shè)計生產(chǎn)能力480t/h，已用于印度的Mahara Shtra 水泥廠。
立磨在我國的應(yīng)用始于上個世紀(jì)四十年代末，當(dāng)時用于白水泥廠的生料粉磨。五十年代起，在一些小水泥廠開始使用小型立磨磨生料，也有用于濕法水泥廠磨煤粉。自七十年代末，國內(nèi)在干法水泥廠開始發(fā)展窯外分解新型干法工藝時，才比較重視立磨粉磨生料的研究開發(fā)工作。八十年代初，天津水泥研究設(shè)計院開發(fā)出了TKM系列立磨。其中TKM25型立磨用于河南新鄉(xiāng)水泥廠1000t/d新型干法生產(chǎn)線上，產(chǎn)能為80t/h，系統(tǒng)電耗15.4KWh/t。合肥水泥工業(yè)設(shè)計研究院研究開發(fā)出了HRM系列立磨，產(chǎn)能限于1000t/d的生產(chǎn)線配用。與此同時，我國開始引進(jìn)國外大型立磨用于新型干法水泥廠。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)訖今共引進(jìn)用于日產(chǎn)2000噸以上生產(chǎn)線配套的大型立磨已超過47臺。沈陽重型機(jī)器廠1985年從德國Pfeiffer公司引進(jìn)了與日產(chǎn)2000噸以下規(guī)模生產(chǎn)線配套的MPS立磨制造技術(shù)，其產(chǎn)品在琉璃河水泥廠，萬年水泥廠采用。又與海螺集團(tuán)合作開發(fā)制造與2500t/d 、5000t/d生產(chǎn)線配套的MPS3424、MPS5000（MLS4531）立磨，目前已在荻港海螺、銅陵海螺和池州海螺等公司投入使用。其中MLS4531立磨是已投入使用的最大的國產(chǎn)立磨。
由于海螺集團(tuán)擁有國內(nèi)最多的大型窯外分解生產(chǎn)線，因此，配用的大型立磨臺數(shù)也是最多。目前共擁有各型生料立磨13臺，用于磨煤粉的立磨12臺以上；海螺集團(tuán)也是擁有進(jìn)口大型立磨類型最多的企業(yè)，分別有MPS型、ATOX型、RM型、LM型等，其中池州海螺一個基地就分別擁有MPS型一臺、ATOX型一臺、RM型兩臺，用于粉磨生料，還有磨煤立磨三臺。
預(yù)計海螺集團(tuán)在建和擬建的多條熟料生產(chǎn)線將全部采用大型和特大型立磨用于粉磨生料。
縱觀國際國內(nèi)立磨的應(yīng)用和演變，立磨正朝大型化和超大型化發(fā)展，以適應(yīng)大型干法水泥生產(chǎn)線的建設(shè)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計更趨向合理，功能更趨向完善。近年海螺集團(tuán)采用的立磨，基本是經(jīng)改進(jìn)后的第三代立磨。其選粉功能、細(xì)度調(diào)節(jié)功能、碾磨效率、耐磨性、節(jié)能措施、控制水平都大大提升。立磨在水泥熟料粉磨的應(yīng)用上也已出現(xiàn)成功的例子，大有在水泥廠取代球磨機(jī)系統(tǒng)的趨勢，但立磨的技術(shù)含量高于球磨機(jī)，它是集機(jī)（含液壓）、電、儀于一體的，功能綜合性強(qiáng)的設(shè)備，無論是操作或維修的技術(shù)要求都超過球磨機(jī)，需要在實踐中認(rèn)真總結(jié)研究，以盡快管好、用好、維護(hù)好立磨，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展，最大化地提高經(jīng)濟(jì)效益。
2 立磨工作原理及類型
立磨的類型很多，結(jié)構(gòu)和功能各有特色，但基本結(jié)構(gòu)大同小異，它們都具有傳動裝置、磨盤、磨輥、噴口環(huán)、液壓拉伸裝置、選粉裝置、潤滑系統(tǒng)、機(jī)殼等，其主要工作原理也基本相同。
2.1 立磨主要工作原理
由傳動裝置帶動機(jī)殼內(nèi)磨盤旋轉(zhuǎn)，磨輥在磨盤的磨擦作用下圍繞磨輥軸自轉(zhuǎn)，物料通過鎖風(fēng)喂料裝置和進(jìn)料口落入磨盤中央，受到離心力的作用向磨盤邊移動。經(jīng)過碾磨軌道時，被嚙入磨輥與磨盤間碾壓粉碎。磨輥相對物料及磨盤的粉碎壓力是由液壓拉伸裝置提供（適宜的粉碎壓力可根據(jù)不同物料的硬度進(jìn)行調(diào)整）。物料在粉碎過程中，同時受到磨輥的壓力和磨盤與磨輥間相對運動產(chǎn)生的剪切力作用。物料被擠壓后，在磨盤軌道上形成料床（料床厚度由磨盤擋料環(huán)高度決定），而料床物料顆粒之間的相互擠壓和磨擦又引起棱角和邊緣的剝落，起到了進(jìn)一步粉碎的作用。粉磨后的物料繼續(xù)向盤邊運動，直至溢出盤外。磨盤周邊設(shè)有噴口環(huán)，熱氣流由噴口環(huán)自下而上高速帶起溢出的物料上升，其中大顆粒最先降落到磨盤上，較小顆粒在上升氣流作用下帶入選粉裝置進(jìn)行粗細(xì)分級，粗粉重新返回到磨盤再粉磨，符合細(xì)度要求的細(xì)粉作為成品，隨氣流帶向機(jī)殼上部出口進(jìn)入收塵器被收集下來。噴口環(huán)處上升的氣流也允許物料中比重較大的物質(zhì)落入噴口環(huán)下面，從機(jī)殼下部的吐渣口排出，由于噴口環(huán)處的氣流速度高，因此熱傳遞速率快，小顆粒被瞬時得到烘干。據(jù)估算進(jìn)入立磨的每一顆粒在成為成品之前，平均在磨輥下和上升氣流中往復(fù)內(nèi)循環(huán)運動達(dá)幾十次，存在多級粉碎的事實。
從上述可以看出，立磨工作時對物料發(fā)揮的是綜合功能。它包括在磨輥與磨盤間的粉磨作用；由氣流攜帶上升到選粉裝置的氣力提升作用；以及在選粉裝置中進(jìn)行的粗細(xì)分級作用；還有與熱氣流進(jìn)行熱傳遞的烘干作用，對于大型立磨而言（指入磨粒度在100mm左右），實際上還兼有中碎作用，故大型立磨實際具有五種功能。上述吐渣口的功能在大型立磨上也發(fā)生了變化，利用吐渣口與外部機(jī)械提升機(jī)配合，將大比例的物料經(jīng)吐渣口進(jìn)入外部機(jī)械提升機(jī)重新喂入磨內(nèi)粉磨，以減輕磨內(nèi)氣力提升物料所需風(fēng)機(jī)負(fù)荷，有利于降低系統(tǒng)阻力和電耗，因為機(jī)械提升電耗顯著地低于氣力提升出現(xiàn)的較高電耗，這種方法稱為物料的外循環(huán)。
2.2 立磨的類型
各型立磨在結(jié)構(gòu)上的差異最突出的是在磨盤的結(jié)構(gòu)和磨輥的形狀及數(shù)目上。另一方面，不同類型的立磨在選粉裝置上均作了較大改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)把高效選粉機(jī)移植到立磨之中，以取代原來的靜態(tài)慣性選粉裝置，提高了選粉效率，也能更方便地調(diào)節(jié)成品細(xì)度。還有對磨輥的加壓方式也各有不同等。因此，功能效果上各有千秋?，F(xiàn)將常用的幾種立磨主要結(jié)構(gòu)功能與特點分述如下：
MPS 型立磨：
MPS型立磨為西德普費佛（Pfeiffer）公司技術(shù)，也稱非凡磨。（沈重基于普費佛公司技術(shù)開發(fā)制造的MLS型磨也屬此類）。該磨采用鼓形磨輥和帶圓弧凹槽形的碗形磨盤，粉磨效率較高，磨輥3個，相對于磨盤傾斜安裝，相互120°排列。輥皮為拼裝組合式。
由三根液壓張緊桿傳遞的拉緊力通過壓力框架傳到三個磨輥上，再傳到磨輥與磨盤之間的料層中。該液壓張緊桿不能將磨輥和壓力框架在啟動磨機(jī)時同時抬起，故設(shè)有輔助傳動裝置。啟動時先開輔傳，間隔一定時間再開啟主傳動裝置。選粉裝置由靜態(tài)葉片按設(shè)定傾角布置，起引導(dǎo)氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),以強(qiáng)化分離物料的作用。由機(jī)頂傳動裝置帶動設(shè)在選粉裝置中部的動態(tài)籠型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,并且可方便地實現(xiàn)無級調(diào)速。有強(qiáng)化選粉裝置中部旋轉(zhuǎn)風(fēng)速的作用，增強(qiáng)選粉效率和方便地通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來調(diào)整成品細(xì)度（轉(zhuǎn)速越大，細(xì)度越細(xì)）。噴口環(huán)導(dǎo)向葉片為固定斜度安裝，有利于引導(dǎo)進(jìn)風(fēng)成為螺旋上升趨勢，可使粗粉在進(jìn)入選粉裝置前，促進(jìn)部分粗粒分離出上升氣流回到磨盤?？稍谶\轉(zhuǎn)前進(jìn)入磨內(nèi)用遮檔噴口環(huán)的截面方法來改變風(fēng)環(huán)通風(fēng)面積，從而改變風(fēng)速（總面積越小，風(fēng)速越大），以適應(yīng)不同比重物料的風(fēng)速需要。檢修時液力張緊桿只可將聯(lián)在輥上的壓力框架抬起，但應(yīng)先拆除壓力框架與磨輥支架間的聯(lián)接板。并用裝卸專用工具將磨輥固定。喂料口鎖風(fēng)裝置采用液壓控制的三道閘門，既有鎖風(fēng)功能，又有控制喂料量的作用。吐渣口鎖風(fēng)采用兩道重力翻板閥控制。
ATOX型立磨
該磨為丹麥?zhǔn)访芩梗?/span>F.L.Smidth）公司設(shè)計并制造。采用圓柱形磨輥和平面軌道磨盤，磨輥輥皮為拼裝組合式，便于更換輥皮。磨輥一般為3個，相互成120°分布，相對磨盤垂直安裝。三個磨輥由中心架上三個法蘭與輥軸法蘭相聯(lián)為一體。再由三根液力拉伸桿分別通過與三個輥軸另一端部相聯(lián)，將液壓力向磨盤與料層傳遞，該液壓張拉伸桿可將磨輥和中心架整體抬起。因此，不設(shè)輔傳，啟動時直接開動主傳動系統(tǒng)。選粉裝置已用SEPAX選粉機(jī)來取代原來的靜態(tài)慣性分離器，SEPAX也是丹麥開發(fā)的一種高效選粉機(jī)，其結(jié)構(gòu)也分為一圈靜態(tài)導(dǎo)向葉片和中間一個由窄葉片組成的動態(tài)籠形轉(zhuǎn)子，其機(jī)理和功能大致類似MPS采用的選粉裝置。不過，在籠型轉(zhuǎn)子上加了水平分隔環(huán)構(gòu)件，該構(gòu)件有利于旋轉(zhuǎn)氣流呈分層水平旋轉(zhuǎn)，氣流運動清晰，氣流層與層間干擾小，使選粉分級功能更加高效。靜態(tài)葉片可預(yù)先設(shè)定傾角，有輔助調(diào)整產(chǎn)品細(xì)度的作用。運轉(zhuǎn)中還可以用機(jī)頂外部調(diào)整螺栓來調(diào)整葉片角度。噴口環(huán)與MPS型類似。喂料口鎖風(fēng)裝置采用機(jī)械傳動的回轉(zhuǎn)葉輪結(jié)構(gòu)，既鎖風(fēng)又可控制喂料量。進(jìn)料溜管底部為通熱風(fēng)的夾層結(jié)構(gòu)，有防堵的作用。吐渣口采用密閉的電磁振動給料機(jī)出料，具有料封功能。
RM型立磨
該磨為西德伯力鳩斯（Polysius）公司技術(shù)并制造。大約于1965年開始生產(chǎn)以來，主要銷售歐洲。RM磨經(jīng)歷了三代技術(shù)改造，目前的結(jié)構(gòu)和功能與其它類型立磨有較多的區(qū)別。主要體現(xiàn)在是以兩組拼裝磨輥為特點，每組輥子由兩個窄輥子拼裝在一起，兩組共4個磨輥，這兩個輥子各自調(diào)節(jié)它們對應(yīng)于磨盤的速度。有利于減少磨盤內(nèi)外軌道對輥子構(gòu)成的速度差，從而減輕摩擦帶來的磨損，可延長輥皮的使用壽命，還削減了輥和盤間物料的滑移，每個磨輥也為輪胎形，磨盤上相對應(yīng)的是兩圈凹槽形軌道，磨盤斷面為碗形結(jié)構(gòu)，磨盤上兩個凹槽軌道增加了物料被碾磨的次數(shù)和時間，有利于提高粉磨效率。每組磨輥有一個輥架，每個磨輥架兩端各掛一吊鉤，各吊鉤由一個液壓拉桿相聯(lián)，共4根。拉桿通過吊鉤和輥架傳遞壓力到磨輥與料床上，對物料碾壓粉碎。碾壓力連續(xù)可調(diào)，以適應(yīng)操作要求。
液壓拉緊系統(tǒng)可讓每組雙輥在三個平面上自由移動，如：垂直面上升下降和相對輥軸軸面偏擺以及少量沿輥子徑向的水平移動。如果靠磨盤中間的內(nèi)輥被粗料抬高，那么外輥對物料的壓力就會加大，反之亦然。每組磨輥中的每個窄輥的這種交互作用的功能也導(dǎo)致高效研磨。
研磨軌道的形狀和棍面經(jīng)磨損變形后能影響吊鉤的偏移量?？赏ㄟ^測量其磨損量并相應(yīng)調(diào)整吊鉤吊掛方位來彌補(bǔ)。這有利于使提供給雙輥的壓力均衡，維持粉磨效果。
雙輥組的輥面還可在被不均衡磨損后，還可整體調(diào)轉(zhuǎn)180o安裝使用。
噴口環(huán)出風(fēng)口面積設(shè)計成可從機(jī)殼外部調(diào)整，調(diào)整裝置為8個定位銷檔板，通過推進(jìn)和拉出一定許可量并用插銷定位即可改變噴口環(huán)面積，從而改變氣流在磨內(nèi)的上升速度（面積小，則氣速高）以適應(yīng)不同的產(chǎn)量的需要。噴口環(huán)導(dǎo)向葉片垂直裝設(shè)，有利于減少通風(fēng)阻力。
選粉裝置采用了SEPOL型高效選粉機(jī)，與史密斯ATOX型采用的SEPAX型不同的地方有：籠形轉(zhuǎn)子上無水平隔環(huán)，但外圍的靜態(tài)葉片傾角可調(diào)，調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)殼頂部。磨機(jī)運轉(zhuǎn)時也可通過人工轉(zhuǎn)動調(diào)整機(jī)構(gòu)改變?nèi)~片傾角，有利于根據(jù)需要輔助動態(tài)葉片調(diào)整產(chǎn)品細(xì)度。粗粉漏斗出口設(shè)分流板，使粗粉朝兩個粉塵濃度較低區(qū)域下落。用于磨煤的RMK立磨的選粉裝置其粗粉錐斗，還設(shè)計成剖分組合式，有利于維修選粉裝置時，將兩半錐斗繞銷軸向兩邊分開，方便維修操作。
每臺立磨由兩臺外部提升機(jī)共同負(fù)責(zé)提升由吐渣口排出的外部循環(huán)物料，然后分別送入機(jī)殼頂部兩個回料進(jìn)口，進(jìn)入選粉裝置的撒料盤或直接進(jìn)入立磨，進(jìn)行外部再循環(huán)粉磨。
進(jìn)料口鎖風(fēng)喂料裝置是由葉輪式機(jī)械傳動喂料閥均勻喂入物料，該喂料閥既可調(diào)節(jié)喂料量又可實現(xiàn)泄漏風(fēng)量的最小化。并設(shè)計成用熱風(fēng)對粗料喂料閥中心加熱，和熱風(fēng)通入溜管夾層加熱的結(jié)構(gòu)，有利于防止水份大的物料在喂料閥中和溜管中粘結(jié)堵塞。吐渣口裝有重力式鎖風(fēng)閥門。
傳動裝置中設(shè)輔助傳動，因為磨輥不能由液力拉桿抬起。
LM型立磨
該磨為西德萊歇（Loesche）公司技術(shù)并制造。國內(nèi)引進(jìn)使用的萊歇磨分兩類：一類是由日本宇部（UBE）公司和西德萊歇公司通過技術(shù)合作而制造的宇部－萊歇磨，即UBE公司制造的LM型系列；另一類是由美國福勒（Fuller）公司與西德萊歇公司訂合同，獲準(zhǔn)生產(chǎn)的萊歇磨，即Fuller公司制造的LM型系列，其主要結(jié)構(gòu)基本相同。
大型萊歇磨為4輥式，（低于150t/h產(chǎn)量的型號為兩個輥子）。是錐臺型磨輥和平面軌道磨盤，無輥架。磨輥與磨盤間的壓力由相應(yīng)輥數(shù)的液壓拉伸裝置提供。工作時，通過搖臂作為一個杠桿，把油缸對拉伸桿產(chǎn)生的拉力傳遞給磨輥，進(jìn)行碾磨。最大的特點是，液壓拉伸桿可通過控制抬起磨輥，使拖動電機(jī)所需的起動轉(zhuǎn)矩減至最小值。因而可使用具有70%或80%起動轉(zhuǎn)矩的普通電動機(jī)，無輔傳。還設(shè)有液壓式磨輥翻出裝置以簡化維修工作。檢修時，只要與液壓裝置相連，即可使磨輥翻出機(jī)殼外，可使磨輥皮更換在一天內(nèi)完成。液壓控制桿在磨機(jī)外部，不需要空氣密封，但是當(dāng)磨輥在粉磨位置時，輥子的氣封必須保持抵住磨內(nèi)500mmH2O的負(fù)壓，以防止過量含塵氣體滲入軸承。
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