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,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=1.5,r=2,（a）四根衬板 （b）六根衬板 （c）八根衬板,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,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q 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（-）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： 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3436%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4555%左右。,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）,L,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,工业化试验：纯高炉矿渣 行星式球磨, 3 1.15 1.5m，钢球：25 mm ，装钢球 4.05t, Z = 7.5。 进料粒径d58mm, 比表面积：430m2/ kg， 考核产量2728t/h, 能耗4647 (kWh)/t。 替代球磨机：筒体尺寸 3.2 13m; 钢球70 mm, 装球130 t, 产量24.5t/h,能耗68 (kWh)/t。 等效球磨机：3台 2069mm，理论节能率50%，实际节能30.9% 3200mm 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：78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12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。,生产中的皮带秤进料和选粉机返料,熟料粉磨(表面积：360380m2/kg),熟料来源：句容台泥 细碎电耗：约1kwh/吨 粉磨过程电耗:（进磨粒度右表） 产量：7吨/h左右 行星磨机：110kwh 选粉机：3kwh 风机：44kwh 其它：3kwh 粉磨合计：160kwh 水泥粉磨电耗：约2324kwh/吨,粉磨产品的粒度分布： D50=23.3m D90=48.23m 均匀指数：1.46 80 m筛余：3.6% 特征粒径：28.41 m 比表面积：360380m2/kg,行星磨、立磨系统电耗比较（长石-南京院做）,南京院认为行星磨比立磨不节能不科学 立磨吐渣量：253