大型臥式行星磨的基礎(chǔ)研究與工業(yè)化.ppt

大型臥式行星磨的基礎(chǔ)研究與工業(yè)化,南京工業(yè)大學(xué) 材料工程 葉旭初,一、背景,熟料,混合材,助劑,水泥產(chǎn)品,除塵,水泥球磨粉磨工藝(2000條) 水泥煤磨： (1200條）,粗粉回磨,選粉機(jī) 分級機(jī),熟料,混合材,助劑,熟料,混合材,助劑,水泥產(chǎn)品,除塵,輥壓磨,水泥產(chǎn)品,除塵,立磨,水泥聯(lián)合粉磨工藝,二、現(xiàn)存問題與研究目標(biāo),現(xiàn)存問題： 1）球磨粉磨：能量利用率低； 2）聯(lián)合粉磨：流程復(fù)雜，投資大，節(jié)能：15% 3）立磨、輥壓磨：顆粒形態(tài)、超細(xì)難、活性低。 研究目標(biāo)： 是否存在新型的粉磨原理？節(jié)能、投資低、接近球磨？,三、粉磨節(jié)能機(jī)理再認(rèn)識,國內(nèi)普遍認(rèn)識：粉磨節(jié)能與接觸方式有關(guān)，如面接觸、線接觸、點(diǎn)接觸值得商榷 等作用機(jī)械能等粉磨效果 與接觸方式無關(guān)，傳遞到被粉碎物料中的有效作用機(jī)械能相同，對物料的粉碎效果相同。 傳統(tǒng)球磨機(jī)：機(jī)械能傳遞效率低 臨界轉(zhuǎn)速低。 Advanced Powder Technology 2014. (Available online 1 December (SCI三區(qū)，IF1.64),需要解決關(guān)鍵問題： 1）連續(xù)化專利：CN200910032997.8 2）大型化專利：CN201110128621.4 3）粉磨節(jié)能理、粉磨過程調(diào)優(yōu)、粉磨產(chǎn)品質(zhì)量的控制等 4）長期運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性將來需要工業(yè)化長期實(shí)踐 前3個問題，本研究解決！,四、行星磨關(guān)鍵問題與粉磨原理,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速偏低，筒內(nèi)球體呈瀉落運(yùn)動,行星磨粉磨原理,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速適中，筒內(nèi)球體呈拋落運(yùn)動,自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速偏高，筒內(nèi)球體呈離心運(yùn)動,r=1.5,r=2,（a）四根襯板 （b）六根襯板 （c）八根襯板,襯板數(shù)量太少，鋼球拋落狀態(tài)差，最佳轉(zhuǎn)速比較大，六根時，鋼球的拋落狀態(tài)最佳，襯板繼續(xù)增加，平均接觸力和比沖擊能的值變小，拋落狀態(tài)變差，所以在本章的條件之下，六根襯板最佳,圖8 襯板數(shù)量對鋼球拋落狀態(tài)的影響,新型粉磨,熟料,混合材,助劑,水泥產(chǎn)品,除塵,水泥行星球磨粉磨工藝,粗粉回磨,選粉機(jī) 分級機(jī),1）兩代人30年的研究，不同出發(fā)點(diǎn)，結(jié)果一致（9研） 東大：針對行星磨本體開展基礎(chǔ)研究，粉磨機(jī)理、能耗與產(chǎn)品關(guān)系；磨機(jī)結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)與動力（功率）的關(guān)系，強(qiáng)度等。為工業(yè)化推廣提供理論支撐。并進(jìn)行了4次中試，一次工業(yè)化試驗因齒輪嚴(yán)重點(diǎn)蝕失敗。 南工大：粉碎機(jī)理、性能（水泥）等研究，研磨動力學(xué)研究；與球磨機(jī)類比，證明與球磨機(jī)的研磨過程相似，提出等效球磨機(jī)概念；研究結(jié)果直觀，利用對球磨機(jī)的普遍認(rèn)識，其研究結(jié)果更容易為企業(yè)接受，并將球磨機(jī)上獲得的工程經(jīng)驗盡可能用到行星磨中。,研磨體與磨筒壁的碰撞過程示意圖,研磨體與筒壁碰撞的近似相對運(yùn)動,研磨體與筒壁碰撞的實(shí)際運(yùn)動,臥式行星磨機(jī)磨筒內(nèi)與傳統(tǒng)球磨機(jī)內(nèi)的研磨體運(yùn)動狀態(tài)解比較,臥式行星球磨機(jī)磨筒內(nèi)與傳統(tǒng)球磨機(jī)內(nèi)的研磨體運(yùn)動狀態(tài)解,與半徑為R0、轉(zhuǎn)動角速度為q 傳統(tǒng)球磨機(jī)相比，行星球磨機(jī)內(nèi)研磨體的相對運(yùn)動狀態(tài)就相當(dāng)于是在z倍的重力加速度g下，自轉(zhuǎn)角速度為（-）的傳統(tǒng)球磨機(jī)。,“973”理論研究成果: 1）行星球磨筒內(nèi)的研磨運(yùn)動與傳統(tǒng)球磨機(jī)內(nèi)的研磨運(yùn)動完全相似。 2）給定尺寸、給定運(yùn)動狀態(tài)下的行星磨的1個磨筒，其粉磨產(chǎn)量、粉體質(zhì)量必然與一個特定規(guī)格（直徑、長度）的傳統(tǒng)球磨機(jī)完全相同。傳統(tǒng)球磨機(jī)稱之為該行星磨磨筒的等效球磨機(jī)。 3）等效球磨機(jī)與對應(yīng)的行星磨磨筒的幾何尺度比例：z1/4。 4）行星磨的理論節(jié)能率： 如Z=10時，獲得相同粉磨效果（等產(chǎn)量、質(zhì)量）時，較等效傳統(tǒng)球磨機(jī)的理論節(jié)能率約為67%。 公轉(zhuǎn)消耗功率約占行星磨總功率的3436%左右，扣除公轉(zhuǎn)需要的能耗，行星磨較等效的傳統(tǒng)球磨機(jī)理論上的節(jié)能效果可達(dá)4555%左右。,等粉磨效果球磨機(jī)D是行星磨磨筒d：z1/4倍,理論節(jié)能率：,等粉磨效果：等產(chǎn)量、等質(zhì)量（細(xì)度）,L,l,鋼球量：球磨機(jī)的1/30，球耗：球磨機(jī)的1/20,可以預(yù)見成功的行星磨規(guī)格及產(chǎn)量,工業(yè)化試驗：純高爐礦渣 行星式球磨, 3 1.15 1.5m，鋼球：25 mm ，裝鋼球 4.05t, Z = 7.5。 進(jìn)料粒徑d58mm, 比表面積：430m2/ kg， 考核產(chǎn)量2728t/h, 能耗4647 (kWh)/t。 替代球磨機(jī)：筒體尺寸 3.2 13m; 鋼球70 mm, 裝球130 t, 產(chǎn)量24.5t/h,能耗68 (kWh)/t。 等效球磨機(jī)：3臺 2069mm，理論節(jié)能率50%，實(shí)際節(jié)能30.9% 3200mm 2069mm,五、臥式行星磨大型化裝備風(fēng)險 裝備風(fēng)險裝備制造、長期運(yùn)轉(zhuǎn)成熟性 看不到風(fēng)險點(diǎn) 基于判斷：任何工程創(chuàng)新技術(shù)均源于實(shí)驗室，確保成功的關(guān)鍵是所有細(xì)節(jié)可靠在實(shí)驗室條件下，找不到靠不住的技術(shù)細(xì)節(jié)，工業(yè)化必成功。 現(xiàn)開發(fā)的行星磨看不出不可靠的細(xì)節(jié),太陽輪,行星輪,行星磨的齒輪傳遞方式,現(xiàn)動力傳遞方案 取消惰輪 齒輪直接傳遞 均兩點(diǎn)支撐 軸承游隙可調(diào)節(jié),進(jìn)料,出料,制造技術(shù)難點(diǎn)：78級精度的同心度，加工中心。 裝備技術(shù)難點(diǎn)：軸承游隙與齒輪咬合度協(xié)調(diào)，現(xiàn)場可任意調(diào)節(jié)。 軸承、齒輪油潤滑：工業(yè)化通過實(shí)踐 維護(hù)：模塊化設(shè)計，如磨筒模塊（體積?。┛梢哉w取下，維修、保養(yǎng)，更換簡單。定期加球。 自動化監(jiān)控技術(shù)：增加12監(jiān)控點(diǎn)，其余參照球磨 日常管理：基本參照球磨,連續(xù)化進(jìn)料裝置： 工作原理：計量進(jìn)入料斗的物料，由離心分料器基本等量分配后，通過進(jìn)料管入各個磨筒內(nèi)進(jìn)行粉磨。,生產(chǎn)中的皮帶秤進(jìn)料和選粉機(jī)返料,熟料粉磨(表面積：360380m2/kg),熟料來源：句容臺泥 細(xì)碎電耗：約1kwh/噸 粉磨過程電耗:（進(jìn)磨粒度右表） 產(chǎn)量：7噸/h左右 行星磨機(jī)：110kwh 選粉機(jī)：3kwh 風(fēng)機(jī)：44kwh 其它：3kwh 粉磨合計：160kwh 水泥粉磨電耗：約2324kwh/噸,粉磨產(chǎn)品的粒度分布： D50=23.3m D90=48.23m 均勻指數(shù)：1.46 80 m篩余：3.6% 特征粒徑：28.41 m 比表面積：360380m2/kg,行星磨、立磨系統(tǒng)電耗比較（長石-南京院做）,南京院認(rèn)為行星磨比立磨不節(jié)能不科學(xué) 立磨吐渣量：253