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| 节能减排趋势下大型立式辊磨机的开发应用与优化设计（二） |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-08-25 14:43:55 浏览次数： |
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1 大型立式辊磨机目前存在的问题
我国已经具有大型立式辊磨机生产能力，国产立磨在国内应用推广存在的问题之一是源于国外的设计，对国内原材料性质波动幅度大的情况难以适应；还有就是缺乏有效的控制系统，确切地说，是缺乏能够结合工艺的调节控制和操作优化系统。造成国产立磨的实际应用效果依赖于原材料状况和DCS 集成商与最终用户操作人员的水平，其节能优势未能充分发挥作用。
由于立磨设计技术和优化控制属各立磨制造企业的商业秘密，核心技术很难引进，制约着立磨粉磨系统的应用效果；进口立磨及其控制系统产品价格昂贵，高于国产设备一倍以上，我国企业难以承受，不便推广和应用；国内生产过程本身是粗放型的，生产条件变化范围大，运行工况经常出现波动，国外已有的立磨控制系统并不完全适合于我国的原材料和工艺情况，往往出现“水土不服”的现象，难以发挥效用。
我国从上世纪80 年代开始多家单位引进国外立磨，并不断消化、吸收形成了我们自己的大型立式辊磨机设计、生产能力。但国产立式辊磨与国外先进立磨相比能耗仍至少高5%，原因在于：
（1） 设计方面缺少系统理论和基础数据支持，导致我国立磨对于原材料波动适应性较差，能源利用率不高；
（2） 系统匹配问题，构成粉磨系统的设备来自多个不同国内厂家，相互匹配欠佳，难以达到整体效率最佳；
（3） 运行控制方面，缺少适应性运行优化支持，在原材料波动和产量变动情况下粉磨系统稳定性和能效不高。
必须针对我国工业现状研制具有自主知识产权的用于水泥工业的节能型大型立式辊磨机及其运行控制系统，其意义在于：
提高我国粉磨机械设计水平，提高制造企业核心竞争力；保障立磨应用效果，由于推广立磨在水泥行业的推广应用；降低水泥、煤炭、电力企业生产的能耗水平，提高企业竞争力；促进水泥、煤炭、电力等行业节能降耗目标的实现。
2 大型立式辊磨机的优化设计
2.1 面向节能的大型立式辊磨机结构优化设计
（1）研究磨辊直径与宽度对物料粉磨的影响优化磨辊结构，对磨盘座及压力框架与磨辊辊体等主要承载的大型部件进行静、动态载荷下的结构分析与结构设计、有限元计算，优化磨盘、磨辊结构。
（2）研究粉磨压强对物料粉磨的影响，将粉磨压强由引进技术时的450 kN/m2 提高至630 kN/m2，在相同工况下，预计产量可以提高15%～20％，产量的提高预示着单位电耗的降低，从而实现节能目标。
（3）研究当代先进的静、动态高效选粉机，引进国外先进技术，对选粉机进行优化设计，从而降低选粉机内部的循环负荷，提高磨机选粉效率。
（4）改内循环设计为部分外循环设计，喷口环风速降低至40～60 m/s，预计磨内压差可以降低15%～30％，入磨风量可以减少10％，从而降低系统风机的电耗，实现节能的目标。
2.2 粉磨系统参数优化设计
（1）研究料床厚度、磨盘风速等对物料粉磨的影响，寻找最佳的工艺参数，让磨机在稳定运行的状况下，电耗达到最低点。
（2）研究磨辊与磨盘衬板曲率对粉磨能力、单位电耗的影响，适当增加磨辊的曲率半径，确定最佳的研磨曲率，实现提高产量降低电耗的目的。
2.3 粉磨过程工艺控制
大型立式辊磨机粉磨系统成套控制系统，实现粉磨过程工艺控制，达到立磨系统在原料波动和工作点变动情况下的稳定运行。具体包括：
（1）总风量、出口风温、磨内压差等工艺回路调节控制。
（2）饱磨、空磨及其它异常工况判断处理。
2.4 实现台时产量最优化
大型立式辊磨机系统在线操作优化系统，根据实际生产产品规格/品种、喂料品质，确定最佳风量、磨辊压力、给料量以及分离器转速，实现台时产量最优化。
（1） 生产单一规格产品时，通过调整风量、磨辊压力、给料量以及分离器转速，以适应原料品质波动和工况扰动；
（2） 生产多种规格产品时，通过粉磨压力、磨机风量以及分离器的转速调节，以适应于产品规格改变。
3 优化设计大型立式辊磨机在工业领域节能减排中的重要意义
节能降耗是我国经济社会发展的必然选择，是科学发展观的基本要求。我国工业发展面临的当务之急是如何降低能源和资源消耗，提高资源利用效率，建设资源节约型社会，实现可持续发展。
水泥行业是我国节能降耗重点行业之一，其能耗占到全国总能耗4.7%。在水泥生产成本中，能耗成本占到60%以上，其中电耗占总成本的20%～30%，而粉磨电力消耗约占总电耗的60%。立磨与目前广泛使用的球磨相比具有明显优势，这种新型粉磨设备大大提高了粉磨效率，使水泥生料粉磨电耗从过去的20 kWh/t 降为13～15 kWh/t。水泥粉磨电耗从过去35～40 kWh/t 降为25～30 kWh/t。与过去传统的球磨机相比，节电30% 左右。
因此，推广大型立式棍磨机在水泥行业的应用对于水泥行业实现节能降耗具有重要意义。实现新型节能立磨推广应用80%，按吨水泥综合电耗100 kW·h/t，其中粉磨电耗占60%，我国水泥产量按2006 年的12.36亿t 计，则每年节电80%×100×60%×30%×12.36 =178 亿kW·h。以日产2 500 t 水泥生产线为例，每年节电100×30%×2500×300=22 500 000 kW·h，按辽宁省水泥行业平均电价0.558 元/ kW·h 计算，每年可直接为应用企业节约成本1 255万元。
大型立式辊磨机的节能设计与运行优化，能有效降低设备的能耗，从而促进相关行业节能降耗目标的实现，并给应用企业带来可观的经济效益；有利于打破国外的高技术垄断，形成我们独立自主的高技术产业；有利于提升我国装备制造业的科技创新能力，提升我国大型装备设计水平和运行水平，以及装备制造业的国际竞争力；有利于提升我国立磨设备的制造水平和研发能力，促进企业全面掌握和提升该类产品的核心设计技术，使我国立磨具有当代国际先进水平，在价格方面远低于进口立磨，在技术与制造方面完全可以替代进口产品，实现大型立式辊磨机的产业化。研究立磨的关键技术，开发研制具有自主知识产权的大型立式辊磨机，对于提高效率、降低消耗、发展循环经济、保护环境、提高国产重大技术装备的研发与制造水平都有重大意义。
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