水泥輥磨技術(shù)的新進(jìn)展

柴星騰，聶文海，秦中華，杜鑫

1 輥磨規(guī)格大型化

近年來，水泥輥磨的大型化是輥磨技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志之一。水泥廠粉磨系統(tǒng)配置選型的主要依據(jù)是燒成系統(tǒng)的能力、料/熱耗、易磨性和運(yùn)轉(zhuǎn)率等。水泥粉磨主機(jī)的配置還應(yīng)考慮水泥的品種、比表面積、市場情況等因素，因?yàn)樗嗥贩N影響熟料配比，水泥的比表面積影響單位產(chǎn)品電耗，市場情況決定生產(chǎn)的淡旺季。

1.1 德國萊歇公司水泥輥磨

德國萊歇公司最大規(guī)格的LM70.4+4水泥輥磨于2016年9月在尼日利亞Unicem水泥公司的Maf?mosing工廠投產(chǎn)，配套6 250t/d熟料生產(chǎn)線，2016年11月系統(tǒng)產(chǎn)量達(dá)到合同指標(biāo)，2017年1月系統(tǒng)電耗達(dá)到合同指標(biāo)，系統(tǒng)配置見表1。

表1 LM70.4+4水泥輥磨系統(tǒng)配置

從調(diào)試到考核和正常生產(chǎn)，以生產(chǎn)CEMⅡ/BL 32.5R水泥為主。合同約定該品種水泥的配比為：熟料+石膏+高鈣石灰石=73%+5%+22%，但實(shí)際配比與合同并不一致。由于熟料強(qiáng)度比較高，其熟料配比不斷降低，考核時(shí)為70%左右，正常生產(chǎn)時(shí)為65%左右，技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 LM70.4+4水泥輥磨運(yùn)行情況

從表2可以看出，盡管系統(tǒng)產(chǎn)量、比表面積、系統(tǒng)電耗達(dá)到或優(yōu)于合同指標(biāo)，但是風(fēng)機(jī)電耗和噴水量沒有達(dá)到要求。

1.2 德國非凡公司水泥輥磨

阿爾及利亞Biskra水泥公司的6 000t/d項(xiàng)目水泥磨系統(tǒng)采用德國非凡公司供貨的MVR6700C-6輥磨，系統(tǒng)于2016年4月開始帶料試車，歷經(jīng)半年時(shí)間，于11月完成了IPT和15d可靠性測試。MVR6700C-6水泥輥磨系統(tǒng)配置見表3。

表3 MVR6700C-6水泥輥磨系統(tǒng)配置

系統(tǒng)保證產(chǎn)量為OPC1水泥342t/h（3 700cm2/g，熟料：石膏=96%：4%）和 OPC2水泥 231t/h（4 800cm2/g，熟料:石膏=96%:4%），OPC2水泥系統(tǒng)電耗≤56.2kWh/t，噴水量≤2%。2017年5月系統(tǒng)通過了性能考核，產(chǎn)量、細(xì)度、電耗指標(biāo)均達(dá)到保證值，但噴水量超過保證值。運(yùn)行情況及考核結(jié)果見表4。

表4 MVR6700C-6水泥輥磨運(yùn)行及考核情況

該磨機(jī)是非凡公司提供的最大規(guī)格的新型結(jié)構(gòu)水泥輥磨，即由“碗型磨盤—輪胎輥”、壓力框架統(tǒng)一加壓改為“水平磨盤—圓柱輥”、搖臂單一施壓，并采用模塊化多組傳動(dòng)替代了單傳動(dòng)。

1.3 其他公司水泥輥磨

另外，德國伯利休斯公司和丹麥?zhǔn)访芩构疽蚕蚴袌鎏峁┝顺笮突乃噍伳ィ鞴揪哂写硇缘乃噍伳ギa(chǎn)品列于表5。

表5 大型水泥輥磨比較

2 磨機(jī)傳動(dòng)多元化

輥磨大型化對(duì)傳動(dòng)裝置提出了新的要求。裝機(jī)功率達(dá)到10MW左右，包括減速機(jī)的制造、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)管理難度大增，特別是運(yùn)行的可靠性存在較大風(fēng)險(xiǎn)。為解決輥磨大型化傳動(dòng)裝置的配套問題，各大輥磨制造商聯(lián)合減速機(jī)制造商提出了各自的解決方案。

2.1 COPE傳動(dòng)裝置

萊歇公司與倫克公司合作開發(fā)了內(nèi)置多電機(jī)的COPE傳動(dòng)裝置，該裝置適用功率為4 000～12 000kW。作為第四代驅(qū)動(dòng)裝置，COPE傳動(dòng)裝置具有如下特點(diǎn)：

（1）采用兩級(jí)傳動(dòng)，減少了運(yùn)動(dòng)部件，有利于提高傳動(dòng)效率。

（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有6個(gè)（生料磨）或8個(gè)（水泥磨）水冷卻的立式低壓電機(jī)，無需使用高壓設(shè)備。

（3）可以選擇變頻。

（4）當(dāng)某幾個(gè)電機(jī)運(yùn)行故障時(shí)，能在低產(chǎn)量條件下運(yùn)行。

（5）新型COPE傳動(dòng)裝置成本接近第三代傳動(dòng)裝置成本。

（6）可快速方便地對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行脫離、拆卸、更換，允許在不拆卸傳動(dòng)裝置的情況下對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和維修。

萊歇公司新型COPE驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見圖1。

圖1 萊歇公司新型COPE驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

2.2 MultiDrive組合式傳動(dòng)

非凡公司與弗蘭德公司合作開發(fā)了MultiDrive組合式傳動(dòng)，主要特點(diǎn)有：

（1）最多由六個(gè)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模塊組成。

（2）單個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊可移出進(jìn)行維修，磨機(jī)可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，減小磨機(jī)停機(jī)和生產(chǎn)停工時(shí)間。

（3）具有更高的可靠性和成本優(yōu)勢，最大驅(qū)動(dòng)功率可達(dá)16 500kW。

非凡公司MultiDrive多組合傳動(dòng)方式見圖2。

2.3 其他傳動(dòng)系統(tǒng)

史密斯公司的大型輥磨則采用旗下公司馬格（MAAG）的Max驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，最大驅(qū)動(dòng)功率可達(dá)15 000kW。另外，還可采用配套永磁電機(jī)的半直驅(qū)CEM傳動(dòng)系統(tǒng)。史密斯公司的MAAG Max驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見圖3。史密斯公司的CEM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見圖4。

圖2 非凡公司MultiDrive多組合傳動(dòng)方式

圖3 史密斯公司的MAAG Max驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

圖4 史密斯公司的CEM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

伯利休斯公司于2012年推出了工業(yè)化應(yīng)用的磨輥驅(qū)動(dòng)的水泥輥磨，應(yīng)用于墨西哥的Lagunas工廠，取得了滿意效果，磨機(jī)規(guī)格為QMC 51/25-3RD，裝機(jī)功率為3×1 500kW。與磨盤驅(qū)動(dòng)輥磨相比：該磨機(jī)更適合粉磨高比表面積的復(fù)合水泥，可通過調(diào)整磨輥轉(zhuǎn)速以適應(yīng)生產(chǎn)不同比表面積產(chǎn)品的需要；電機(jī)和減速機(jī)單元更小，減少了驅(qū)動(dòng)扭矩；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可快速分拆；提高了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率。伯利休斯公司的磨輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見圖5。

圖5 伯利休斯公司的磨輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

3 磨輥設(shè)計(jì)模塊化

輥磨粉磨能力的大小主要決定于磨機(jī)規(guī)格，即磨盤直徑的大小及配套磨輥數(shù)量和尺寸。不同類型的輥磨磨盤與磨輥之間的尺寸關(guān)系不盡相同，表6是早期的水泥輥磨的結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系。

表6 不同水泥輥磨的尺寸比例關(guān)系

但隨著輥磨規(guī)格的大型化，磨輥直徑并沒有隨著磨盤直徑的加大而加大，而是通過增加磨輥數(shù)量滿足配套要求。表7是萊歇水泥輥磨的配置關(guān)系。

表7 萊歇水泥輥磨的尺寸比例關(guān)系

表8 非凡水泥輥磨的尺寸比例關(guān)系

表9 水泥輥磨主機(jī)電耗報(bào)價(jià)指標(biāo)

萊歇輥磨的磨輥模塊化設(shè)計(jì)越來越清晰，不同規(guī)格的輥磨磨輥大小變化不大，僅改變磨輥個(gè)數(shù)，即根據(jù)磨盤直徑的大小設(shè)置2～4個(gè)主輥。LM70.4+4磨機(jī)的主輥、輔輥、搖臂、機(jī)架的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)思想。

非凡公司的水泥輥磨亦采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，并未遵循固定的尺寸比例關(guān)系，可能會(huì)根據(jù)配置需要采用不同寬徑比的磨輥。表8為非凡水泥輥磨的尺寸比例關(guān)系。

史密斯公司的OK水泥輥磨也是通過增加磨輥數(shù)量的辦法解決大型化配置問題，根據(jù)磨盤直徑的大小，可配置3個(gè)、4個(gè)或6個(gè)磨輥。

4 技術(shù)指標(biāo)市場化

我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)室輥磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出，輥磨粉磨純硅水泥（熟料:石膏=95：5）至3 200cm2/g的主機(jī)電耗約為20kWh/t，而球磨機(jī)的電耗為33.5kWh/t，相當(dāng)于輥磨的增效系數(shù)近1.7，這可作為輥磨選型的基準(zhǔn)。如果比表面積不同、混合材品種和摻量不同，則需進(jìn)行校正。在當(dāng)前激烈的國際市場競爭的環(huán)境下，各大水泥輥磨供貨商的技術(shù)指標(biāo)頗具挑戰(zhàn)性，這一方面體現(xiàn)了水泥終粉磨輥磨技術(shù)的進(jìn)步，另一方面也增加了國產(chǎn)裝備進(jìn)入國際市場的難度。表9為水泥輥磨主機(jī)電耗報(bào)價(jià)指標(biāo)。

輥磨主機(jī)或系統(tǒng)電耗是水泥輥磨系統(tǒng)的重要指標(biāo)，也是粉磨技術(shù)先進(jìn)性的主要表現(xiàn)。在國際EPC項(xiàng)目中，多采用水泥輥磨終粉磨系統(tǒng)，大部分水泥輥磨產(chǎn)品確有卓越表現(xiàn)，但也有少部分沒有達(dá)到預(yù)期效果，造成履約困難。

5 結(jié)語

水泥輥磨終粉磨系統(tǒng)已得到國外用戶的普遍認(rèn)可和采用，與其他系統(tǒng)相比，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)具有競爭優(yōu)勢，水泥性能亦能完全滿足用戶需要，輥磨裝備在規(guī)格大型化、傳動(dòng)裝置、耐磨技術(shù)等方面仍在不斷進(jìn)步。但在國內(nèi)，水泥輥磨的采用率遠(yuǎn)低于輥壓機(jī)預(yù)粉磨系統(tǒng)，對(duì)技術(shù)指標(biāo)、水泥性能等問題仍存爭議。這種現(xiàn)象既說明國產(chǎn)裝備技術(shù)與國際高端產(chǎn)品相比存在較大差距，也指明了我們的研究方向。■