1、生料粉磨技術(shù)現(xiàn)狀
    生料粉磨是新型干法水泥生產(chǎn)過程的一個重要環(huán)節(jié)．主要任務(wù)是將配合好的原料烘干粉磨成符合后續(xù)工藝即熟料煅燒要求的生料。一般要求生料細(xì)度80FLm標(biāo)準(zhǔn)篩篩余10%～20%，200um標(biāo)準(zhǔn)篩篩余1.0%—2.0%．生料水分<1.0%。傳統(tǒng)的生料粉磨主要采用烘干兼粉磨的球磨機(jī)系統(tǒng)，尤以簡化的中卸烘干球磨系統(tǒng)使用最為廣泛，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，操作簡單，對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)投資低，但是球磨機(jī)粉磨效率低．電耗高，粉磨中等易磨性的原料時(shí)系統(tǒng)電耗23kWh/t(生料)左右，換算成熟料時(shí)單位電耗達(dá)36kWh/t（熟料），換算成水泥時(shí)單位電耗29kWh/t
（水泥）。另外，球磨機(jī)金屬消耗較高，采用高鉻球時(shí)單位生料球耗40g/t左右，富通新能源銷售球磨機(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等磨機(jī)機(jī)械設(shè)備。
    上世紀(jì)70年代發(fā)展的現(xiàn)代輥磨、80年代出現(xiàn)的輥壓機(jī)和90年代問世的簡輥磨等以料床粉磨為原理的裝備技術(shù)使得以球磨機(jī)為主的傳統(tǒng)粉磨技術(shù)發(fā)生了根本性的變化，其粉磨效率提高一倍左右。其中輥磨就被大量用于生料粉磨．新建生產(chǎn)線中輥磨使用率達(dá)80%以上，少量采用輥壓機(jī)或筒輥磨系統(tǒng)。
    輥磨粉磨生料主要具有粉磨效率高、系統(tǒng)流程簡單、烘干能力強(qiáng)、允許入磨粒度大等特點(diǎn)。生料輥磨系統(tǒng)單位電耗一般為16kWh/t（生料）左右，相當(dāng)于熟料單位電耗25kWh/t（熟料），水泥單位電耗20kWh/t（水泥），即輥磨系統(tǒng)比球磨系統(tǒng)節(jié)電30%。輥磨的粉磨與選粉集合在一臺設(shè)備內(nèi)完成，允許的最大入磨粒度可達(dá)輥徑的5%．輥磨還屬于半風(fēng)掃式粉磨設(shè)備，通人的熱風(fēng)量大，因此說輥磨集中碎、粉磨、烘干、選粉等工序于一體，流程簡單，并可采用露天布置，占地面積少。輥磨磨輥的金屬消耗一般在3g/t左右，不到球磨機(jī)球耗的十分之一。輥磨工作噪音小，具有環(huán)保方面的優(yōu)勢。輥磨的產(chǎn)量正比于磨盤直徑的2.5次方，滿足了水泥生產(chǎn)線大型化的發(fā)展需要。
2、輥磨技術(shù)的發(fā)展
    輥磨已有100多年的歷史，發(fā)端于美國，上世紀(jì)初發(fā)展于德國．60年代以前主要用于電廠磨煤。而且規(guī)格較小，其后推廣到粉磨水泥生料。70年代開始將彈簧加壓改為液壓加載，規(guī)格逐步大型化，并大規(guī)模應(yīng)用于新型干法水泥生產(chǎn)線：80年代開始水泥／礦渣粉磨工業(yè)試驗(yàn)．90年代得到推廣應(yīng)用。目前以萊歇公司的LM輥磨、非凡公司的MPS輥磨、伯利休斯公司的RM輥磨和史密斯公司的Atox輥磨最具代表性．這些公司均可提供臺產(chǎn)500t/h以上單機(jī)配套7 500t/d級生產(chǎn)線的大型輥磨。
    LM輥磨：由Emst Cun Loesche在Raymond磨的技術(shù)基礎(chǔ)上經(jīng)過多次改進(jìn)而成．采用平盤圓錐輥的結(jié)構(gòu)形式．根據(jù)磨盤直徑的大小設(shè)有2-6個磨輥．磨輥軸線與水平成15。夾角．磨輥可翻出機(jī)外方便檢修．磨盤襯板可翻面使用，各磨輥可單獨(dú)加壓。
    MPS輥磨：由Siegfried Schauer對Berz磨進(jìn)行二次開發(fā)而成．其實(shí)Berz磨采納了Fuller輥磨和Loesche輥磨的一些特點(diǎn)。MPS輥磨采用碗式磨盤和輪胎磨輥的結(jié)構(gòu)形式，統(tǒng)一設(shè)計(jì)3個磨輥，裝在同一輥架上統(tǒng)一施壓，磨輥與水平成12。夾角，磨輥靠檢修機(jī)構(gòu)移出磨外，可翻面使用。
    RM輥磨：Krupp晚于Siegfried Schauer也在Berz的基礎(chǔ)上發(fā)展了Polysius輥磨，采用溝槽型磨盤和輪胎分半直輥的結(jié)構(gòu)形式，2對磨輥，統(tǒng)一施壓，磨輥允許在一定的范圍內(nèi)擺動，磨輥也可以翻面使用。
    Atox輥磨：史密斯(FLS)在使用MPS專利到期以后開發(fā)了Atox輥磨，起步較晚，采用平盤和圓柱形磨輥的結(jié)構(gòu)形式，3個磨輥，統(tǒng)一施壓。
    在國內(nèi)．天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司開展輥磨裝備技術(shù)的研發(fā)工作較早．1978年即與江蘇吳江水泥廠合作，將一臺∮1600/1380的萊歇式彈簧壓力煤磨改造成液壓生料磨．1982年10月成功投產(chǎn)，1984年對該磨進(jìn)行了二次改造，解決了自動抬輥空載啟動的問題，運(yùn)行效果進(jìn)一步提高．1985年液壓輥磨粉磨水泥生料技術(shù)通過省級鑒定。
    在此基礎(chǔ)上．天津院開始了TRM型系列輥磨裝備的開發(fā)工作，首臺樣機(jī)TRM25、710kW生料輥磨設(shè)計(jì)能力75t/h．用于河南新鄉(xiāng)水泥廠1 000t/d干法生產(chǎn)線．1992年投產(chǎn)，產(chǎn)量達(dá)到80t/h．系統(tǒng)電耗15.4kWh/t．1994年通過國家建材局組織的專家鑒定。在此期間，天津院建成了TRM3.6輥磨試驗(yàn)系統(tǒng)，可以進(jìn)行各種物料的輥磨及系統(tǒng)參數(shù)試驗(yàn)，為輥磨技術(shù)開發(fā)創(chuàng)造了良好的條件。
    2003年天津院成立了以輥磨開發(fā)設(shè)計(jì)和制造供貨為主營業(yè)務(wù)的粉體裝備公司。此后，為2 500t/d和3 200t/d生產(chǎn)線配套的TRM3641和TRM3841生料輥磨相繼投產(chǎn)和推廣，并率先推出國產(chǎn)礦渣輥磨，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
    沈陽重型機(jī)器廠于1985年引進(jìn)Pfeiffer公司MPS型磨機(jī)的5種規(guī)格的生料磨和3種規(guī)格的水泥磨技術(shù)．同時(shí)引進(jìn)了全套的輥磨試驗(yàn)系統(tǒng)，滿足了2 000t/d生產(chǎn)線配套的生料粉磨需要。在此基礎(chǔ)上．90年代以后自行開發(fā)了MLS型磨機(jī)，滿足了2 500t/d、3 200t/d生產(chǎn)線的配套需要，還開發(fā)制造了MLS4531輥磨，應(yīng)用于部分5 000t/d生產(chǎn)線的生料粉磨。
    合肥水泥工業(yè)研究設(shè)計(jì)院在輥磨方面也做了大量的工作．早期與朝陽重型機(jī)器廠、襄樊重型機(jī)器廠聯(lián)合引進(jìn)了Polysius公司的小型RM輥磨技術(shù)．后自行開發(fā)了HRM型輥磨，并在水泥行業(yè)大量推廣應(yīng)用，成為該院的重要產(chǎn)品之一。
    總之．國產(chǎn)輥磨滿足了中小規(guī)模水泥生產(chǎn)線的配套需要．但與國際先進(jìn)水平相比差距較大，特別在大型輥磨方面．5 000t/d級以上生產(chǎn)線配套生料輥磨主要依賴進(jìn)口。進(jìn)口輥磨價(jià)格高，供貨周期長，備件費(fèi)用高，成為大型水泥裝備國產(chǎn)化的“瓶頸”。國家“十五”重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目既“日產(chǎn)10 000噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)工藝與成套設(shè)備研制項(xiàng)目”將“大型輥式生料磨研制”作為重要專題，確定開發(fā)臺產(chǎn)400t/h的生料輥磨（萬噸線采用一窯兩磨配置），其目的和意義在于：解決我國大型水泥生產(chǎn)線生料輥磨國產(chǎn)化問題．填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白．提高我國水泥裝備技術(shù)水平，降低工程項(xiàng)目投資，同時(shí)促進(jìn)我國水泥裝備開發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造、耐磨材料等相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，提高國際競爭力。該項(xiàng)目由國家經(jīng)貿(mào)委組織、天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院主持。
3 、TRM53生料輥磨的開發(fā)
2002年5 000t/d生產(chǎn)線配套輥磨暨“TRM53輥磨開發(fā)”項(xiàng)目正式啟動，成立了課題組。
    攻關(guān)目標(biāo)是根據(jù)“10.OOOt/d(I水泥熟料新型干法生產(chǎn)工藝與成套設(shè)備研制”項(xiàng)目提出的“一窯兩磨”配置要求．研究開發(fā)用于日產(chǎn)10 000噸水泥熟料新型干法生產(chǎn)線生料粉磨系統(tǒng)配套用的大型輥磨，產(chǎn)量達(dá)到400t/h以上，工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算正確、合理；設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、正常。
    研制內(nèi)容包括輥磨整體結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)的研究；耐磨材料的研制；磨盤的結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算；液壓系統(tǒng)的研究：傳動裝置的確定：大型輥磨制造技術(shù)的研究，如磨盤鑄造及大型結(jié)構(gòu)件的焊接等。
    磨盤的熱應(yīng)力計(jì)算：磨盤是承受磨輥全部壓力的關(guān)鍵部件，直徑達(dá)6米多．凈重90多噸，而且烘干原料的熱氣體從磨盤周邊導(dǎo)入，使磨盤始終處在一定溫度之下，進(jìn)而產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以如何計(jì)算磨盤的應(yīng)力和熱應(yīng)力、優(yōu)化磨盤的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)磨盤的關(guān)鍵。天津院自行開發(fā)了應(yīng)用有限元法計(jì)算磨盤機(jī)械應(yīng)力的計(jì)算機(jī)軟件，并與某高校進(jìn)行了合作，取得了滿意的效果;圖2為磨盤和搖臂的應(yīng)力場分析結(jié)果。
主體結(jié)構(gòu)：由于輥磨的磨輥壓力大．運(yùn)行中還可能產(chǎn)生強(qiáng)烈振動，故整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須有可靠的保證。埋在混凝土中的基座需承受整臺磨機(jī)重量及磨輥壓力、支架與基座連接需承受液壓缸部分拉力及磨機(jī)振動沖擊力、中殼體需承受選粉機(jī)整體重量，這三個部件焊接成一體。為此采取了相應(yīng)方法和措施如鋼板厚度的合理選用、焊接工藝的合理編排、焊后應(yīng)力的消除等以確保整體強(qiáng)度。
    液壓加載系統(tǒng)：輥磨的液壓加壓裝置是確保磨機(jī)有效運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部分，其可靠性直接影響磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。本項(xiàng)目中對液壓系統(tǒng)回路、控制方式、液壓缸密封、閥件失效性等方面進(jìn)行了專門分析研究，以保證液壓系統(tǒng)的可靠性。
    磨盤磨輥的耐磨問題：磨輥輥套和磨盤襯板的使用壽命影響到使用廠家的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)過程中與專業(yè)廠家協(xié)作，從磨損原理、耐磨結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)、耐磨材料、堆焊工藝等方面進(jìn)行了研究，期望使粉磨部件的使用壽命不低于8000h．達(dá)到國際先進(jìn)水平。
    總的來說．本項(xiàng)目的開發(fā)集合了天津院在裝備開發(fā)方面的技術(shù)優(yōu)勢，通過試驗(yàn)研究，總結(jié)分析二十多年來在輥磨設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試等方面積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，并充分利用社會資源，采用現(xiàn)代計(jì)算分析方法，目的是確保整機(jī)運(yùn)行的可靠性和技術(shù)指標(biāo)的先進(jìn)性。
4 、TRM輥磨WJ特點(diǎn)
    現(xiàn)代輥磨雖然形式多樣，但是粉磨機(jī)理相同：物料在回轉(zhuǎn)的磨盤上以料床的形式被不同數(shù)量的高壓磨輥擠壓剪切而粉碎。不同磨機(jī)的區(qū)別主要表現(xiàn)在兩個方面：一是磨盤和磨輥的配合形狀，二是磨輥的加壓方式。
    TRM型輥磨采用平盤錐輥的結(jié)構(gòu)形式，主要特點(diǎn)如下：
    ·整體結(jié)構(gòu)緊湊，粉磨效率高。
    ·操作簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，振動小。
    ·研磨部分采用水平磨盤與錐形磨輥的配合，二者相對速差小，金屬消耗低，研磨部件正常使用8 000h以上．而且修復(fù)更換方便。
    ·輥套和磨盤襯板磨損后對產(chǎn)量影響小．產(chǎn)量降低幅度<5%。
    ·烘干能力強(qiáng)，可利用五級預(yù)熱器的全部窯尾廢氣烘干水分7%的原料．如采用輔助熱源可烘干水分15%~20%的原料。
    ·分選部分采用動靜態(tài)結(jié)合的組合式高效籠型選粉機(jī)，生料細(xì)度特別是對粗顆粒控制嚴(yán)格，調(diào)節(jié)靈敏，生料細(xì)度R-10%—15%，Rzowr=1.0%。
    ·每個磨輥相對獨(dú)立的對磨盤上的物料進(jìn)行加壓粉碎，可以實(shí)行部分磨輥工作．如四輥磨機(jī)在兩輥工作時(shí)產(chǎn)量可達(dá)額定產(chǎn)量的70%。
    ·磨輥潤滑為稀油循環(huán)方式：磨輥軸承密封采用氣封+塵封+油封方式：有效地防止粉塵進(jìn)入軸承內(nèi)部和潤滑油的滲漏。
    ·風(fēng)環(huán)面積和擋料圈高度可以根據(jù)工況進(jìn)行調(diào)整。
    ·當(dāng)鐵塊等難粉碎顆粒進(jìn)入磨機(jī)內(nèi)引起磨機(jī)振動大時(shí)，磨輥可以白行抬起，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。
    ·主機(jī)可空載啟動，大大降低磨機(jī)啟動載荷。
    ·檢修時(shí)．磨輥可以靠翻輥油缸很方便翻出機(jī)殼外，方便維修。圖3為TRM輥磨結(jié)構(gòu)示意圖。
5、TRM5341輥磨及系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)
    TRM5341輥磨的基本設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
    磨盤直徑咖5 300mm(磨盤外緣)
    磨輥規(guī)格4~2 450mm
    裝機(jī)功率3 550~4 200kW(根據(jù)物料的易磨性實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定)
    基準(zhǔn)產(chǎn)量≥400t/h
    生料細(xì)度R=12%
    選粉機(jī)轉(zhuǎn)子+5 170mm
    選粉機(jī)轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速80dmin
    選粉機(jī)功率200kWh
    2007年3月天津院與遼寧富山水泥有限公司簽訂了首臺TRM5341輥磨的供貨合同（見圖4）。天津院物化檢測所取樣進(jìn)行了原料性能測試，其中與輥磨相關(guān)的測試結(jié)果見表l。
    MF是混合料的輥磨易磨性指數(shù),WF是磨蝕性指數(shù)，均屬中等范圍。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)雙方討論確定合同要求：系統(tǒng)產(chǎn)量≥420t/h（磨損后），生料細(xì)度Rsowr-12%，電耗(磨機(jī)+減速機(jī))8.5kWh/t。
    系統(tǒng)工藝參數(shù)流程圖見圖5，操作畫面見圖6，采用帶旋風(fēng)收塵器的雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，操作調(diào)整方便，有利于磨機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。旋風(fēng)收塵器規(guī)格4-44 800mm，處理風(fēng)量780000m3/h，循環(huán)風(fēng)機(jī)風(fēng)量900000m3/h．全壓11 500Pa．裝機(jī)功率4 200kW。
6、運(yùn)行情況及分析
    TRM5341輥磨系統(tǒng)于2008年9月1日正式投入試運(yùn)行，開始時(shí)采用熱風(fēng)爐供風(fēng)，喂料量控制在300t/h左右，磨機(jī)功率2 800kW．循環(huán)風(fēng)機(jī)閥門開度60%—70%。試生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。
    9月7日開始實(shí)現(xiàn)窯磨聯(lián)運(yùn)．喂料量提高到40(t/h左右，磨機(jī)運(yùn)行功率3 200kW，生料細(xì)度RaWn=13%左右，循環(huán)風(fēng)機(jī)閥門開度約80%。此時(shí)進(jìn)一步提產(chǎn)比較困難，加料加壓時(shí)運(yùn)行不穩(wěn)，外循環(huán)量增多，測定后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)量不足。
    9月底全線停運(yùn)檢修．檢查發(fā)現(xiàn)輥磨系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)閥門實(shí)際開度與中控室顯示不符，進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)再運(yùn)行時(shí)投料量提高并穩(wěn)定在430～445th,操作壓力未變，循環(huán)風(fēng)機(jī)閥門開度降為75%．測定風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求。
    從目前的運(yùn)行情況分析，系統(tǒng)仍未達(dá)到最佳狀態(tài)，還有一定的提產(chǎn)空間。
    (1)入磨粒度偏粗
    一般地，輥磨允許的最大入磨粒度為輥徑的5%．本磨機(jī)輥徑為咖2 450mm．則最大入磨粒度可達(dá)120mm．按≤70mm的物料質(zhì)量≥90%進(jìn)行控制，但是現(xiàn)場觀察入磨粒度偏粗，特別是鋁礬土沒有破碎，大塊物料粒度達(dá)到200mm左右，眾所周知，鋁礬土韌性大，不好粉碎，影響磨機(jī)產(chǎn)量。
    (2)噴水系統(tǒng)不完善
    輥磨噴水有兩個用處．一是調(diào)節(jié)控制磨機(jī)出口氣體溫度，二是改善磨盤上物料的流動性，提高擠壓效果和運(yùn)行的穩(wěn)定性．因此要保證噴水壓力使水噴到料床上，并能遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)噴水量。該噴水系統(tǒng)暫不完善，對磨機(jī)操作不利。
    (3)操作壓力的調(diào)整
    目前磨機(jī)的磨輥液壓系統(tǒng)操作壓力為6.5MPa,消耗電機(jī)功率為3 300kW左右。一般地，輥磨的投影壓力可到700kN/m2左右，運(yùn)行負(fù)荷允許到90%．即該磨機(jī)允許消耗功率3600kW．因此在以后的生產(chǎn)中可以適當(dāng)提高液壓系統(tǒng)操作壓力以增加系統(tǒng)產(chǎn)量。
7、結(jié)束語
    試運(yùn)行情況證明．TRM5341生料輥磨單位電耗達(dá)到進(jìn)口輥磨的同等水平．而且運(yùn)行更加平穩(wěn)．減速機(jī)底板的垂直振動只有1.5mm/s左右．成品細(xì)度控制非常靈活．對原料的粒度適應(yīng)性很強(qiáng)．大入磨粒度120mm．個別粒度更大，但磨機(jī)價(jià)格僅為進(jìn)口設(shè)備的60%左右．供貨周期可以縮短8個月左右．完全可以替代進(jìn)口設(shè)備用于5 000t/d—6000t/d生產(chǎn)線的生料粉磨系統(tǒng)。
    截止到2008年11月國內(nèi)外已簽訂TRM5341生料磨供貨合同10臺套。