CKP立式磨与辊压机作预粉磨的对比分析

磨比表面积，设计人员将辊压机进一步加大，使其 装机功率大幅上升到１ ５ｋＷｈ／ｔ水泥（日本ＣＫＰ立磨装 机功率为７ｋＷｈ／ｔ），其结果又大大增加了电的消耗。
正所谓鱼和熊掌不能兼得。
通过以上实际考察、对比和分析，我们得到的 结论是：ＣＫＰ立磨和进口辊压机都可以满足１８０ｍ２／ｋｇ
表２预粉磨Ｐ・Ｏ ４２．５水泥能效转换指数对比表（２０１ ０年７月统计） 终粉磨设备 及配置功率
在研究、考察过程中我们还进一步认识到： 耐磨材料的使用寿命，对于提高预粉磨设备的运转
表３立磨与辊压机耐磨材料消耗对比表
运转率 项目
，％
全年预 磨熟料 ／（万吨） 非凡立式磨
８５ １５２
年磨辊堆焊欣
年费用历元
年平时局 部堆焊 局部堆焊费用
熟料分摊费用 ，（元，吨）
（３０００ｋＷ）
１／８（８年堆焊一次）
般可达到１８０～２４０
ｍ２／ｋｇ。
８０ｍ２／ｋｇ的比表面积，这也为辊压机在我国大量 关于第二个现象：在日本水泥制造企业中，全
推广应用建立了榜样。 部采用ＣＫＰ立式磨作为预粉磨装备。但由于日企通 常比较低调，且技术保密工作较好，因而通常不为 外界所了解。为此，笔者在调研过程中收集了大量 的相关资料，证实ＣＫＰ磨与辊压机相比，确实具有 粉磨效率高、节电效果明显、耐磨件使用寿命长、 粉磨颗粒细度均、设备运转率高等诸多突出的技术 优点。因此，ＣＫＰ磨用于水泥预粉磨，受到日本、 台湾和印度水泥制造业的普遍认同。 但是，以上的分析，显然还不足以说明问题。 更深层次的原因是什么？
≥１
人们在实践中经反复测试逐步认识到，只有当 水泥熟料预粉磨至比表面积≥１ ８０ｍ２／ｋｇ的情况下， 水泥熟料的细度才可基本达到≤２．Ｏｍｍ。而只有在 这种比表条件下，球磨机配置的钢球最大直径可下 降到≤巾３０ｍｍ，从而使球磨机内部的钢球配置达 到研磨功能的最佳状态，大大提高球磨机的粉磨效 率。因此，能否将水泥熟料预粉磨至１８０ｍＶｋｇｌ：Ｌ表 面积，成为我们考察预粉磨设备先进性的第一项关 键指标。 当前，水泥熟料预粉磨设备主要分为２大类： 第一类，破碎（细破）类： 主要有球破机、棒磨机、棒捣机、立破、 卧破、柱磨机、辊破机等。该类预粉磨设备均属 于单颗粒击打或中压细碎，其成品比表面积均 ＜１００ｍＶｋｇ。但无论其成品细粉有多少，均不能排 除３％～５％＞３ｍｍ甚至＞５ｍｍ的水泥熟料颗粒。由于 该类预粉磨的颗粒径分布宽广，从而造成后道球磨 机仍然要承担相当一部分破碎功能，不能满足球磨 机高效研磨的要求。因此，本文在此不详细讨论该 类预粉磨设备。 第二类，料床类： 一是ＣＫＰ立磨（固定床），其成品比表面积一
水泥熟料预粉磨３个关键技术指标
为了进一步解读以上两个特别现象，我们又深
大，则其表面积（ｓ）就越大。 但料床类粉磨设备最值得我们关注的问题是：
水泥厂通常用的国产化辊压机由于受轴承、液压件
入考察了ＣＫＰ立式磨和辊压机的３个关键技术指标，
并作了对比分析。
２１水泥熟料预粉磨比表面积达到１ ８０ｍ，№
等硬件配套能力的限制，其工作压力仅为８ＭＰａ左
为２．１ｆｆｍ３）。
３．１辊压机的工作原理及其存在的不足 辊压机由两个水平设置相向同步转动的挤压轴 组成，其中一个为主动轴，另一个为从动轴。辊压 机工作时，水泥熟料从两辊上方给入，被挤压辊继 续带入两辊间。在５０～１００ＭＰａ的高压作用下，水 泥熟料受挤压后变成密实的材料饼从机下排出，经 打散机打散、选粉机风选后，成品进入球磨机进行 粉磨，粗颗粒熟料返回辊压机进行重新挤压。经辊 压机压挤后排出的料饼，其成品颗粒的内部可产生
产生（油缸）压力／ＭＰａ
１２０～１５０ ７０～８５
类别 洪堡辊压机 国产辊压机
操作（油泵）乐力／ＭＰａ
１６～２０ ８～ｌＯ
辊投影压力／（ｋＮ／ｍ２）
成品比表匝积／（ｎ１２／ｋｇ）
１８０～２３０ １００～１４０
８５００～１㈣
５０（）０～６０００
比表面积的预粉磨成品要求。国产辊压机在降压运
行的条件下只能得到１００～１４０ｍＶｋｇｌ：ｌ＂．表面积的预粉
６３２
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００７—６３４４（２０１２】０１—００１９－０６
摘要：对两种水泥熟料预粉磨装备 ＣＫＰ立式磨和辊压机的技术经济指标进 行了对比，指出立式磨更具优越性，并 对其差异原因进行了分析。 关键词：立式磨辊压机预粉磨
分析对比
２０１２ １
ＳＩＣＨＵＡＮ ＣＥＭＥＮＴ
１９
万方数据
＼Ｊ
磨在各项技术指标上的先进性是显而易见的。
３
两种料床粉磨、预粉磨装备工作原理的比
置复杂，增加了２次能耗和故障点。
较分析
以上我们讨论了ＣＫＰ立式磨与辊压机的３个重要 技术指标。那么，造成这３个关键指标差异性的原因 是什么？我们必须从这两种不同料床类设备的工作
原理中寻找答案。
②料床断面水泥熟料流速不均，运行时磨辊旁 路失效的问题难以解决，导致磨辊两端易出现溢流 “跑粗”现象，为了解决磨辊旁路失效问题，设计 人员只能采用了加大辊宽方法，但与此同时也大大 增加了能源消耗。 ③上述两个原因还对辊压机流动料床形成产 生不良影响。一是经风选后的粗料返回辊压机重新 挤压，料床因缺少细料填充，造成料床的颗粒级配 不合理，使料床致密度难以提高。二是受旁路失效 的影响，磨辊约有３０％功率未能得到有效利用。因 此，辊压机流动料床的容重约为１．６ｔｉｍ３（ＣＫＰ立磨
２０１ ２．１
ＳＩＣＨＵＡＮ ＣＥＭＥＮＴ・２１
万方数据
＿ＥＸｐｌｏｒａｔｉＯｎ探索翟翟翟盈豳墨雹墨墨嚣圈圈雹墨露豳墨豳圜豳嚣圈墨窭
从以上对比中可以看出，ＣＫＰ立式磨预粉磨效 能转换指数高于辊压机约ｌ倍，表明ＣＫＰ立式磨的粉 磨效率远远高于辊压机。
２３耐磨材料的使用寿命
率、降低设备的运行费用，同时起到至关重要的作 用。因此，我们把耐磨材料的使用寿命作为考察水 泥预粉磨装备先进性的第三个关键指标。 在考察过程中，我们对某台资企业２００７年２条粉 磨线上的立磨和辊压机全年维修耐磨材料及吨水泥 熟料消耗耐材数据进行了详细统计，见表３。
成品。为了在国产配套条件下得到１８０ｍ２／ｋｇ的预粉
从该公式中我们可以得出：预粉磨配置功率越 小，预粉磨的比表面积越大，系统台时产量越高， 说明预粉磨功率能效转换指数越高。因此，我们把 水泥预粉磨的能效转换指数作为考核预粉磨设备先 进性的第二项关键指标。 根据上述公式，我们详细调研了３家水泥公司的
水泥粉磨系统，并比较如下，见表２。
２０・雪川水泥２０１２．１ 万方数据
右，与进口辊压机１６～２０ＭＰａ的工作压力相比，差 距较大。降压运行获得的预粉磨熟料成品，其比表 面积仅为ｌ
１０～１４０
到４０％，从而大大降低了后道工序球磨机的研磨效 率。图ｌ及表ｌ为国产辊压机与洪堡辊压机运行数据
对比。
ｍｚ／ｋｇ，其中≥２ｍｍ颗粒比例达
表１
国产辊压机与洪堡辊压机运行数据
９６ｌｌ÷２８１＝１２１ｌ
０
０
０．０７９
洪堡辊压机 （中１８００×１７００）
（２０００ｋＷＸ２）
７５ １２０
１（年焊丝用量近４ｔ）
４５
７次
Ｘ
１２５；ＴＥＪｋｇ×７０１ ３００ｋｇ＝２６．２５万元
０．５４９
从表３中我们可以了解到非凡立式磨的耐磨材 料使用寿命及吨水泥熟料耐磨材料消耗，都大大低 于辊压机。而我们在实际调查中了解到，ＣＫＰ磨的 耐磨材料实际使用寿命可达到３００００：］、时以上。与之 相比，辊压机的辊面耐磨层磨损周期仅约为６０００小
时。
裂纹，从而提高了熟料的易磨性，可降低球磨机的 粉磨能耗。因此，与破碎类水泥熟料预粉磨设备相 比，辊压机具有较强的优势。 但是，从辊压机运行的过程分析，也存在着一
些明显的不足：
①两个磨辊平行设置相向同步转动，两辊接触 总结：通过以上３个关键指标的对比，ＣＫＰ立式 面为“线接触”，水泥熟料受压过程为瞬间通过， 未能受到充分挤压，因此料饼需要多次体外循环， 动静打散，经风选后粗料返回做再次挤压，工艺布
厂姗 ｃＫＰ立式磨作为水泥预粉磨装备，从不用辊压机？水泥熟料预粉磨的３个关键技术指标是什么？请看作者的解
释
为什么丹麦史密斯公司最早开发出辊压机作为水泥预粉磨装备，但现在已弃之不用了？为什么日本求藐公司
ＣＫＰ立式磨与辊压机作预粉磨的 对比分析
杜小卫
（江苏省水泥协会机械分会，南京市２１０００８）
中图分类号：ＴＱｌ７２
Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｂ
１
水泥预粉磨领域的奇特现象
近年来，水泥预粉磨节能增效技术越来越得到
为了提高球磨机的粉磨效率，人们把球磨机头 仓破碎功能拿出来，在粉磨系统设计中增加了预粉 磨装备，使水泥熟料经预粉磨后再人球磨机，使球 磨机只承担单一的研磨功能，充分体现了“多破少
磨”的原则。
业内的重视。但人们在研究、开发各种水泥预粉磨 技术与装备，并大量应用辊压机作为水泥预粉磨装 备的同时，我们发现了２个非常值得重视的现象： 第一、丹麦史密斯公司最早开发出辊压机作为 水泥预粉磨装备，但现在已弃之不用了。 第二、Ｅｔ本水泥公司只用ＣＫＰ立式磨作为水泥 预粉磨装备，从不用辊压机。 为了从深层次上解读这两个现象，笔者查阅了 大量技术资料。 关于第一个现象：史密斯公司开发出辊压机 后，在应用过程中逐步发现，辊压机对喂料颗粒十 分敏感，易出现偏辊现象，旁路失效严重；料饼要 体外多次循环，动静打散，从而增加了二次能耗； 由于压力要求，对与之相配套的轴承、液压件等要 求苛刻等，从而逐步放弃了辊压机的使用。而与此 同时，德国洪堡公司仍在对辊压机进行了进一步的 优化与完善，在控制偏辊、耐磨材料、轴承、液压 件等技术上做了大量改进，以确保该公司的辊压机 在≥１ ６ＭＰａ高压下有效运行，使料饼打散后能获得
磨水泥熟料成品。如果在操作压力不变的条件下通 过加大辊磨、提高装机功率等方法获得ｌ ８０ｍ２／ｋｇｌ：ｔ 表面积的成品，电耗将大幅上升（为日本ＣＫＰ立磨 的２倍）。
２２．水泥熟料预粉磨配置功率效能转换指数
５０
７０ ８５ １００ １２０
１５０
在研究过程中我们还认识到：水泥预粉磨的效
２００
油缸压力，ＭＰａ
④辊压机两辊平行转动成线型接触，受力面 积窄，造成局部压强过大。在长期、连续、大压强
２２・田川水泥２０１２．１
万方数据
爿ＥｘｐＩＯｒａｔｉｏｎ探索盈墨圈慰墨墨翟豳圆圆翟图圈圆圈圆圈窭墨圆圈圈图鬣罂
的工况下，辊面耐磨层易疲劳损坏，需反复停机补 焊，造成设备运转率低于ＣＫＰ立磨１０％，维修费用 高于ＣＫＰ立磨７～８倍。 ３２．ＣＫＰ立式磨的工作原理及技术特点 ＣＫＰ立式磨结构自下而上由电机、减速机底板 及减速机、立柱及环形壳体、磨盘及磨盘衬板、磨 辊、磨机壳体等组成。磨辊与液压缸相连，可为磨 辊碾压水泥熟料提供１０００～１５００ｋＮ／ｍ２的投影碾压 力。该机工作时，水泥熟料从磨盘中央喂入，借助 离心力和摩擦力逐步向磨盘边缘移动，并被磨盘上 的磨辊咬住。水泥熟料问的挤压研磨在旋转的磨盘
２
二是辊压机（流动床），其成品比表面积一般
可达到１１０～２３０
ｍ２／ｋｇ。
料床类预粉磨设备的主要工作特点是： 水泥熟料在高压下形成高致密度的料床，并在 高压下压迫其它邻近的颗粒位移，同时产生破碎、 晶格劈裂。水泥熟料预粉磨比表面积（５）与其所受
压强Ｐ＝Ｆ／Ａ相关。在面积（Ａ）不变的情况下，料层 所受压力（Ｆ）越大，水泥熟料所受的压强（Ｐ）越
能是由预粉磨配置功率、比表面积和水泥最终成品 产量三者组成的金ｉ角关系。用公式表达为： 预粉磨配置功率能效转换指数＝ 预粉磨后物料比表面积
预粉磨配置功率／水泥成品台时产量
图１国产、洪堡辊压机料床压力区分布图
图ｌ表明，国产辊压机受到轴承、液压件等硬 件制约，工作时是在８ＭＰａ的操作压力条件下降压运 行，因而能够得到１００～１４０ ｍ２／ｋｇ［七表面积的预粉磨
中３．９×１２．５
厂名
预粉磨设备及配置功率
台时产量
／（ｔ，｝１）
预粉磨比 表面积
／（ｍ２／ｋｇ）
预粉磨占 预粉磨转换指数 系统总功 率／％
某Ｈ企ＪＮ
ＣＫＰ立磨（９００ｋＷ）
球磨机
（２７（）０ｋＷ）
１３４
１８０
１８０÷（９００÷１３４）＝２６．８
２２．６
砸１７００×１０００辊压机 某国企ＪＣ （１８２０ｋＷ）Ｖ型选粉机
（４００ｋＷ）
巾４．２
Ｘ
１３ １６０ １８０
球磨机
（３３５０ｋＷ）
中４２
Ｘ
１８０÷［（１８２０＋４００）÷１６０１＝１２．９７
３６．７
中１７００×１０００辊压机 某国企ＳＬ
（１８２０ｋＷ）
１３ １４８．５ １８０
球磨机
（３５５０ｋＷ）
１８０÷［（１８２０＋３１５）４－１４８５］＝１２．６４
４０．４
Ｖ型选粉机（３１５ｋＷ）