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1、 0管磨机的总体和结构设计管磨机的总体和结构设计1 1 引言引言我国是水泥大国,而水泥粉磨技术又直接影响到水泥工业的振兴和发展。显而易见，提高水泥厂粉磨工艺水平对企业综合效益的影响是十分显著的。降低能源消耗、减轻工人劳动强度以及延长球磨机的工作运转时间等问题是目前和今后研究和从事水泥生产工作者的首要任务。显然，全面增强节能意识、优质意识和环保意识已成为广大水泥企业的当务之急。随着体制的改革，企业内部的经济搞活，各部门对水泥的需求量在逐渐增多。由于建材行业起步较晚、历史较晚，无论是水泥的质量，还是水泥的产量，都一时难以满足广大社会的需要。为此，就影响提高水泥的产量、降低能源消耗、减轻工人劳动强度
2、的因素很多，一般可分为工艺因素和机械因素两大类：1 影响球磨机产质量的工艺因素a 入磨物料粒度b 入磨物料水分c 入磨物料的特征与易磨性d 粉磨工艺流程e 对粉磨成品的比表面积要求2 影响磨机产质量的机械因素a 磨机筒体内的通风b 磨内结构c 研磨体级配和填充率 。同时它存在着下列一些问题：a 当磨机结构一定时，转速不变的情况下，同层物料之脱离角不变，物料在磨内被搅动，效果差，粉磨效率受到影响;b 磨内增设隔仓板。它不仅减少了粉磨空间，而且隔仓板附近粉磨效率很低，加剧了隔仓板的磨损;1c 由于研磨体运动单调性，粉磨效率较低，装载磨体量大，而且球径也大，这样功能大大地增加;d 一般开流磨机被广泛
3、地应用而存在欠粉磨现象，不仅降低了粉磨效率，增加电耗，而且产品质量不稳定。 本次毕业设计是参照徐州力大集团的生产情况，得到张晓荣老师与其他同学的大力支持，在此一并致谢。2 2 磨机的总体设计磨机的总体设计2 21 1 闭路循环系统与开流粉磨系统闭路循环系统与开流粉磨系统对于开流系统，其流程简单、投资省、操作简便，但物料必须全部达到成品细度后才能出磨，因此要求产品细度较细时，已被磨细的物料将会产生过粉磨现象，并在磨内形成缓冲层，妨碍粗料进一步磨细。有时甚至出现细粉包球现象，从而降低粉磨效率，提高了电耗，采用闭路系统可以消除过粉磨现象，使磨机的产量提高、电耗降低，同时闭路系统的产品粒度均匀，尤其是
4、生料粉颗粒均匀，对煅烧熟料有利。在闭路系统粉磨时，由于要求出磨物料的细度较粗，一般采用球磨或中长磨与分级设备组成闭路系统，与二台球磨机组成闭路时，称为二级闭路系统。粉磨系统的选择应考虑入磨物料的性能产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维修等因素。对长径比 L/D=4-6 的磨机，根据工厂经验，选用开流水泥磨，我们设计的水泥磨规格为 2.613mm,L/D=13/2.6=5,根据经验选用圈流水泥磨。圈流系统流程图如图 2-1 所示：2图 2-1 圈流系统流程图2.22.2 磨机的通风方式和水冷却磨机的通风方式和水冷却2.2.12.2.1 磨内温升原因及危害磨内温升原因及危害对于
5、干法原料磨及水泥磨而言，由于磨机在运转过程中，冲击和研磨物料的同时，大部分的电耗转换为热能，必然要引起磨机本身研磨体及物料温度的升高，一般可使温度升高几十度。对于没有冷却措施的干法磨机内的物料出磨温度可达，其危害如下：a 对机械设备来说，由于磨机在运转过程中和停止运转时温差很大，可使磨机产生显著的热变形及热应力，引起机体的损伤，如：衬板的几何变形、衬板螺栓的折断、主轴承维护要求要易烧毁等。b 物料的易磨性随温度的升高而降低，因为随着温度的升高,细小微粒的静电作用增强，使之易于凝聚和粘附，造成糊球现象严重，并使水泥质量降低（易造成水泥的速凝） 。为了降低磨温，提高粉磨效率减少电耗、提高产品质量，
6、通常采用加强磨内通风或磨内喷水冷却措施，均可提高磨机产量 515%。2 2.2.2.2.2 磨机通风方式磨机通风方式A 磨机的通风方式有三种：a 自然通风-仅只有磨机卸料端装设拔气筒，磨内风速（常指磨机最后一仓的风速，一般0.3mm/sec）要求入磨物料含水1-1.5%。3b 强力通风-在磨内卸料端装设排风机，实现磨内的强力通风，以除去磨内的水蒸气，改善粉磨条件，降低磨内温度，提高效率，一般来说其风速 v ；23该方案可以人为的形成各仓间的料位高差，使之由进料端向出料端递减，以加快料流速度，且不易返料，可避免过粉磨现象，但由于各仓填充率较小，故段与段之间不易滚动，堆积紧密，以引起较大的偏心力矩
7、，故粉磨效率受到一定的影响，而该方案对于圈流中长管磨机亦是经常采用的。b 磨机进料端到出料端，各仓研磨体填充率递减的方案，即 ；123该方案具有限制磨内物料流速的缺点，且由于后仓料位高于前仓料面，必须带有扬料板的双仓层隔仓板，对于难磨的物料，细度要求较高的产品或磨机长径比较小时（L/D=23.5）这类磨机上比较成熟的经验是：水泥磨二仓比一仓高 2-3%，生料磨二仓比一仓高 1%或两仓相等。这一方案也使用于强力通风的圈流磨机。本设计磨 2.6X13m 采用第一种方案，即 。 查管磨机毕业设计参123考资料,取 =0.3, =0.27, =0.24。123 2 2 磨内研磨体的装载量磨内研磨体的装
8、载量 G GG=D L /4 （2-3）2 00式中：G-磨内研磨体装载量， T；D -磨机有效内径， m；0L -磨机有效长度， m；0-磨内研磨体填充率；研磨体容重，一般可取 4.5T/ m ；3G=(2.6-20.03) 130.27=27.99(T) 3 3 磨内研磨体的级配与补充磨内研磨体的级配与补充（1）研磨体的级配在磨机的同一仓中，为了减少研磨体之间的空隙率，增加对物料的粉磨机 6会，限制物料的流速不致过快，常采用不同规格的研磨体按比例配合使用，几种规格的研磨体的配合比例，叫做研磨体的级配。钢球级配与填充率一样，直接影响到磨机产量，产品的质量和研磨体的磨损，钢球级配的合理选择，主
9、要根据被粉磨物料的物理化学性能，磨机构造以及需求的产品细度等因素来确定。物料在粉磨过程中，一方面受冲击作用，另一方面受研磨作用，在研磨体装载量不变的情况下，小钢球比大钢球的总面积大，与物料的接触机会多，故增加小钢球的数量有助于提高粉磨能力，但从另一方面需要将大块的物料击碎才能进行有效的粉磨，此所以就必须增大钢球的直径，提高破碎效率。所以，钢球的分配从进料端向出料端球径逐渐递减，磨机的最大钢球直径 参考建材部水泥工业技校发行的粉磨工艺与设备拉珠费夫经验公式D=28 （2-4）max3maxd式中：d 进料物料的最大粒径，根据要求 d=10mmmaxmax所以 D=28=28=60.132mmma
10、x3maxd310圆整取 D=70mm.max各级钢球的比例：可按二头小中间大的原则配合。在满足物料粒度要求的前提下，平均球径应该小些，以增加接触面积，提高粉磨效率，前仓的最小球径等于后仓的最大球径。物料经过长期的研磨后，研磨体的级配组合如下图 2-2 所示：7图 2-2 使用后的钢球级配组合未使用过的研磨体加入球磨机前的形状如下图 1-3 所示：图 2-3 新研磨体级配组合根据研磨体在各仓内的大小组合情况，级配分配如下：第一仓 Dmax=70mm一仓: 钢球 70 60 50 级配 25% 40% 35%二仓: 钢球 50 40 30级配 30% 40% 30%三仓: 钢球 30 20 10
11、级配 30% 40% 30%磨机有效容积8V = D L /4 （2-5）2 00= (2.6-20.03) 13/42=65.84(m )3各仓有效容积:一仓:v =65.843.9/13=19.75 (m )13二仓:v =65.843.25/13=16.46(m )2 3三仓:v =65.845.85/13=29.63(m )33一仓钢球重量:G =v =4.519.750.3=26.66(T) （2-6）111各级球重:70: 26.6625%=6.67(T)60: 26.6635%=9.33(T)50: 26.6640%=10.66(T) 一仓平均球径:D= (D G +D G +D
12、 G )/(G +G +G ) （2-7）112233123=(706.67+609.33+5010.66)/(6.67+9.33+10.66) =58.5(mm) 二仓钢球重量:G=v =4.516.460.27=20(T)22各级球重:50: 2030%=6(T)40: 2040%=8(T)30: 2030%=6(T) 二仓平均球径:D= (D G +D G +D G )/(G +G +G )=(506+408+306)/20112233123=40(mm) 三仓钢球重量:G=v =4.59.630.24=32(T)33各级球重:930: 3230%=9.6(T) 20: 3240%=12
13、.8(T)10: 3230%=9.6(T) 三仓平均球径:D= (D G +D G +D G )/(G +G +G )112233123=(309.6+2012.8+109.6)/32=20(mm) （2）研磨体的补充磨机中运行的研磨体被逐渐磨损，体积减小，形状变异，研磨体的装载量和级配都发生了变化。为了维持正确合理的级配和装载量，保持较高的粉磨效率，就得定期补充和更换研磨体，清仓和补球时间应视研磨体的机械性能（形状、硬度和韧性、物料的物理机械性能、易磨性、温度水分等）和磨机的运行状况而定。例如，钢球比钢锻消耗快，比钢棒也消耗大些，磨水泥比磨生料消耗快，而磨生料的钢锻消耗却大于磨水泥的钢锻消耗
14、。按我国经验，对水泥磨来说：第一仓通常 5-7 天从磨头喂料口补球一次，每次补球量约为该仓球量的 1-2%（一般只补入大球） ，第二仓每隔 10-15 天补球一次，补充量约为 2%，每次补球的数量应结合具体情况而酌情确定。一般每粉磨一吨的物料，研磨体的消耗大致如表（2-1）所示：表 2-1 粉磨一吨物料研磨体的消耗量同时由于研磨体长期使用磨损，所以必须对钢球进行处理，大体清仓时间可参照下列时间而定：粉磨矿渣水泥：一、二仓钢球每月清理一次生料磨：二仓钢球每两个月清理一次重新配球时，表面被磨光、尺寸变小的研磨体可选作相应规格磨体继续使用。102.52.5 磨内研磨体运动状态分析磨内研磨体运动状态分
15、析2.5.12.5.1 研磨体运动状态的三种基本情况研磨体运动状态的三种基本情况a 泻落式运动状态当筒体的转速过低，且研磨体太少时，研磨体顺筒体旋转一定的角度。当研磨体超过自然休止角时，则象雪崩一样泻落下来，这样不断地反复循环，研磨体被提升的高度不高，只有滚动和滑动，基本上没有冲击作用，因而粉磨效果不佳。b 抛落式运动状态当筒体的转速适宜时，由于离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上，与筒体作圆弧上升运动，并被带到适宜的高度，然后象抛射体一样降落，研磨体呈瀑布状态以最大冲击力将物料击碎，同时在筒体回转的过程中，研磨体的滚动和滑动也对物料起到研磨作用。c 离心力运动状态当筒体转速过高时，由于离心力作用的影响，研磨体贴附在筒体内壁上与筒体一起回转，而不降落则研磨体不发挥冲击和研磨作用，也就不能粉磨物料。2.5.22.5.2 球磨机中研磨体的运动分析球磨机中研磨体的运动分析球磨机的粉磨作用主要是研磨体对于物料的冲击和研磨。为了确定磨机的主要工作参数，必须对研磨体的运动状态加以分析
