第6章辊压机与球磨机选型配置及计算.docx

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第6章辊压机与球磨机选型配置及计算

第6章辊压机与球磨机选型配置及计算

6.1球磨机

球磨机的构造及粉磨原理在不少书中已有详细介绍,本章仅就球磨机、选粉机、辊压机常用的有关技术参数计算以及球磨机与辊压机的配置型式、配置辊压机后的节能效果进行重点叙述。

6.1.1磨机需用功率

(6-1)

(6-2)

式中:

PT─磨机需用功率,kW;

P0─磨机理论功率,kW;

Dg─磨机公称直径,m;

Dg=4~5m,δ=0.08m

Dg=3~4m,δ=0.07m

Di─磨机有效内径,Di=Dg-2δ,m;

Vi─磨机有效容积,m3;

n─磨机转速,r/min,

φ─研磨体填充率,%,一般为28~30%(γ=4.5t/m3计);

γ─钢球容重,t/m3;

K1─动力系数,水泥磨、生料磨,大中型:

K1=1.25;

中小型:

K1=1.35;

(6-3)

式中:

F─研磨体装载量,t,

n─磨机转速,r/min,

K3─磨机比转速,%,通常为70~80%;

K1─磨型系数,K1=0.69~0.75;

K2─填充率系数,K2=0.009×(96.7-φ);

6.1.2磨机单位功耗

为计算磨机生产能力,应先计算出磨机单位功耗。

(6-4)

式中:

W0─磨机单位功耗,kWh/t;

Wi─物料邦德功指数(易磨性),kWh/t,各种物料Wi值见表6-1;

表6-1物料邦德功指数

物料

石灰石

生料

熟料

辊压后熟料

Wi(kWh/t)

8~14

7~12

14~19

12~13

P80─成品80%通过筛孔的粒径,μm;

表6-2P80与比表面积的关系

比表面积S(cm2/g)

2880

3060

3150

3240

3600

P80(μm)

45.72

40.7

37.60

36.30

28.20

F80─入磨物料80%通过筛孔的粒径,μm;

表6-3F80与粉磨系统的关系

粉磨系统

闭路球磨

加辊压机

加V型选粉机

F80(μm)

25000

1000

200

F80与粉磨系统的预处理方式有关,变化较大,且可以人为控制。

表6-4C1~C6为各种修正系数

状况

磨内径

干法圈流

工艺流程

微粉碎

粉碎比

喂料过大

修正系数

0.915

1.30

开流1.2

圈流1.0

1.0

1.0

F80

因C1~C6各修正系数考虑因素较多,为计算方便C1~C6的乘积,作如下简化处理:

未加辊压机取1.4,增加辊压机取1.33。

6.1.3磨机单位需要功率

(6-5)

式中:

WG─磨机单位需用功率,kWh/t;

y1─物料功指数(Bi)波动系数1.05;

y2─减速机效率系数,1/0.98。

新型干法回转窑熟料在采用高效选粉机,且是一级圈流条件下,磨机单位功耗的公式及据此公式计算出的W0值见表6-5。

(6-6)

式中:

W0─磨机单位功耗,kWh/t;

S─产品比表面积,cm2/g。

表6-5磨机单位功耗W0值

S(cm2/g)

3000

3100

3200

3300

3400

3500

3600

3700

3800

3900

4000

W0(kWh/t)

30.69

32.02

33.37

34.73

36.10

37.49

38.88

40.30

41.72

43.15

44.60

一般计算时,S=3200~3400时,W0=35;S=3500~3800时,W0=39。

6.1.4磨机生产能力

1.根据磨机需用功率及单位功耗就可计算出磨机生产能力。

(6-7)

式中:

Q─磨机生产能力,t/h;

PT—磨机需用功率,kW;

W0—磨机单位功耗,kWh/t。

2.经验公式:

(6-8)

式中:

Q—磨机生产能力,t/h;

P0─磨机理论功率,kW;

q0─磨机单位功产,kg/kWh;

q0与系统流程、生料粉磨方式、水泥标号有关,其值见表6-6、6-7。

表6-6生料磨单位理论功产q0(kg/kWh)

生料细度(80μm筛筛余)

系统流程

统计值

波动范围

备注

干法管磨

开流

53.9

50~60

矿渣配料<70%

圈流

91.2

75~89

烘干兼粉磨

12~14%

中卸

93.4

85~95

尾卸

85.3

80~90

风扫

82.3

75~85

表6-7水泥磨单位理论功产q0(kg/kWh)

水泥品种

比表面积(cm2/g)

系统流程

统计值

波动范围

P.O52.5

3200±200

开流

29~31

圈流

36.6

35~37

P.O42.5

2800±200

5~8

开流

42.7

39~41

圈流

49.2

45~47

P.S42.5

3~5

开流

32~35

圈流

38~40

P.S32.5

3~8

开流

34~36

圈流

41~43

几点说明:

(1)上述经验公式仅供计算时参考,具体到某厂的原料性能应作易磨性试验后,再经各项校正方能确定。

中卸磨的q0值、Wi值的对应是q090kg/kWh相当于Wi10.5左右。

(2)P.O52.5水泥的比表面积控制在340~360m2/kg之间,因熟料质量存在差异,成品比表面积不同,导致计算出的产量各异,因而计算时可按产量与比表面积的负1.3次方校正确定。

(3)上述q0值是按粒度小于20mm考虑的,圈流系统采用高效选粉机可选取较大的q0值。

(4)确定磨机能力时,还应考虑相近物料和磨机规格的单位容积产量、单位球产等综合因素。

6.2辊压机

辊压机粉磨系统,曾经历不同的发展阶段,20世纪80年代,我国引进国外产品应用于双阳、琉璃河、浩良河、铜陵、潞城等地水泥厂,在使用中曾出现辊面磨损严重、液压元件易坏、振动大等问题,增大了维修工作量后,又因喂料不稳定,后续磨机难以适应,对生产造成了较大的影响;90年代,由于国内设计研究和制造单位的技术攻关及材质的不断改进,加之节能需求,辊压机粉磨系统越来越受到重视,新建厂中较多采用预粉磨及联合粉磨系统。

辊压机的特点是:

高压、慢速、满料、料床粉碎。

物料通过辊压以后,粒度减小至2~5mm,颗粒裂缝增多,料饼的易磨性改善。

辊压机的能力取决于压力的大小及速度的快慢,通常压力在80~120MPa之间,速度在1.2~1.5m/s之间调节,再大其生产能力不会显著增加,反而能耗增大。

6.2.1辊压机通过量

辊压机通过量是指通过双辊间隙的料饼量(即半成品)。

(6-9)

式中:

Q─辊压机通过量,t/h;

B─辊压机辊宽,m;

S─辊压机辊缝(料饼厚),m;

或S≈0.025D;

D─辊压机辊径,m;

γ1─物料容重,t/m3;

γ2─辊压后料饼容重,t/m3,见表6-8;

α─咬入角,rad,一般取0.14~0.16;

v─辊压机辊速,m/s;

(6-10)

式中:

KQ─物料压缩特性,t/m3·s/h;

VQ─辊压机规格参数,m3/s;VQ=D·B·v。

表6-8物料压缩前后容重

容重

物料名称

压缩前物料容重γ1(t/m3)

辊压后料饼容重γ2(t/m3)

熟料

1.5~1.6

高压2.4~2.5,低压2.2~2.3

石灰石

1.4~1.5

6.2.2辊压机功率

1.辊压机需用功率:

(6-11)

式中:

N0─辊压机需用功率,kW;

β─作用角,rad,一般为δ/3;

PT─辊子投影压力,kN/m2;

D─辊径,m;

B─辊宽,m;

V─辊子线速度,m/s,一般为1.5~1.6m/s;

F─辊压机作用总力,kN。

(6-12)

辊压机辊子投影压力PT,当采用循环预粉磨系统取7500~8000kN/m2,而联合粉磨系统应<6000kN/m2。

2.辊压机配用功率:

(6-13)

式中:

N─配用功率,kW;

N0─需用功率,kW;

1.15~1.20为操作波动系数。

6.2.3辊压机料饼单位功耗

(6-14)

式中:

Wg─辊压机料饼单位功耗,kWh/t;见表6-9。

表6-9各种物料料饼单位功耗Wg

物料名称

料饼

熟料

矿渣

生料

单位功耗Wg(kWh/t)

2.4~3.2

2.5~3.0

4.3~5.2

2.1~2.6

表6-10辊压机实际参数

序号

型号

规格

D×B(m)

辊速v(m/s)

辊压PT(kN/m2)

配用功率N(kW)

需用功率N0(kW)

生产能力Q(t/h)

单耗Wg(kWh/t)

VQ(m3/s)

KQ

(t/m3·s/h)

2βPT

(kN/m2·rad)

β(rad)

粉磨系统

资料来源

1

RP12.5140/120

1.4×1.2

1.6

7440

2×900

1400

570

2.46

2.688

212

520

0.035

联合

KHD

2

RP10.0120/105

1.2×1.05

1.3

7936

2×560

840

350

2.41

1.638

214

512

0.032

联合

KHD

3

RP8.0120/80

1.2×0.8

1.3

8333

2×500

780

250

3.12

1.248

200

625

0.0375

循预

宁波

4

RP15.0140/140

1.4×1.4

1.4

7653

2×1000

1750

550

3.18

2.744

200

638

0.0417

循预

报价

5

Polycom14/5

1.4×0.53

1.6

8300

2×450

750

220

3.27

1.187

197

644

0.0388

循预

Polysius

6

RP12.5140/120

1.4×1.2

1.4

7440

2×800

1300

500

2.6

2.350

212

544

0.0366

联合

三德

7

RP10140/110

1.4×1.1

1.4

6493

2×700

1150

490

2.35

2.156

227

533

0.0410

联合

冀中

8

RP10140/110

1.4×1.1

1.7

6493

2×800

1400

610

2.3

2.620

234

538

0.0414

联合

阿曼

9

Polycom15/8

1.5×0.8

1.385

6147

2×800

933

376

2.48

1.663

226

561

0.0457

联合

东莞

10

Polycom15/8

1.5×0.8

1.385

5669

0×800

737

330

2.23

1.663

198

451

0.040

联合

东莞

11

TRP1.4/1.0

1.4×1.0

1.34

6074

2×560

935

375

2.49

1.876

202

498

0.041

循预

冀东

12

RPV100-63

1.0×0.63

1.50

10000

2×315

500

145

3.45

0.945

153

529

0.0265

技术引进

13

RPV115-100

1.15×1.0

1.50

8695

2×500

870

250

3.48

1.730

145

504

0.029

技术引进

14

RPV100-40

1.0×0.4

1.50

10000

2×200

320

90

3.52

0.600

150

533

0.0267

技术引进

表6-11水泥熟料辊压机相关工艺参数

PT(kN/m2)

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

KQ(t/m3·s/h)

220

210

200

190

181

173

166

160

Wg(kWh/t)

2.25

2.45

2.67

2.90

3.05

3.20

3.35

3.50

sinβ

0.045

0.043

0.041

0.039

0.037

0.034

0.032

0.030

2βPT(kN/m2·rad)

495

515

533

550

552

554

556

560

6.2.4辊压机转速

辊压机一般不调速,采用恒速。

为适应产量的变化一般用物料循环来满足要求,以前辊压机转速为1.3~1.4m/s,近来改为1.5~1.6m/s,也有国内个别制造厂将其设定为1.8m/s。

6.3选粉机

选粉机有离心式、旋风式、O-sepa高效选粉机及V型选粉机。

O-sepa选粉机是近几年常用的通过引进国外生产技术的国产机型,以选粉机通风量为标志,其选择规格的合适与否,将会直接影响粉磨系统的产量及成品质量。

O-sepa选粉机能力的计算一般以两个基本参数作为依据,即喂料浓度Ca=2.5kg/m3、选粉浓度0.8kg/m3。

当计算结果不一致时,应选用计算值较大者。

因此,选择选粉机时应该选用相对应规格的选粉机。

6.3.1选粉机能力

1.按喂料浓度计算

(6-15)

式中:

N1─选粉机通风量,m3/min;

Gm─水泥磨系统产量,kg/t;

L─选粉机循环负荷,%,取200%;

Ca─最大喂料浓度,kg/min,Ca=2.5kg/min。

2.按选粉浓度计算(即单位风量选出的成品量)

(6-16)

式中:

N2─选粉机规格,m3/min;

Cf─选粉浓度,kg/m3,Cf=0.75~0.85kg/m3。

例:

水泥粉磨系统为一级圈流,要求能力120t/h,需选用多大规格的选粉机?

⑴按喂料浓度计

⑵按选粉浓度计

计算结果应选用N-2500m3/minO-sepa选粉机较合适。

表6-12O-sepa选粉机技术性能

型号

外径(mm)

通风量(m3/min)

转速(r/min)

喂料能力(t/h)

成品能力(t/h)

电机功率(kW)

N-1000

2660

1000

140~320

150

48~50

20~100

N-1500

3200

1500

120~260

225

72~75

30~150

N-2000

3650

2000

105~230

300

96~100

40~200

N-2500

4050

2500

95~205

375

120~125

60~250

N-3000

4410

3000

85~205

450

144~150

80~300

N-3500

4740

3500

80~175

525

168~175

100~350

N-4000

5050

4000

75~170

600

192~200

120~400

N-4500

5410

4500

70~165

675

216~225

140~450

6.3.2循环负荷及选粉效率

1.循环负荷

循环负荷是指选粉机回料量与成品量之比值。

T.bT─选粉机回料量,t/h;

(6-17)

式中:

L─循环负荷率,%;

T─选粉机回料量,t/h;

图6-1循环流程图

G─选粉机成品量,t/h。

2.选粉效率

选粉效率是指选粉后成品中所含细粉量与喂料中细粉量之比值。

(6-18)

式中:

E─选粉效率,%;

F─选粉机喂料量,t/h;

a、b、c─分别为喂料、回料、成品中小于某粒级的物料含量,%。

3.循环负荷L与选粉效率E的关系

(6-19)

磨机产量与循环负荷及选粉效率关系密切,要达到高产、优质、低消耗,循环负荷及选粉效率应控制在适当范围内。

O-sepa选粉机系统生产率最高点位于循环负荷为200%处,当L<150%时产量降低较快。

因此,循环负荷应为150~200%,相应的选粉效率E为71~63%。

表6-13O-sepa选粉机循环负荷与选粉效率的关系

循环负荷L(%)

50

100

200

300

400

500

选粉效率E(%)

90

79

63

50

42

36

表6-14各种粉磨系统循环负荷

粉磨系统

一级圈流水泥磨

一级圈流生料磨

风扫式生料磨

循环负荷L(%)

150~300

200~450

50~150

6.4辊压粉磨系统

6.4.1辊压粉磨系统产量

1.以磨机辊压前后,单位功耗计

(6-20)

式中:

Q─系统生产能力,t/h;

N0─磨机有效功率,kW;

W0─辊压前磨机单位功耗,kWh/t;

Wm─辊压后磨机单位功耗,kWh/t。

2.以辊压机及磨机配用功率及磨机单耗计

(6-21)

式中:

K─增效系数;

NG─辊压机功率,kW;

Nm─磨机配用功率,kW;

W0─磨机单位产品功耗,kWh/t。

6.4.2辊压粉磨系统电耗

1.辊压机单位电耗

(6-22)

式中:

WP─辊压机单位电耗,kWh/t;

S─成品比表面积,cm2/g。

表6-15辊压机单位电耗及成品比表面积

序号

辊压机型号

规格

D×B(m)

配用功率(kW)

消耗功率

(kW)

系统能力(t/h)

循环次数

单耗(kWh/t)

物料

比表面积(cm2/g)

1

1.2×0.8

2×500

850

43、40

6.8、7.2

19.8、21.0

CPA、水泥

3320

2

RP15140/105

1.4×1.05

2×650

919

98

9.37

熟料、石膏

1750

3

RP15.0140/120

1.4×1.2

2×850

~1500

190、120、81

3.2、5.0、7.5

8.0、12.5、18.5

PZ35F、PZ45F、PZ45F+FT

1750、2840、3110

4

RP15140/1.05

1.4×1.05

2×650

1050

123

3.58

8.54

熟料、石膏

1700

5

Polycom20/13

2.05×1.3

2×1300

20.0

CEMI、42.5R

3300

6

Polycom20/12

1.99×1.2

2×1400

115

18.1

3231

2.辊压后磨机单位电耗

此电耗即是经过辊压后料饼入磨单位电耗。

(6-23)

式中:

Wm─辊压后磨机单位电耗,kWh/t;

W0─未加辊压机时水泥不同比表面积磨机单位电耗,kWh/t;

K—磨机节能系数,1.7~2.2,一般取2.0;

W(m-辊)—辊压机以磨机产量为基准的电耗,2.5~3.5kWh/t,一般取3.0kWh/t;

Q─辊压机通过量,t/h;

q─磨机产量,t/h。

当产量比Q/q=3.5时,磨机电耗近于辊压机电耗;当产量比Q/q=5.3时,电耗全部由辊压机吸收承担,此时,磨机电耗全部消失,成为终粉磨。

当产比(Q/q)及功比(

)增大,产量提高及节电越显著,当磨机产量要求提高一倍时,其产比(Q/q)应>2.5,功比≥0.33,此时要求辊压机电机容量至少应为磨机电机容量的1/2。

表6-16辊压后磨机增产及节能表

W辊-磨

W磨+W辊-磨

W0-(W磨+W辊-磨)

[W0-(W磨+W辊-磨)]

(W0-W磨)/W磨

W辊-磨/(W磨+W辊-磨)

未加辊压机时磨机电耗

加辊压机时磨机节省电耗

加辊压机后磨机电耗

辊压机电耗

加辊压机后系统电耗

系统节电量

系统节电率

与原磨机产量比增产率

功率比

kWh/t

%

32

2×3×1=6

26

3×1=3

29

3

(32-29)/32=9.4

(32-26)/26=23

3/29=10

32

2×3×1.5=9

23

3×1.5=4.5

27.5

4.5

14

39

16.4

32

2×3×2=12

20

3×2=6

26

6

(32-26)/32=18.8

60

23

32

2×3×2.5=15

17

3×2.5=7.5

24.5

7.5

23.4

88

30

32

2×3×3=18

14

3×3=9

23

9

28

129

39

32

2×3×3.5=21

11

3×3.5=10.5

21.5

10.5

32.8

190

48.8

32

2×3×4=24

8

3×4=12

20

12

37.5

300

60

32

2×3×4.5=27

5

3×4.5=13.5

18.5

13.5

42.5

40

73

32

2×3×5=30

2

3×5=15

17

15

46.8

88.2

32

2×3×5.3=32

0

3×5.3=16

16

16

50

0

100

6.4.3辊压机循环量及循环次数

1.循环量(循环负荷)是指料饼返回辊压机量与新喂入辊压机量之比。

辊压机合理的循环有利于改善辊压机的挤压效果,稳定辊压机操作,提高整个粉磨系统的粉磨效率。

目前常用的是料饼循环,即辊压机边料饼分割后再循环,由于料饼中含有压好的细粉,再回辊压机造成能量的浪费,因此料饼循环经济范围应<100%.

循环量:

(6-24)

式中:

C─循环量,%;

QH─回辊压机料,t/h;

QX─辊压机新喂料,t/h。

一般循环量与辊压机辊压有关,因为循环量大于200~300%时,细粉不再增加,为节约能耗一般高压操作C应<100%,低压操作C=200~300%。

2.辊压机料饼循环次数

料饼循环次数,是指辊压机通过量与新料喂入量之比值。

以辊压机及料饼单位电耗表示。

(6-25)

式中:

Z─循环次数;

WP─辊压机单位电耗,kWh/t;

Wg─料饼单位电耗,kWh/t。

循环次数与产品比表面积有关(见表6-17),一般预粉磨Z=1.2~2.1次,联合粉磨Z=1.5~2.8次。

料饼单位电耗Wg,当预粉磨时,辊压机压力为8000kN/m2,Wg=3.2kW

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