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水泥輥磨技術的新進展
來源：水泥行業專家聯盟公眾號
水泥輥磨利用高壓料床粉磨原理，屬典型的高效節能粉磨裝置，普遍應用于各種物料的烘干粉磨。在水泥生產過程，主要用于生料粉磨、煤粉制備和水泥粉磨。水泥熟料的易磨性差、磨蝕性高、流動性好、成品細度細、水泥性能要求高，水泥粉磨對輥磨裝置的技術要求最苛刻。近十年來，世界知名輥磨供貨商開發工作聚焦于水泥輥磨，在輥磨規格大型化、驅動方式、磨機結構、設計參數等方面均有新的發展，值得借鑒學習。
1 輥磨規格大型化
近年來，水泥輥磨的大型化是輥磨技術發展的標志之一。水泥廠粉磨系統配置選型的主要依據是燒成系統的能力、料/熱耗、易磨性和運轉率等。水泥粉磨主機的配置還應考慮水泥的品種、比表面積、市場情況等因素，因為水泥品種影響熟料配比，水泥的比表面積影響單位產品電耗，市場情況決定生產的淡旺季。
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，配套6 250t/d熟料生產線，2016年11月系統產量達到合同指標，2017年1月系統電耗達到合同指標，系統配置見表1。
從調試到考核和正常生產，以生產CEM Ⅱ/B-L 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%，但實際配比與合同并不一致。由于熟料強度比較高，其熟料配比不斷降低，考核時為70%左右，正常生產時為65%左右，技術指標見表2。
從表2可以看出，盡管系統產量、比表面積、系統電耗達到或優于合同指標，但是風機電耗和噴水量沒有達到要求。
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項目水泥磨系統采用德國非凡公司供貨的MVR6700C-6輥磨，系統于2016年4月開始帶料試車，歷經半年時間，于 11 月完成了 IPT 和 15d 可靠性測試。MVR6700C-6水泥輥磨系統配置見表3。
系統保證產量為OPC1水泥342t/h（3700cm2/g，熟料 ：石膏=96%：4%）和 OPC2 水 泥 231t / h（4800cm2/g，熟料:石膏=96%:4%），OPC2水泥系統電耗≤56.2kWh/t，噴水量≤2%。2017年5月系統通過了性能考核，產量、細度、電耗指標均達到保證值，但噴水量超過保證值。運行情況及考核結果見表4。
該磨機是非凡公司提供的最大規格的新型結構水泥輥磨，即由“碗型磨盤—輪胎輥”、壓力框架統一加壓改為“水平磨盤—圓柱輥”、搖臂單一施壓，并采用模塊化多組傳動替代了單傳動。
1.3 其他公司水泥輥磨
另外，德國伯利休斯公司和丹麥史密斯公司也向市場提供了超大型化的水泥輥磨，各公司具有代表性的水泥輥磨產品列于表5。
2 磨機傳動多元化
輥磨大型化對傳動裝置提出了新的要求。裝機功率達到10MW左右，包括減速機的制造、運輸、安裝和維護管理難度大增，特別是運行的可靠性存在較大風險。為解決輥磨大型化傳動裝置的配套問題，各大輥磨制造商聯合減速機制造商提出了各自的解決方案。
2.1 COPE傳動裝置
萊歇公司與倫克公司合作開發了內置多電機的 COPE 傳動裝置，該裝置適用功率為 4 000~12 000kW。作為第四代驅動裝置，COPE傳動裝置具有如下特點：（1）采用兩級傳動，減少了運動部件，有利于提高傳動效率。（2）驅動系統中有6個（生料磨）或8個（水泥磨）水冷卻的立式低壓電機，無需使用高壓設備。（3）可以選擇變頻。（4）當某幾個電機運行故障時，能在低產量條件下運行。（5）新型COPE傳動裝置成本接近第三代傳動裝置成本。（6）可快速方便地對傳動裝置進行脫離、拆卸、更換，允許在不拆卸傳動裝置的情況下對其進行維護和維修。
萊歇公司新型COPE驅動系統見圖1。
2.2 MultiDrive組合式傳動非凡公司與弗蘭德公司合作開發了MultiDrive組合式傳動，主要特點有：（1）最多由六個單獨驅動模塊組成。（2）單個驅動模塊可移出進行維修，磨機可繼續運轉，減小磨機停機和生產停工時間。（3）具有更高的可靠性和成本優勢，最大驅動功率可達16 500kW。非凡公司MultiDrive多組合傳動方式見圖2。
2.3 其他傳動系統
史密斯公司的大型輥磨則采用旗下公司馬格（MAAG）的 Max 驅動系統，最大驅動功率可達15 000kW。另外，還可采用配套永磁電機的半直驅CEM傳動系統。
史密斯公司的MAAG Max驅動系統見圖3。
史密斯公司的CEM驅動系統見圖4。
伯利休斯公司于2012年推出了工業化應用的磨輥驅動的水泥輥磨，應用于墨西哥的Lagunas工廠，取得了滿意效果，磨機規格為QMC 51/25-3RD，裝機功率為3×1 500kW。與磨盤驅動輥磨相比：該磨機更適合粉磨高比表面積的復合水泥，可通過調整磨輥轉速以適應生產不同比表面積產品的需要；電機和減速機單元更小，減少了驅動扭矩；驅動系統可快速分拆；提高了系統運轉率。伯利休斯公司的磨輥驅動系統見圖5。
3磨輥設計模塊化
輥磨粉磨能力的大小主要決定于磨機規格，即磨盤直徑的大小及配套磨輥數量和尺寸。不同類型的輥磨磨盤與磨輥之間的尺寸關系不盡相同，表6是早期的水泥輥磨的結構尺寸關系。
但隨著輥磨規格的大型化，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量滿足配套要求。表7是萊歇水泥輥磨的配置關系。
萊歇輥磨的磨輥模塊化設計越來越清晰，不同規格的輥磨磨輥大小變化不大，僅改變磨輥個數，即根據磨盤直徑的大小設置2~4個主輥。LM70.4+4磨機的主輥、輔輥、搖臂、機架的設計充分體現了模塊化設計思想。
非凡公司的水泥輥磨亦采用了模塊化設計思想，并未遵循固定的尺寸比例關系，可能會根據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系。
史密斯公司的OK水泥輥磨也是通過增加磨輥數量的辦法解決大型化配置問題，根據磨盤直徑的大小，可配置3個、4個或6個磨輥。
4技術指標市場化
我們根據實驗室輥磨試驗數據和工業生產數據統計分析得出，輥磨粉磨純硅水泥（熟料:石膏=95：5）至3200cm2/g的主機電耗約為20kWh/t，而球磨機的電耗為33.5kWh/t，相當于輥磨的增效系數近1.7，這可作為輥磨選型的基準。如果比表面積不同、混合材品種和摻量不同，則需進行校正。在當前激烈的國際市場競爭的環境下，各大水泥輥磨供貨商的技術指標頗具挑戰性，這一方面體現了水泥終粉磨輥磨技術的進步，另一方面也增加了國產裝備進入國際市場的難度。表9為水泥輥磨主機電耗報價指標。
輥磨主機或系統電耗是水泥輥磨系統的重要指標，也是粉磨技術先進性的主要表現。在國際EPC項目中，多采用水泥輥磨終粉磨系統，大部分水泥輥磨產品確有卓越表現，但也有少部分沒有達到預期效果，造成履約困難。
5結語
水泥輥磨終粉磨系統已得到國外用戶的普遍認可和采用，與其他系統相比，各項技術指標具有競爭優勢，水泥性能亦能完全滿足用戶需要，輥磨裝備在規格大型化、傳動裝置、耐磨技術等方面仍在不斷進步。但在國內，水泥輥磨的采用率遠低于輥壓機預粉磨系統，對技術指標、水泥性能等問題仍存爭議。這種現象既說明國產裝備技術與國際高端產品相比存在較大差距，也指明了我們的研究方向。
來源：水泥行業專家聯盟公眾號
作者：柴星騰，聶文海，秦中華，杜鑫
