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 预 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 预 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 预 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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- 第6章 辊压机与球磨机选型配置及计算 辊压机 球磨机 选型 配置 计算