本文由水泥管行業背景入手，說明課題的巨大研究價值。圍繞提高水泥粉磨系統的經濟效益，分別闡明了管磨機主要配件襯板、研磨體、隔倉板與出磨篦板等的選用原則，進一步闡明了管磨機工作狀態穩定對系統效益的重要作用。從設備角度提出保證管磨機工作狀態穩定的途徑與方法，必將對管磨機相關行業技術進步帶來積極影響。

　　　目前，我國5000多水泥企業年產量18億多噸，實際產能恰已超22億噸，競爭之激烈不言而喻，國內噸水泥平均綜合電耗80度以上。水泥企業每生產一噸水泥需要粉磨的各種物料就有3～4噸之多。粉磨生料、熟料和原煤等的電耗占工廠總電耗的65%～70%。粉磨成本占水泥生產總成本的35%左右。這三種磨機鋼鐵消耗占工廠鋼鐵總消耗的55%以上。這些磨機及其附屬設備的維修量約占全廠設備總維修量的60%[1]。提高管磨機配件的使用效能與壽命，大幅降低鋼鐵消耗、提高系統運轉率，其經濟效益是顯而易見的；而由此帶來系統高產穩產所產生的經濟效益，數倍甚至于數十倍前述經濟效益，是不少企業常常容易忽視的。

　　2.配件選用共性原則研究：

　　2.1長壽命原則：

　　目前，僅水泥粉磨的鋼鐵噸消耗為20克～200克?？梢姴捎靡啄バ圆煌墓苣C配件，在不同的工作狀態下，其使用壽命相差懸殊。就全國而言，水泥管鋼鐵消耗降至現有水平的1/2～2/3是完全有可能的，以噸水泥平均節約鋼鐵消耗30克，管磨機配件平均6000元/噸計，則可產生直接經濟效益2.34億元。同時延長了配件更換周期，提高了系統運轉率，其經濟效益是顯而易見的。

　　一方面源于降低產品成本及其銷售價格，以便吸引客戶；另一方面出于縮短供貨周期，實現本企業效益最大化的考慮，一定數量的配件供應商主觀上盡可能擴大使用壽命較短的配件銷售量，從而達到提高銷售額的目的，事實上也迎合了不少業主喜歡低價配件的心理。自然也就有了配件供應商獲小利，業主承擔較大損失的局面。

　　2.2尺寸控制原則：

　　一方面源于對眼前利益的考慮，一定數量的配件供應商人為采取加大尺寸、改變尺寸及形位公差的手段，提高單位配件的重量，從而達到提高銷售額的目的；另一方面，不少配件供應商裝備工藝相對落后、缺乏必要的技術力量，客觀上也無法保證其產品的尺寸及形位公差控制在應有的范圍。

　　配件尺寸及形位公差控制在規定的范圍，意義重大。它關系到對應配件的功能是否按照預定的要求實現。管磨機因為配件尺寸及形位公差不合格，引發重大損失的案例并不少見。

　　3.配件選用個性原則研究：

　　3.1襯板：

　　3.1.1襯板耐磨性

　　襯板作已經由過去單純的防護裝置，發展到如今按照不同倉的破碎與研磨功能需求，來調節研磨體的動態分布和運動軌跡。故襯板的耐磨性對企業效益影響較大。對于前倉的階梯襯板，其圓角一旦磨損，帶球功能就開始下降，對應的破碎功能也就隨之下降，從而嚴重影響系統的產量；對于后倉的平襯板或波紋襯板，一旦磨損嚴重，則物料相對于襯板的摩擦系數太小，容易使物料與研磨體整體滑動，無法實現有效研磨。另一方面，一旦襯板損壞，更換時間較長，對系統運轉率影響較大。

　　3.1.2襯板厚度尺寸

　　管磨機的襯板厚度尺寸對其效益影響明顯。一方面襯板厚度尺寸直接影響管磨機有效內腔空間大小；另一方面，襯板厚度尺寸直接影響管磨機空載負荷與研磨體的裝載量，對于大直徑的管磨機影響尤其明顯（以Ф4.2×13M管磨機為例，其襯板厚度尺寸減小1mm，則增大空間為0.35m3、減少無效功率消耗30kw以上，可多裝研磨體近3噸）。當然，有時需要使用雙曲面襯板（亦為活化襯板），則襯板局部厚度尺寸會偏大，但其研磨效果較好，產量較高，效益明顯。

　　3.1.3襯板形狀

　　管磨機的首倉主要是塊狀物料，需用具有較大落差的大研磨體擊碎物料；尾倉是粗粉細渣物料，是用小研磨體互相滾蹲來研磨物料，而活化環又為微介質創造了三維運動條件，強化了研磨作用。因此首倉通常采用具有阿基米德對數螺線提升角提升船形（階梯）襯板，其提升角的大小要由磨體轉速和研磨體填充率來決定[2]。而尾倉則通常采用具有分級兼提升的雙曲面襯板，其分級斜度和提升角由磨體轉速和研磨體級配而定。管磨的尾倉常加活化環。襯板的改進和活化環的使用能使磨機的產量明顯提高，電耗下降，比表面積加大[3]。

　　襯板形狀選擇錯誤，會使管磨機的破碎、研磨效率大大下降，產質量都會收到很大影響。

　　3.2研磨體：

　　根據傳統計算公式來確定研磨體級配與填充率，已不再適應優質高產粉磨的需要，而應根據入料粒度、粉磨流程、磨體轉速、裝機功率、隔倉分段長度、襯板工作面和各倉位對研磨體的動態要求來試驗、計算確定研磨體的填充率及級配。

　　在正常情況下如何才能使磨機的研磨體的填充率較大，須注意以下幾點：①使每一塊襯板的重量盡可能輕；②滑動軸承面與中空軸的接觸面要合理，不能有"包軸"產生制動現象；③滑動軸承潤滑冷卻正常；④電機的實際功率大小和線路產生的壓降要小。如果壓降大則對研磨體的裝載量影響很大。解決這些問題的主要目的使起動電流盡可能減小[4]。

　　根據管磨機料球篩析現象：大研磨體與粗粉在相對靠近管磨機中心的位置始拋，而小研磨體與細粉落在遠離管磨機中心位置始拋。顯然，大研磨體拋落勢能最小，反而小研磨體拋落勢能最大。這與傳統級配理論大相徑庭。傳統級配理論認為：首倉中最大球徑運用公式28 （D為最大物料粒徑）計算，大多企業都運用該公式作為首倉最大球徑確定依據。據此，不同規格的管磨機首倉最大球徑就應是一樣的，顯然與實際不相符。因為管磨機直徑不同，帶球絕對高度亦不同，所產生勢能也不同。而管磨機運轉過程中帶到最高位置的是最小球。多數大球在粉磨過程中所帶高度是最低的，一個S100不及一個S70產生的勢能大，一個S100的重量相當于三個S70的重量，假如把一個S100換成三個S70，在單位時間和空間內沖擊物料的機會和能量大幅提高。目前很多企業首倉至少4級配球，甚至達到6級以上，理由是大塊料用大球破，小塊料用小球破，但粉磨效果往往難如人意。事實上，高效率的粉磨過程中，相當部分細粉是物料在首倉被研磨體擊碎產生的，失敗的粉磨系統不少是沒有發揮首倉應有的沖擊研磨作用。但當最大顆粒小于0.1mm時，管磨機的沖擊粉碎效果也變得微不足道，只能依靠尾倉來用研磨手段進一步降低物料細度，盡管研磨粉碎單位功耗較高。如果進料粒度相對均勻，建議首倉可少級配甚至一級配球[5]。

　　關于研磨體的種類，目前常用的有：鋼球、鋼段、橢球形鋼球等。通常是首倉用球，尾倉用段或球。需要說明的是尾倉用段則比表面積相對于用球要高些，但成品的顆粒圓形度要小些。同時，尾倉用段則磨內流速相對于用球要低些。具體使用方案要依具體工況而定[6]。

　　3.3隔倉板、出磨篦板、篩板：

　　早期設計隔倉板、出磨篦板只是為了隔離大小鋼球和阻攔研磨體不被排出，而今則已開始注重控制料流速，平衡首、尾倉的破碎、粉磨能力，保證合適的料球比，進而增大了研磨體動能的有效利用。通盤考慮隔倉板和出料篦板的磨損速度與過料能力、通風能力的變化規律來設計，則效果明顯。篩板主要用在雙層隔倉板之中，其縫隙的大小對磨內流速十分敏感，需合理設計。同時，篩板磨損嚴重，需要采用耐磨材料，以便穩定系統生產，延長使用壽命[7]。

　　4.配件相互協調原則：

　　企業通常根據原料質量（熟料、石膏、各類混合材等）及其價格情況、市場對水泥質量（水泥種類與標號）的需求及其價格情況、粉磨系統的工藝情況（均化水平、檢測手段、進料物理特性、是否閉路、管磨機規格等）、企業的技術與管理水平等，初步確定水泥的經濟配方（即熟料、石膏、混合材等的比例），再根據經驗來初步確定合理的磨內流速，從而決定合理的出磨細度。

　　而真實的磨內流速出現的理想前提：（1）隔倉板、出磨篦板篦縫補無堵塞，磨內無碎球、碎段；（2）磨尾鎖風效果較好，磨頭有明顯負壓；（3）磨內溫度在允許范圍，無糊球、糊磨現象；（4）各倉料球比基本適宜，粉磨能力基本平衡，此時出磨細度為磨況的真實反映。否則，磨內流速不能客觀反映磨內的真實情況。

　　影響磨內流速的主要因素：（1）隔倉板、出磨篦板篦縫的寬度與總的通風面積；（2）各倉研磨體的裝載量；（3）各倉風的體積流量（因溫度及水分蒸發量的變化而變化）；（4）各倉研磨體的級配；（5）助磨劑的使用與效果[8]。

　　一般來說：隔倉板、出磨篦板篦縫的寬度與總的通風面積越大，磨內流速越快；研磨體的裝載量越大，磨內流速越慢；通風體積流量越大，磨內流速越快；研磨體級配數越多，磨內流速越慢；研磨體平均球徑越大，磨內流速越快。在一定范圍內，反之亦然。

　　對于管磨機粉磨系統：（1）管磨機分倉：一般為三倉，一倉長度居中，二倉最短，三倉最長；（2）選擇襯板形式：一倉長度主要取決于其進料粒度，進料粒度越大，則一倉長度越長，主要以破碎方式實現粒度的減小，對應的襯板為階梯襯板；二倉為過渡倉，一般為2～2.5，主要以研磨方式實現粒度的減小，對應的襯板為活化襯板；三倉長度主要取決于對出磨細度的要求，完全以研磨方式實現粒度的減小，對應的襯板可選擇活化襯板、小波紋襯板（或平襯板）；（3）確定隔倉板、出磨篦板篦縫的寬度與總的通風面積；（4）再次確定研磨體的裝載量與級配。這主要根據粉磨系統的工藝情況（均化水平、檢測手段、進料物理特性、是否閉路、管磨機規格等）、企業的技術與管理水平等，根據經驗來初步確定研磨體的裝載量與級配[9]。

　　研磨體的級配原則：（1）一倉平均球徑與最大球徑的確定。一倉中最大球徑的確定通常用公式28 ，實踐證明：很多水泥廠家運用該公式最適合作為?2.2m一倉最大球徑的確定依據。但對于大規格的磨機就不實用了。磨機規格越大，則其一倉最大球徑越小。因為磨機直徑的不同，帶球高度不同所產生的勢能也不同。從破碎研磨效果出發，一倉平均球徑與最大球徑適當降低，有利于提高破碎研磨效果[10]。根據多年來的實踐，對于進料粒度比較均勻的，一倉級配為3級或2級，進料粒度特別均勻的甚至一級。（2）二倉平均球徑與最大球徑的確定，其最大球徑一般為一倉最小球徑，平均球徑逐步遞減。級配為3級或2級。（3）三倉平均球徑較小，兼顧物料流速，以不堵塞篦板為原則，且為一般為2級配球。當然也可以用段，但是成品顆粒圓形系數與顆粒流速下降。（3）研磨體裝載量的確定。以合格成品產量較高為目標，分別逐步提高各倉裝載量，達到最佳狀態為止，并盡力維持這種狀態。對開流粉磨系統，一般是一、二、三倉裝載量依次提高，逐步調整到最佳狀態：在使用進相機的條件下，主電機電流接近額定電流，各倉料球比基本處于理想狀態，流速基本平衡，產質量則處于較高的經濟指標[11]。

　　當然，磨尾鎖風必須有效，磨內通風才可能正常，調節磨內風速也是調節磨內物料流速、降低出磨水泥溫度的最簡單手段，尤其是在粉磨粉煤灰水泥時調節效果較明顯，但在粉磨礦渣水泥時調節效果不太明顯。確定風機與除塵器的風量時，必須充分考慮磨溫的升高與水分的蒸發量。磨內風速以磨尾成品不跑粗，除塵器出來的產品合格為限。

　　助磨劑對粉磨系統是有效的，但使用時必須注意，使用助磨劑以后，磨內流速會稍微快些，需做相應的調整，則系統產量會有一定幅度的提高！

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