CN114643108A - 一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，包括磨盘、数个磨辊，在每个磨辊入料口侧安装有将磨辊挤出的物料反推回磨辊下方的挡料机构以及安装在相邻磨辊之间的内置导流机构；所述挡料机构固定连接磨机壳体，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁。采用挡料机构增加有效料层厚度和粉磨能力，为降低挡料圈高度、提高研磨效率提供了重要的保障，同时增加内置导流机构使离开导料板的物料作近似螺旋运动，直接被导流至外侧挡料板的内侧，未被碾压过的物料完全被锁死而全部进入磨辊下方碾压，料层厚度增加、稳定性增强；同时导料板还具有将磨辊碾压后的物料强制排出磨盘进入风环的功能，改善挡料圈以下物料中细粉富集对料层的破坏作用。

Description

一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置

技术领域

本发明属于立式辊磨，尤其涉及一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置。

背景技术

立式辊磨简称立磨，其粉磨原理是料层粉磨，即通过颗粒与颗粒之间相互 挤压来实现物料的粉磨，粉磨过程可控性好，粉磨效率高。立式辊磨粉磨单元 的现有结构原理图见图11。

现有结构的工作原理如下：新喂料及选粉机回料在重力作用下由料仓1喂 入磨盘中部，磨盘转动带动物料转动，物料在离心力的作用下由磨盘中部向磨 盘边缘运动，当物料运动至磨辊下方时，磨辊在力F的作用及挡料圈的共同作 用下挤压物料(料层)，物料被粉磨，粉磨后的物料在离心力的作用下越过挡料 圈，离开磨盘，在重力作用下落入风环，随后被风环内高速气流向上带入磨机 上部选粉机，合格成品被选粉机选走，不合格的大颗粒通过料仓同新喂料混合 后重回磨继续粉磨，直至粉磨成合格粒度要求的成品。

立式辊磨集粉磨、烘干、选粉于一体，结构紧凑、系统简单、烘干能力大， 对物料适应性强，因此广泛应用于水泥生料、熟料、工业固废、冶金渣等多种 物料的粉磨，但相比于同是“料层粉磨”的辊压机相比，最大的共性问题就是 料层的可控性差，唯一控制料层的手段就是磨盘挡料圈高度的调整。增加挡料 高度，提高料层可控性，但研磨效率降低；降低挡料高度，研磨效率增加，但 料层变薄，可控性降低、磨机振动增加；对料层粉磨原理的设备，料层可控性 直接影响磨机的稳定性和研磨效率，因此一般情况下粉磨相同物料，立式辊磨的主机电耗较辊压机高0.5～1kWh/t左右。

根据立式辊磨磨盘物料运动离散元仿真的动态计算结果分析，磨盘上物料 可以划分为A、B、C三个区域：A区物料是能全部进入磨辊下方能被碾压的物 料，B区是直接经两磨辊之间的空隙被磨盘甩出的未经磨辊碾压物料(即旁路物 料)，C区是磨辊碾压过的物料。由于A区、B区均是未被磨辊碾压过的物料， 从提高研磨效率和磨机稳定性的角度，理论上不需要B区存在，即只要是未被 碾压的物料，希望全部进入磨辊下方进行碾压，以产生更多的细粉，但实际上 磨机越大，相邻两磨辊之间的距离越大，B区越大，同一台磨机，磨盘转速越高， B区就越大。一般而言，随着设备规格的大型化，系统产量就越高，系统电耗就 越低，但立式辊磨从台时50～60t/h发展到500～600t/h规模，磨机效率并未出现 明显提升的主要原因就在于B区的旁路量的增大致使磨内无效循环量增加，抵 消了磨机大型化对磨机效率的贡献。

C区物料由于经磨辊碾压过，料层中夹杂大量细粉，从提高料层粉磨效率的 角度，理论需要C区物料中的细粉全部排出，但由于磨盘挡料圈的存在，处于 挡料圈高度以下料层中夹杂的细粉除通过磨辊转动和挤压排出部分细粉外，大 部分细粉残留在研磨区底部，根据工业生产统计数据，C区物料中≤80μm的细 粉含量达18～20％。大量的细粉残留于磨盘底部，增加料层的流动性，从而破坏 料层稳定性，一方面造成磨机振动，另一方面降低研磨效率、磨机电流下降， 导致磨机台时降低、电耗增加，同时因磨内循环负荷增大，出磨成品的颗粒级 配变窄，影响成品的质量和性能。

综上，目前立式辊磨存在共性的问题如下：

1)料层的可控性差，磨盘挡料圈高度同磨机稳定性、研磨效率存在技术冲 突；

2)相邻磨辊之间存在不能被磨辊碾压的旁路物料，且磨机越大、磨辊越小、 磨盘转速越高，旁路量越大，增加磨内无效循环，降低磨机效率；

3)挡料圈高度以下的料层中夹杂大量未被及时排出的细粉，破坏料层稳定 性，降低研磨效率，增加系统电耗。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种降低挡料圈高度，提高研磨效 率，提高产品质量的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置。

本发明是这样实现的，一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，包括磨盘、 数个磨辊，其特征在于，在每个磨辊的入料口侧安装有将磨辊挤出的物料反推 回磨辊下方的挡料机构以及安装在相邻磨辊之间的内置导流机构；其中所述挡 料机构固定连接磨机壳体，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁。上述 技术中所述挡料机构包括挡料板和安装支架，所述安装支架固定连接磨机壳体， 所述挡料板为向磨辊中心倾斜的V型挡料板，靠近磨辊侧为反射板，另一侧为 拦截板。

上述技术方案中优选的，所述V型挡料板的向心侧设有耐磨层，所述耐磨 层的耐磨面HRC≥50。

上述技术方案中优选的，所述挡料板的拦截板和反射板之间的夹角β为160 ±10°。

上述技术方案中优选的，所述支架总成采用升降式支架总成。

上述技术方案中优选的，所述升降式支架总成包括位于磨盘上方的内支撑 结构，所述内支撑结构包括两个内支架拉杆，两个内支架拉杆连接有内支架横 板，位于风环铠甲圈外侧的内支架横板连接内支架侧筋板上，内支架侧筋板焊 接在磨机壳体内壁上；在磨盘的上方内支架拉杆的端部通过锁紧螺母固定连接 挡料板；在磨机壳体外侧设有外支架，所述内支架拉杆的另一端穿过磨机壳体 并延伸出外支架的外支架面板，在外支架的外侧通过拉杆螺母将外支架固定于 磨机壳体上；所述磨机壳体上设计有穿装内支架拉杆的拉杆安装孔，所述拉杆 安装孔沿磨盘高度方向为长孔，在拉杆安装孔的外侧内支架拉杆上套装有密封 圈；在外支架内固定有内螺纹构件，所述内螺纹构件内螺装有丝杠，所述丝杠 上端沿磨盘的高度方向向上延伸，在靠近丝杠的上端部所述磨机壳体的外侧固 定设有丝杠轴承装置，在所述丝杠上端部设有高度调节动力头。

上述技术方案中优选的，所述内支架拉杆上套装有拉杆护套。

上述技术方案中优选的，内置导流机构包括支架主梁，所述支架主梁的一 端固定连接中心下料管，另一端安装有导料板基座，所述导料板基座的外侧安 装有导料板，所述导料板平行于磨辊内端面，且弧段平行于磨辊内端面外圆轮 廓；所述导料板基座、支架主梁依据导料板位置确定设计和安装位置；所述导 料板基座与支架主梁之间连接有支架副梁；在靠近中心下料管侧所述支架主梁 与中心下料管之间焊接有支架侧拉筋和/或支架上拉筋。

上述技术方案中优选的，所述支架主梁与支架副梁的夹角为35±5°；支架 主梁与支架侧拉筋的夹角为20±5°；支架主梁与支架上拉筋的夹角为30±5°。

上述技术方案中优选的，所述导料板的双面设有耐磨层；所述耐磨层的硬 度HRC≥50。

本发明的优点和积极效果，本发明相比无挡料板的工况，相邻磨辊之间旁路 的未被碾压物料量降低50％～60％，增加有效料层厚度和粉磨能力，为降低挡料 圈高度、提高研磨效率提供了重要的保障。配合磨辊压力调整，同等条件下， 相比传统立式辊磨技术，挡料板降低挡料圈高度15～20％，统计平均产量增加 10.8％，主机电耗降低13.7％。上述应用于具有挡料板的立式磨辊上，其挡料板 主要用于控制被磨辊挤出的物料，虽然通过加长拦截板的长度也能挡住一部分 未经磨辊碾压由磨盘直接甩出的物料，拦截板加长后会影响磨辊碾压后物料的 排料，尤其是细粉的排出。因此，根据TRIZ创新理论，拦截板长度同控制旁路 物料和被碾压过物料的排出就构成了物理冲突。为解决此物理冲突，通过TRIZ 创新理论求解，得到“分离”方案，即将拦截板的长度分两个部分，一部分仍 在现在位置，另一部分移至图7所示的磨盘内部的物料导流板。物料导流板同 外侧挡料板内外配合，将磨盘划分为两个区域，一是喂料区，二是排料区。喂 料区完全封死未被碾压而直接旁路的物料；排料区通过缩短拦截板的长度和降 低挡料圈两种措施，实现碾压后物料的顺利排料。采用上述技术方案，离开导 料板的物料作近似螺旋运动，直接被导流至外侧挡料板的内侧，未被碾压过的 物料完全被锁死而全部进入磨辊下方碾压，料层厚度增加、稳定性增强；同时导料板还具有将磨辊碾压后的物料强制排出磨盘进入风环的功能，改善挡料圈 以下物料中细粉富集对料层的破坏作用。在相同的挡料圈高度下，相比传统立 式辊磨技术，平均产量增加12.1％，主机电耗降低18.7％。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2中A向视图；

图4是图2中B-B剖视图；

图5是图2中C向-D向展开图；

图6是图4中E-E剖视图；

图7是内置导流机构和挡料机构安装位置示意图；

图8是图7中内置导流机构局部安装结构示意图；

图9是内置导流机构与磨辊位置结构示意图；

图10是导料板结构位置工艺参数示意图；

图11是传统立式辊磨粉磨单元结构原理图。

图中、1、磨盘；2、磨辊；3、支架总成；3-1、内支撑结构；3-10、内支架 拉杆；3-11、内支架横板；3-12、内支架筋板；3-13、拉杆护套；3-14、锁紧螺 母；4、挡料板；4-1、反射板；4-2、拦截板；5、磨机壳体；5-1、拉杆安装孔； 5-2、密封圈；6、外支架；7、拉杆螺母；8、内螺纹构件；9、丝杠；10、丝杠 轴承装置；11、高度调节动力头；12、挡料圈；13-1、支架主梁；13-2、导料板 基座；13-3导料板；13-4、耐磨层；13-5、支架副梁；13-6、支架侧拉筋；13-7、 支架上拉筋；14、中心下料管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图10，一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，包括磨盘1、 数个磨辊2，在每个磨辊的入料口侧通过安装有将磨辊挤出的物料反推回磨辊下 方的挡料机构4，以及安装在相邻磨辊之间的内置导流机构13；其中所述挡料 机构固定连接磨机壳体5，内置导流机构固定安装在中心下料管14的侧壁。

上述技术中所述挡料机构包括挡料板4和安装支架3，所述安装支架固定连 接磨机壳体，所述挡料板为向磨辊中心倾斜的V型挡料板，靠近磨辊侧为反射 板4-1，远离磨辊侧为拦截板4-2。

在上述技术方案中，优选的，所述V型挡料板的向心侧设有耐磨层，所述 耐磨层的耐磨面HRC≥50。

优选的，所述挡料板的基板厚度为12、8或6mm，对应耐磨层的厚度为12、 8、或6mm。

优选的，所述挡料板的拦截板和反射板之间的夹角β为160±10°；挡料板 的高度为200～350mm。

优选的，所述支架总成采用升降式支架总成。利于调整挡料板的上下高度。

优选的，所述升降式支架总成3包括位于磨盘上方的内支撑结构3-1，所述 内支撑结构包括两个内支架拉杆3-10，所述内支架拉杆上套装有拉杆护套3-13， 提高拉杆的使用寿命，拉杆护套的形状为V型结构；两个内支架拉杆连接有内 支架横板3-11，位于风环铠甲圈外侧的内支架横板连接内支架侧筋板3-12上， 内支架侧筋板焊接在磨机壳体内壁上，在磨盘的上方内支架拉杆的端部通过锁 紧螺母3-14固定连接挡料板4；在磨机壳体外侧设有外支架6，所述内支架拉杆 的另一端穿过磨机壳体并延伸出外支架的外支架面板6-1，在外支架6的外侧通 过拉杆螺母7将外支架固定于磨机壳体5上；所述磨机壳体上用于穿装内支架 拉杆的拉杆安装孔5-1，所述拉杆安装孔沿磨盘高度方向为长孔，在拉杆安装孔 的外侧内支架拉杆上套装有密封圈5-2；在外支架内固定有内螺纹构件8，所述 内螺纹构件内螺装有丝杠9，所述丝杠上端沿磨盘的高度方向向上延伸，在靠近 丝杠的上端部所述磨机壳体的外侧固定设有丝杠轴承装置10，在所述丝杠上端 部设有高度调节动力头11。

所述调节动力头为手轮或者便于夹持的平面夹持部，其中平面夹持部采用 如三棱头、四方或者六方结构。

上述技术方案中，所述内置导流机构13包括支架主梁13-1，所述支架主梁 的一端固定连接中心下料管14，另一端安装有导料板基座13-2，所述导料板基 座的外侧安装有导料板13-3，所述导料板13-3平行于磨辊内端面，且弧段平行 于磨辊2内端面外圆轮廓；所述导料板基座13-2、支架主梁13-1依据导料板位 置确定其设计和安装位置；所述导料板基座与支架主梁之间连接有支架副梁 13-5；在靠近中心下料管侧所述支架主梁与中心下料管之间焊接有支架侧拉筋 13-6和/或支架上拉筋13-7。

上述技术方案中优选的，所述支架主梁与支架副梁的夹角为35±5°；支架 主梁与支架侧拉筋的夹角为20±5°；支架主梁与支架上拉筋的夹角为30±5°。

上述技术方案中优选的，所述导料板的双面设有耐磨层13-4；所述耐磨层 的硬度HRC≥50。

本发明中的挡料板方案主要用于解决出现在磨辊前方被磨辊挤出的未被碾 压的物料，其结构总体上为V形折板，前后分为两段，靠近磨辊侧为反射板， 远离磨辊侧为拦截板；其中反射板为拦回段，其主要作用是利用动量反射原理 将磨辊挤出的物料反推回磨辊下方进行碾压，同等条件下料层厚度增加，磨机 稳定性改善，在磨辊压力保证的条件下碾压后产生的细粉量更多，利于提高磨 机台时；拦截板段的主要作用是拦截B区部分未经磨辊碾压直接旁路的物料， 并在磨盘转动的作用下将其输送至拦回段，随同拦回段反射板反推回物料一起 进入磨辊下方进行碾压，从而进一步提高料层厚度和细粉量，提高磨机台时。

物料运动控制实现过程如下：物料自中心下料管在重力作用下掉落至磨盘， 并跟随磨盘一起旋转，受离心力及落料冲击分散作用从磨盘中心向磨盘边缘运 动，高于挡料圈12的部分物料(约30％)直接运动至辊磨下方得到碾压，高于 挡料圈的另一部分物料(约40％)运动至挡料板末端，沿挡料板向磨辊下方运 动，并被挡料板前端V型反折板强制送至磨辊大端研磨区进行研磨，相比无挡 料板的工况，相邻磨辊之间旁路的未被碾压物料量降低50％～60％，增加有效料 层厚度和粉磨能力，为降低挡料圈高度、提高研磨效率提供了重要的保障。

在无挡料板工艺的传统立式辊磨，料层厚度主要依靠挡料圈高度来实现，因 此为提高磨机台时、改善磨机稳定性，增加挡料高度是立磨操作的通用惯例。 但如前述，增加挡料圈高度会限制磨盘底部的细粉量排出，破坏料层的稳定性， 降低研磨效率。在相同的条件下，挡料板能提高料层有效厚度，这就为降低挡 料圈高度提供了保障，确保低挡料圈高度下磨机稳定运行，使磨盘底部的细粉 更容易离开磨盘，降低磨盘细粉含量，改善料层稳定性，提高研磨效率和磨机 台时，降低粉磨电耗。根据天津某院TRM38.4生料磨工业试验磨统计数据，同 等条件下，挡料板能够使挡料圈高度降低15～20％，统计平均产量增加10.8％， 主机电耗降低13.7％。工业试验数据如表1所示。

表1 TRM38.4生料磨挡料板磨盘物料运动控制方案工业试验数据

根据表1工业试验统计数据，同等条件下，相比现有无挡料板的传统立式辊 磨技术，挡料板降低挡料圈高度降低26.6％，统计平均产量增加10.8％，主机电 耗降低13.7％，证明了挡料板在改善磨机稳定性、提高研磨效率方面的技术效果。

应用实施例，上述技术方案，应用于具有挡料板的立式磨辊上，其挡料板 主要用于控制被磨辊挤出的物料，虽然通过加长拦截板的长度也能挡住一部分 未经磨辊碾压由磨盘直接甩出的物料，但拦截板加长后会影响磨辊碾压后物料 的排料，尤其是细粉的排出。因此，根据TRIZ创新理论，拦截板的长度同控制 旁路物料和排出碾压过的物料就构成了物理冲突。为解决此物理冲突，通过TRIZ 创新理论求解，得到“分离”方案，即将拦截段的长度分两个部分，一部分仍 在现在位置，另一部分移至图7所示的磨辊内侧物料导流板。物料导流板同外 侧挡料板内外配合，将磨盘划分为两个区域，一是喂料区，二是排料区。喂料区完全封死未被碾压而直接旁路的物料；排料区通过缩短拦截段的长度和降低 挡料圈高度两种措施，实现碾压后物料的顺利排料。

物料运动控制实现过程如下：物料自中心下料管在重力作用下掉落至磨盘， 并跟随磨盘一起旋转，受离心力及落料冲击分散作用从磨盘中心向磨盘边缘运 动，待运至导料板处改变方向在旋转磨盘的带动下沿导料板运动至导料板前端 进入喂料区，然后跟随磨盘做近似螺旋运动，待运动至挡料板末端，沿挡料板 向磨辊下方运动，并被挡料板前端V型反射板强制送至磨辊大端研磨区进行研 磨。由于导料板前端同挡料板末端基本处于同一个径向位置，而离开导料板的 物料作近似螺旋运动，因此未被碾压的物料将全部被挡料板送入磨辊下方碾压， 同时导料板还具有将磨辊碾压后的物料强制排出磨盘进入风环的功能，改善挡 料圈以下物料中细粉富集对料层的破坏作用。外挡内导方案的工业试验数据如表2所示。

表2 TRM53.4生料磨外挡内导物料运动控制方案工业试验数据

根据表2TRM53.4生料磨外挡内导磨盘物料运动控制方案的工业试验数据， 相比应用前传统立式辊磨技术，采用外挡内导方案，在挡料圈高度降低35.7％的 条件下，磨机振值仍下降1.4mm/s，平均产量增加12.1％，主机电耗降低18.7％， 证明了本方案在改善磨机稳定性、提高研磨效率方面的显著技术效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，包括磨盘、数个磨辊，其特征在于，在每个磨辊的入料口侧安装有将磨辊挤出的物料反推回磨辊下方的挡料机构以及安装在相邻磨辊之间的内置导流机构；其中所述挡料机构固定连接磨机壳体，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁。

2.根据权利要求1所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述挡料机构包括挡料板和安装支架组件，所述安装支架组件固定连接磨机壳体，所述挡料板为向磨辊中心倾斜的V型挡料板，靠近磨辊侧为反射板，远离磨辊侧为拦截板。

3.根据权利要求2所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述V型挡料板的向心侧设有耐磨层，所述耐磨层的耐磨面硬度HRC≥50。

4.根据权利要求2所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述挡料板的拦截板和反射板之间的夹角β为160±10°。

5.根据权利要求2所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述安装支架组件采用升降式结构。

6.根据权利要求5所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述安装支架组件包括位于磨盘上方的内支撑结构，所述内支撑结构包括两个内支架拉杆，两个内支架拉杆连接有内支架横板，位于风环铠甲圈外侧的内支架横板连接内支架侧筋板上，内支架侧筋板焊接在磨机壳体内壁上；

在磨盘的上方内支架拉杆的端部通过锁紧螺母固定连接挡料板；在磨机壳体外侧设有外支架，所述内支架拉杆的另一端穿过磨机壳体并延伸出外支架的外支架面板，在外支架的外侧通过拉杆螺母将外支架固定于磨机壳体上；所述磨机壳体上设有用于穿装内支架拉杆的拉杆安装孔，所述拉杆安装孔沿磨盘高度方向为长孔，在拉杆安装孔的外侧内支架拉杆上套装有密封圈；在外支架内固定有内螺纹构件，所述内螺纹构件内螺装有丝杠，所述丝杠上端沿磨盘的高度方向向上延伸，在靠近丝杠的上端部所述磨机壳体的外侧固定设有丝杠轴承装置，在所述丝杠上端部设有高度调节动力头。

7.根据权利要求6所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述内支架拉杆上套装有拉杆护套。

8.根据权利要求1所述的基于立式辊磨的磨盘物料控制装置，其特征在于：所述内置导流机构包括支架主梁，所述支架主梁的一端固定连接中心下料管，另一端安装有导料板基座，所述导料板基座的外侧安装有导料板，所述导料板平行于磨辊内端面，且弧段平行于磨辊内端面外圆轮廓；所述导料板基座、支架主梁依据导料板位置确定设计和安装位置；所述导料板基座与支架主梁之间连接有支架副梁；在靠近中心下料管侧所述支架主梁与中心下料管之间焊接有支架侧拉筋和/或支架上拉筋。

9.根据权利要求8所述基于立式辊磨的内置导流机构，其特征在于：所述支架主梁与支架副梁的夹角为35±5°；支架主梁与支架侧拉筋的夹角为20±5°；支架主梁与支架上拉筋的夹角为30±5°。

10.根据权利要求8所述基于立式辊磨的内置导流机构，其特征在于：所述导料板的双面设有耐磨层；所述耐磨层的硬度HRC≥50。

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