CN114700149A - 一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，包括磨机壳体、磨盘、数个磨辊、下料锥及挡圈；每个磨辊的入料口侧挡料机构、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；在选粉机内下料锥下部出口处设置有的强制喂料机构；挡料圈的外侧安装有使挡料圈与磨盘之间形成一细粉排料间隙的挡料圈调整装置。本发明解决限制立式辊磨“料层粉磨原理”效率发挥的三个关键共性问题，主要包括立式辊磨料层可控性差、相邻磨辊之间的旁路量、挡料圈高度以下料层夹杂未及时排出的大量细粉等三个共性问题，同时提高研磨效率，磨内循环负荷低，系统用风量小、系统阻力低，从而降低风机电耗和系统电耗的目的。
Description
技术领域
本发明属于立式辊磨技术领域，尤其涉及一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统。
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目前现有结构原理图见图24。
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。
根据图25所示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，磨机电耗和效率并未出现明显降低的主要原因就在于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(见图26)，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，本发明提供了一种研磨效率的提高，磨内循环负荷低，系统用风量小、系统阻力低，从而降低风机电耗和主机电耗的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统。
本发明是这样实现的，一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，包括磨机壳体、磨盘、数个磨辊、下料锥及挡圈；其特征在于：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；在选粉机内下料锥下部出口处设置有的强制喂料机构；所述挡料圈的外侧安装有使挡料圈与磨盘之间形成一细粉排料间隙的挡料圈调整装置。
进一步优选的，所述挡料机构包括挡料板和升降式安装支架组件，所述升降式安装支架组件固定连接磨机壳体
进一步优选的，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。
进一步优选的，所述V型挡料板为复合结构，包括基板和在基板的向心侧设有耐磨层，所述耐磨层的耐磨面HRC≥50。
进一步优选的，所述挡料板的基板厚度为12或10或8或6mm，对应耐磨层的厚度为12或10或8或6mm。
进一步优选的，所述挡料板的挡料板和反射板之间的夹角β为160±10°；挡料板的高度为200～350mm。
进一步优选的，所述升降式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，内支架筋板同风环铠甲圈外侧的内支架横板连接，并紧靠于磨机壳体内壁上，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。
进一步优选的，所述内支架拉杆上套装有拉杆护套。
进一步优选的，还包括安装在相邻磨辊之间的内置导流机构，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁；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。
进一步优选的，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°。
进一步优选的，所述导料板的双面设有耐磨层；所述耐磨层的硬度HRC≥50。
进一步优选的，所述强制喂料机构包括焊接在选粉机内锥体下部出口处的导料锥，选粉机内锥体出口为封闭结构；在相邻磨辊之间的选粉机内锥体底部靠近导料锥位置设有下料口；并在下料口位置焊接强制喂料管，所述强制喂料管包括竖直段和折弯段；其中折弯段的下端为出料端，强制喂料管的出料端连接强制喂料箱；强制喂料箱前端同磨辊前段弧形密封配合。
进一步优选的，所述强制喂料箱包括喂料箱上顶板、设置在喂料箱上顶板内的喂料箱外侧导板以及喂料箱内侧导板。
进一步优选的，所述导料锥母线同水平线的夹角为50～60°。
进一步优选的，在导料锥中下部对应选粉机内锥体位置，ω角度位置开孔引出强制喂料管，并控制其同竖直夹角θ，强制喂料管下降至磨辊小端面圆心所在高度位置时，按同竖直夹角ψ折向喂料箱中部：其中，ω＝45±5°，θ＝30～40°，ψ＝30～40°。
进一步优选的，所述强制喂料箱、强制喂料管通过固定拉杆连接磨机壳体。
进一步优选的，所述喂料箱外侧导板和喂料箱内侧导板向内的耐磨工作面上设有硬度HRC≥50的耐磨板。
进一步优选的，所述强制喂料管迎风面焊接“V”型耐磨护套。
进一步优选的，所述强制喂料管与喂料箱采用法兰连接；强制喂料管采用分段式，各段强制喂料管之间采用法兰连接。
进一步优选的，所述挡料圈调整装置为内置式挡料圈调整装置，该内置式挡料圈调整装置安装在磨机中壳体内；包括沿径向方向焊接在挡料圈的外壁的挡料圈支座，在挡料圈支座的上方设有数个高度调垫板，所述高度调垫板和挡料圈支座通过紧固件固定安装在径向支架上，所述径向支架的外端部焊接在磨机中壳体的内壁上。
进一步优选的，所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
进一步优选的，所述径向支架的上表面和磨机中壳体的内壁上焊接有筋板。
进一步优选的，所述挡料圈由数个挡料圈本体连接而成，相邻挡料圈本体连接端设有相互配合的上剖分法兰和下剖分法兰，相互配合的上剖分法兰和下剖分法兰通过紧固件连接。
进一步优选的，在上法兰上所述紧固件上安装耐磨防护套。
进一步优选的，所述挡料圈调整装置为外置式挡料圈调整装置，该外置式挡料圈调整装置安装在磨机中壳体外，包括沿径向方向焊接在挡料圈的外壁的挡料圈支座，所述挡料圈支座通过紧固件固定安装在径向支架上，在靠近磨机中壳体侧所述径向支架的上表面焊接径向支架上筋板，在对应径向支架上筋板位置所述磨机中壳体上设有滑槽，径向支架上筋板的外边缘伸出滑槽，在磨机中壳体的外侧安装有带动径向支架上筋板、径向支架和挡料圈整体上下运动的高度调节机构。
进一步优选的，在磨机中壳体内侧所述径向支架的下表面焊接有径向支架下筋板；径向支架上筋板和径向支架下筋板与磨机中壳体的内壁贴合。
进一步优选的，所述径向支架上筋板为L型结构；L型结构的径向支架上筋板的水平段伸出滑槽上。
进一步优选的，所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
进一步优选的，所述高度调节机构包括固定安装在磨机中壳体的外壁滑槽的底部的筋板底座，径向支架上筋板伸出磨机中壳体的部分下端部焊接在筋板底座上；在筋板底座的下方磨机中壳体的外壁焊接有调整底座，所述筋板底座和调整底座之间设有相互配合的两个楔形调整块；分别为相对于筋板底座水平静止的上楔块和可以水平移动的下楔块；上述上楔块和下楔块以及筋板底座和调整底座上穿装有紧固螺栓组件，且所述下楔块沿水平方向设有数个紧固螺栓组件安装孔。
进一步优选的，所述调整底座的下方所述磨机中壳体的外壁焊接有筋板。
进一步优选的，所述径向支架上筋板紧靠磨机中壳体外壁位置和筋板底座粘接有密封盖板。
本发明具有的优点和技术效果：采用上述技术方案，本发明解决限制立式辊磨“料层粉磨原理”效率发挥的三个关键共性问题，主要包括立式辊磨料层可控性差、相邻磨辊之间的旁路量、挡料圈高度以下料层夹杂未及时排出的大量细粉等三个共性问题。通过本发明的技术方案，粉磨相同的物料，立式辊磨主机效率接近辊压机的主机效率，同时充分利用立式辊磨相比于辊压机易于大型化的优势，达到或超过辊压机的效率；此外，由于研磨效率的提高，磨内循环负荷低，系统用风量小、系统阻力低，从而降低风机电耗和系统电耗的目的。本发明的预期效果如下：
1)立式辊磨主机电耗降低10～25％，系统电耗降低15～25％；
2)磨机稳定性得到明显提高，磨机振动值下降20～30％，振幅下降30～50％；
3)成品颗粒级配变宽，颗粒分布n值降低8～12％，改善成品的质量和性能。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是本发明图1的俯视图；
图2a是图2中I部放大图；
图2b是挡料板结构示意图；
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4中E-E剖视图；
图6是内置导流机构位置结构图；
图7是图6中II局部放大图；
图8是内置导流机构结构示意图；
图9是图8中III局部放大图；
图10是强制喂料机构安装结构示意图；
图11是图10的俯视图；
图12是图11中IV局部放大图；
图13是图12中J向视图；
图14是图12中K-K剖视图；
图15是内置式挡料圈调整装置安装结构示意图；
图16是内置式挡料圈调整装置结构示意图；
图17是图15的俯视图；
图18是图17中V部局部放大图；
图19是图18中M向结构示意图；
图20是图19的俯视图；
图21是外置式挡料圈调整装置结构示意图；
图22是图21中L向结构示意图；
图23是图21的俯视图；
图24是现有技术结构示意图；
图25是离散元仿真计算立式辊磨磨盘物料运动图；
图26是离散元仿真计算立式辊磨颗粒破碎磨盘物料分布。
图中、10、磨机壳体；20、磨盘；30、磨辊；40、下料锥；
50、挡料机构；51、挡料板；511、反射板；512、拦截板；52、升降式安装支架组件；5210、内支撑结构；5211、内支架拉杆；5212、第一内支架横板；5213、第二内支架横板；5214、风环铠甲圈；5215、外支架；5216、外支架面板；5217、拉杆螺母；5218、密封圈；5219、内螺纹构件；5220、丝杠；5221、丝杠轴承装置；5222、动力头；5223、内支架侧筋板；5224、拉杆护套；
60、内置导流机构；601、支架主梁；602、导料板基座；603、导料板；604、支架副梁；605、支架侧拉筋；606、支架上拉筋；
70、中心下料管；
80、强制喂料机构；801、导料锥；802、强制喂料管；803、强制喂料箱；8031、喂料箱上顶板；8032、喂料箱外侧导板；8033、喂料箱内侧导板；8034、固定拉杆；8035、耐磨护套；
90、挡料圈调整装置；910、挡料圈支座；911、高度调垫板；912、径向支架；913、斜支架；914、筋板；915、紧固件；916、径向支架上筋板；917、高度调节机构；9171、筋板底座；9172、调整底座；9173、上楔块；9174、下楔块；9175、紧固螺栓组件；9176、筋板；9177、密封盖板；9178、紧固螺栓组件安装孔；918、径向支架下筋板；
100、挡圈；1001、挡料圈本体；1002、上剖分法兰；1003、下剖分法兰；1004、紧固件；1005、耐磨防护套。
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23，一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，包括磨机壳体10、磨盘20、数个磨辊30、下料锥40及挡料机构50；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50，用于解决出现在磨辊前方被磨辊挤出的未被碾压的物料；安装在相邻磨辊之间的内置导流机构60；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70的侧壁；挡料机构一方面主要用于控制被磨辊挤出的物料，另一方面在设计过程中采用通过加长挡料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旁路物料，但挡料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，挡料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，即将挡料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6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；排料区通过缩短挡料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。
在选粉机下料锥下部出口处设置有的强制喂料机构80；采用强制喂料，取消传统立式辊的中心下料管，将中心喂料管根据磨辊的个数，均分直接喂入每个磨辊的前方，并通过强制喂料箱直接喂入每个磨辊下方进行碾压破碎，彻底解决相邻磨辊之间的物料旁路问题，显著提高了研磨效率和磨机台时。
所述挡料圈的外侧安装有使挡料圈与磨盘之间形成一细粉排料间隙的挡料圈调整装置90，形成悬浮式挡料圈结构设计，该挡料圈结构设计实现将挡料圈同磨盘在空间上进行分离，原本跟随磨盘一起转动的挡料圈变为悬浮于磨盘上方，由焊接于磨机中壳体的支架静态支撑，并挡料圈同磨盘之间形成一细粉排料间隙，进而可以实现细粉的外排。如前述，由于挡料圈下层的物料中细粉含量更高，因此，相比挡料板等其它技术方案，悬浮挡料圈方案能彻底解决挡料圈高度以下料层中夹杂的细粉破坏料层稳定性的问题，对于提高水泥立式辊磨、矿渣立式辊磨、钢渣立式辊磨、机制砂立式辊磨的稳定性和研磨效率具有重要意义，此外也能彻底解决矿渣立式辊磨、钢渣立式辊磨的磨盘物料中铁富积问题；具体优选挡料圈采用内置式挡料圈调整装置或外置式挡料圈调整装置实现挡料圈的悬浮。
为验证本发明的技术效果，本发明采用试验研究、EDEM理论计算等多种方法进行了验证，在确保磨机稳定的条件下，挡料圈高度降低25～50％，产量提升10％～20％，主机电耗降低13～25％。
具体采用如下优选技术方案：
优选的，所述挡料机构50包括挡料板51和升降式安装支架组件52，所述升降式安装支架组件固定连接磨机壳体10。
优选的，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511，另一侧为拦截板512。
优选的，所述V型挡料板为复合结构，包括基板和在基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或10或8或6mm，对应耐磨层的厚度为12或10或8或6mm。
优选的，所述挡料板的挡料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，所述升降式安装支架组件52包括位于磨盘上方的内支撑结构5210，所述内支撑结构包括两个内支架拉杆5211，两个内支架拉杆连接有内支架横板，分别是位于风环铠甲圈5214内侧的第一内支架横板5212和外侧的第二内支架横板5213，在磨盘的上方内支架拉杆5211的端部通过锁紧螺母固定连接挡料板51；在磨机壳体外侧设有外支架5215，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5216，在外支架的外侧通过拉杆螺母5217将外支架固定于磨机壳体上；所述磨机壳体上用于穿装内支架拉杆的拉杆安装孔101，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5218；在外支架内固定有内螺纹构件5219，所述内螺纹构件内螺装有丝杠5220，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5221，在所述丝杠上端部设有高度调节动力头5222。
在风环铠甲圈5214外侧的第二内支架横板5213的下方连接内支架侧筋板5223，内支架侧筋板焊接在磨机壳体内壁上，用于整体支撑内支架拉杆。
优选的，所述内支架拉杆上套装有拉杆护套5224。
本发明中的挡料板方案主要用于解决图25中出现在磨辊前方被磨辊挤出的未被碾压的物料，其挡料板结构总体上为V形折板，前后分为两段，分别为靠近磨辊侧为反射板、运离磨辊侧的拦截板；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；挡料板段的主要作用是拦截图25中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时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，受力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100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，挡料板能有效提高料层厚度，这就为降低挡料圈度高提供了保障，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。
表1TRM38.4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％，证明了挡料板实施后磨盘物料运动控制在提高磨机稳定性、提高研磨效率的技术效果。
优选的，还包括安装在相邻磨辊之间的内置导流机构60，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁；所述内置导流机构60包括支架主梁601，所述支架主梁的一端固定连接中心下料管70，另一端安装有导料板基座602，所述导料板基座的外侧安装有导料板603，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604；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605和/或支架上拉筋606。
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°。
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。
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型反折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，改善扫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2TRM53.4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。
优选的，所述强制喂料机构80包括焊接在选粉机内锥体下部出口处的导料锥801，选粉机内锥体出口为封闭结构；在相邻磨辊之间的选粉机内锥体底部靠近导料锥位置设有下料口；并在下料口位置焊接强制喂料管802，所述强制喂料管包括竖直段和折弯段；其中折弯段的下端为出料端，强制喂料管的出料端连接强制喂料箱803；强制喂料箱前端同磨辊前段弧形密封配合。
优选的，所述强制喂料箱包括喂料箱上顶板8031、设置在喂料箱上顶板内的喂料箱外侧导板8032以及喂料箱内侧导板8033。
优选的，所述导料锥母线同水平线的夹角为50～60°。
优选的，在导料锥中下部对应选粉机内锥体位置，ω角度位置开孔引出强制喂料管，并控制其同竖直夹角θ，强制喂料管下降至磨辊小端面圆心所在高度位置时，按同竖直夹角ψ折向喂料箱中部：其中，ω＝45±5°，θ＝30～40°，ψ＝30～40°。
优选的，所述强制喂料箱、强制喂料管通过固定拉杆8034连接磨机壳体。
优选的，所述喂料箱外侧导板和喂料箱内侧导板向内的耐磨工作面上设有硬度HRC≥50的耐磨板。
优选的，所述强制喂料管迎风面焊接“V”型耐磨护套8035。
优选的，所述强制喂料管与喂料箱采用法兰连接；强制喂料管采用分段式，各段强制喂料管之间采用法兰连接。
为验证强制喂料方案的技术效果，天津院以某TRM5.6的试验磨为原型，采用天津院开发的颗粒破碎离散元仿真计算平台进行了理论研究。在其它工况相同的条件下，分别模拟计算了30mm、25mm、20mm、15mm四种挡料圈高度的工况计算，然后提取磨盘扭矩和离开磨盘物料中粒径≤50μm的颗粒产量，然后计算磨机理论台时和主机电耗，如表3所示。根据表1仿真计算数据，相比传统立式辊磨技术，不同挡料圈高度下的理论计算数据平均产量增加20.1％，主机电耗降低21.4％，证明了强制喂料方案控制磨盘物料运动在提高磨机台时、降低主机电耗方面的显著技术优势。
表3TRM5.6试验磨强制喂料方案EDEM理论计算数据
优选的，所述挡料圈调整装置90为内置式调整装置，该内置式调整装置安装在磨机中壳体内；包括沿径向方向焊接在挡料圈100的外壁的挡料圈支座910，在挡料圈支座的上下设有数个高度调垫板911，所述高度调垫板和挡料圈支座通过紧固件915固定安装在径向支架912上，所述径向支架的外端部焊接在磨机中壳体10的内壁上。
优选的，所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架913，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
优选的，所述径向支架的上表面和磨机中壳体的内壁上焊接有筋板914。
优选的，所述挡料圈100由数个挡料圈本体1001连接而成，相邻挡料圈本体连接端设有相互配合的上剖分法兰1002和下剖分法兰1003，相互配合的上剖分法兰和下剖分法兰通过紧固件1004连接。
优选的，在上法兰上所述紧固件上安装耐磨防护套1005。
优选的，所述挡料圈调整装置为外置式调整装置，该外置式调整装置安装在磨机中壳体外，包括沿径向方向焊接在挡料圈的外壁的挡料圈支座910，所述挡料圈支座通过紧固件固定安装在径向支架912上，在靠近磨机中壳体侧所述径向支架的上表面焊接径向支架上筋板916，在对应径向支架上筋板位置所述磨机中壳体上设有滑槽102，径向支架上筋板的外边缘伸出滑槽，在磨机中壳体的外侧安装有带动径向支架上筋板、径向支架和挡料圈整体上下运动的高度调节机构917。
优选的，在磨机中壳体内侧所述径向支架的下表面焊接有径向支架下筋板918；径向支架上筋板和径向支架下筋板与磨机中壳体的内壁贴合。
优选的，所述径向支架上筋板为L型结构；L型结构的径向支架上筋板的水平段伸出滑槽。
优选的，所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架913，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
优选的，所述高度调节机构917包括固定安装在磨机中壳体的外壁滑槽的底部的筋板底座9171，径向支架上筋板916伸出磨机中壳体的部分下端部焊接在筋板底座上；在筋板底座的下方磨机中壳体的外壁焊接有调整底座9172，所述筋板底座和调整底座之间设有相互配合的两个楔形调整块；分别为相对于筋板底座水平静止的上楔块9173和可以水平移动的下楔块9174；上述上楔块和下楔块以及筋板底座和调整底座上穿装有紧固螺栓组件9175，且所述下楔块沿水平方向设有数个紧固螺栓组件安装孔9178。
优选的，所述调整底座9172的下方所述磨机中壳体的外壁焊接有筋板9176。
优选的，所述径向支架上筋板916紧靠磨机中壳体外壁位置和筋板底座9171粘接有密封盖板9177。
悬浮挡料圈方案主要用以解决传统挡料圈存在的挡料圈高度以下料层中夹杂细粉对料层的破坏作用，对于相邻磨辊之间的旁路物料问题仍需要通过加高挡料圈高度或者使用挡料板等方案来解决。据此，为验证悬浮挡料技术效果，以天津某院TRM5.6试验磨模型，采用EDEM颗粒破碎仿真计算平台，模拟计算悬浮挡料圈在不同挡料圈高度和距离磨盘不同间隙条件下的技术效果，详见表4。
根据表4EDEM计算数据，悬浮挡料圈自身高度及距离磨盘的间隙对磨机的台时和主机电耗均有明显影响，相比传统挡料圈技术，最直接的技术优势就是磨盘扭矩下降、磨机台时增加，悬浮挡料圈距离磨盘合宜的间隙10mm。根据模拟计算所有工况计算数据统计平均，同等条件下，相比传统挡料圈技术，磨机台时增加18.9％，主机电耗降低23.7％。
表4TRM5.6试验磨悬浮挡料圈方案EDEM理论计算数据
综上所述，本发明解决了限制立式辊磨“料层粉磨原理”效率发挥的三个关键共性问题，主要包括立式辊磨料层可控性差、相邻磨辊之间的旁路量、挡料圈高度以下料层夹杂未及时排出的大量细粉等三个共性问题。通过本发明的技术方案，粉磨相同的物料，立式辊磨主机效率接近辊压机的主机效率，同时充分利用立式辊磨相比于辊压机易于大型化的优势，达到或超过辊压机的效率；此外，由于研磨效率的提高，磨内循环负荷低，系统用风量小、系统阻力低，从而降低风机电耗和系统电耗的目的。
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 (31)
1.一种立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，包括磨机壳体、磨盘、数个磨辊、下料锥及挡圈；其特征在于：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；其中所述挡料机构固定连接磨机壳体；在选粉机内下料锥下部出口处设置有的强制喂料机构；所述挡料圈的外侧安装有使挡料圈与磨盘之间形成一细粉排料间隙的挡料圈调整装置。
2.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述挡料机构包括挡料板和升降式安装支架组件，所述升降式安装支架组件固定连接磨机壳体。
3.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：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。
4.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述V型挡料板为复合结构，包括基板和在基板的向心侧设有耐磨层，所述耐磨层的耐磨面HRC≥50。
5.根据权利要求4所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于，所述挡料板的基板厚度为12或10或8或6mm，对应耐磨层的厚度为12或10或8或6mm。
6.根据权利要求3所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述挡料板的挡料板和反射板之间的夹角β为160±10°；挡料板的高度为200～350mm。
7.根据权利要求2所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述升降式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，内支架筋板同风环铠甲圈外侧的内支架横板连接，并紧靠于磨机壳体内壁上，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。
8.根据权利要求7所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述内支架拉杆上套装有拉杆护套。
9.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：还包括安装在相邻磨辊之间的内置导流机构，内置导流机构固定安装在中心下料管的侧壁；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。
10.根据权利要求9的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，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°。
11.根据权利要求9的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，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。
12.根据权利要求1的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述强制喂料机构包括焊接在选粉机内锥体下部出口处的导料锥，选粉机内锥体出口为封闭结构；在相邻磨辊之间的选粉机内锥体底部靠近导料锥位置设有下料口；并在下料口位置焊接强制喂料管，所述强制喂料管包括竖直段和折弯段；其中折弯段的下端为出料端，强制喂料管的出料端连接强制喂料箱；强制喂料箱前端同磨辊前段弧形密封配合。
13.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述强制喂料箱包括喂料箱上顶板、设置在喂料箱上顶板内的喂料箱外侧导板以及喂料箱内侧导板。
14.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述导料锥母线同水平线的夹角为50～60°。
15.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：在导料锥中下部对应选粉机内锥体位置，ω角度位置开孔引出强制喂料管，并控制其同竖直夹角θ，强制喂料管下降至磨辊小端面圆心所在高度位置时，按同竖直夹角ψ折向喂料箱中部：其中，ω＝45±5°，θ＝30～40°，ψ＝30～40°。
16.根据权利要求13所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述强制喂料箱、强制喂料管通过固定拉杆连接磨机壳体。
17.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述喂料箱外侧导板和喂料箱内侧导板向内的耐磨工作面上设有硬度HRC≥50的耐磨板。
18.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述强制喂料管迎风面焊接“V”型耐磨护套。
19.根据权利要求12所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述强制喂料管与喂料箱采用法兰连接；强制喂料管采用分段式，各段强制喂料管之间采用法兰连接。
20.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述挡料圈调整装置为内置式挡料圈调整装置，该内置式挡料圈调整装置安装在磨机中壳体内；包括沿径向方向焊接在挡料圈的外壁的挡料圈支座，在挡料圈支座的上下设有数个高度调垫板，所述高度调垫板和挡料圈支座通过紧固件固定安装在径向支架上，所述径向支架的外端部焊接在磨机中壳体的内壁上。
21.根据权利要求20所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
22.根据权利要求20所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述径向支架的上表面和磨机中壳体的内壁上焊接有筋板。
23.根据权利要求20所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述挡料圈由数个挡料圈本体连接而成，相邻挡料圈本体连接端设有相互配合的上剖分法兰和下剖分法兰，相互配合的上剖分法兰和下剖分法兰通过紧固件连接。
24.根据权利要求20所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：在上法兰上所述紧固件上安装耐磨防护套。
25.根据权利要求1所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述挡料圈调整装置为外置式挡料圈调整装置，该外置式挡料圈调整装置安装在磨机中壳体外，包括沿径向方向焊接在挡料圈的外壁的挡料圈支座，所述挡料圈支座通过紧固件固定安装在径向支架上，在靠近磨机中壳体侧所述径向支架的上表面焊接径向支架上筋板，在对应径向支架上筋板位置所述磨机中壳体上设有滑槽，径向支架上筋板的外边缘伸出滑槽，在磨机中壳体的外侧安装有带动径向支架上筋板、径向支架和挡料圈整体上下运动的高度调节机构。
26.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：在磨机中壳体内侧所述径向支架的下表面焊接有径向支架下筋板；径向支架上筋板和径向支架下筋板与磨机中壳体的内壁贴合。
27.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述径向支架上筋板为L型结构；L型结构的径向支架上筋板的水平段伸出滑槽。
28.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述径向支架的一侧或两侧设有斜支架，所述斜支架一端焊接在径向支架的侧壁上，斜支架的另一端焊接磨机中壳体的内壁上。
29.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述高度调节机构包括固定安装在磨机中壳体的外壁滑槽的底部的筋板底座，径向支架上筋板伸出磨机中壳体的部分下端部焊接在筋板底座上；在筋板底座的下方磨机中壳体的外壁焊接有调整底座，所述筋板底座和调整底座之间设有相互配合的两个楔形调整块；分别为相对于筋板底座水平静止的上楔块和可以水平移动的下楔块；上述上楔块和下楔块以及筋板底座和调整底座上穿装有紧固螺栓组件，且所述下楔块沿水平方向设有数个紧固螺栓组件安装孔。
30.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述调整底座的下方所述磨机中壳体的外壁焊接有筋板。
31.根据权利要求25所述的立式辊磨的磨盘物料运动控制系统，其特征在于：所述径向支架上筋板紧靠磨机中壳体外壁位置和筋板底座粘接有密封盖板。
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