水泥輥壓機(jī)、球磨機(jī)與立磨的粉磨原理分析、市場(chǎng)占比及發(fā)展趨勢(shì)
在我國(guó)經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)下，社會(huì)固定資產(chǎn)投資、房地產(chǎn)投資增速明顯放緩，供給端受能耗、環(huán)保、質(zhì)量、安全等國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家、用戶的需求開始從重“量”向提“質(zhì)”和降“能”的理性轉(zhuǎn)移，將帶來(lái)更多的技術(shù)創(chuàng)新方面的投入和爆發(fā)。
水泥為高能耗產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的能量，水泥粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)過(guò)程中總電耗的三分之一。隨著國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排要求的日趨嚴(yán)格，水泥粉磨系統(tǒng)將是實(shí)施節(jié)能降耗重要環(huán)節(jié)。
立磨作為一種高效節(jié)能粉磨裝備，因其優(yōu)異的性能，是節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的首選粉磨裝備。目前，水泥立磨終粉磨技術(shù)已經(jīng)高度成熟，運(yùn)行結(jié)果充分證明了該技術(shù)具有顯著的節(jié)能效果和優(yōu)良的產(chǎn)品性能。水泥立磨終作為理想的水泥粉磨裝備必將快速取代球磨技術(shù)，成為水泥粉磨工藝的主力軍。
隨著水泥立磨終粉磨技術(shù)的進(jìn)步，水泥立磨系統(tǒng)在性能指標(biāo)、投資費(fèi)用、可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)率以及對(duì)其水泥性能靈活方便的調(diào)控等諸多方面均有不斷的改進(jìn)和逐漸完善。表現(xiàn)出其高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的歡迎，市場(chǎng)占有率逐年上升。
?國(guó)際新建水泥粉磨市場(chǎng)：高長(zhǎng)明在《國(guó)內(nèi)外水泥立磨的應(yīng)用歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展》中的數(shù)據(jù)，世界（除中國(guó)大陸外）新建水泥項(xiàng)目水泥粉磨系統(tǒng)中立磨的選用率，由2000年的15%提升到了2005年的45%。到2015年水泥立磨的選用率繼續(xù)上達(dá)到70%。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年達(dá)到了85%，預(yù)計(jì)2025年達(dá)到90%以上。
?國(guó)際存量水泥粉磨項(xiàng)目：據(jù)德國(guó)溫斯頓（OneStone）咨詢公司的報(bào)告，2015年全球（除中國(guó)大陸外），投入生產(chǎn)的約有2610臺(tái)套水泥粉磨系統(tǒng)，其中共有水泥立磨538臺(tái)，約占當(dāng)年水泥總產(chǎn)量的23%（4.14億噸）。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2022年水泥立磨的占有率達(dá)到34%。預(yù)計(jì)2025年達(dá)到40%以上（得益于落后產(chǎn)能的淘汰及新建產(chǎn)能占比的增加）。
?國(guó)內(nèi)存量市場(chǎng)占比：據(jù)業(yè)內(nèi)消息《2019年水泥行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整報(bào)告》，截至2019年全國(guó)用于生產(chǎn)通用水泥的水泥廠1047家企業(yè)、有2570臺(tái)（套）水泥粉磨設(shè)備，用于生產(chǎn)通用水泥的獨(dú)立粉磨站有2188家、2960臺(tái)（套）水泥粉磨設(shè)備，合計(jì)生產(chǎn)通用水泥的企業(yè)有3235家企業(yè)、粉磨設(shè)備5530臺(tái)（套）；與2018年相比增加68臺(tái)，主要是有些企業(yè)將水泥窯淘汰后改為獨(dú)立粉磨站所致。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年全國(guó)有59家企業(yè)使用水泥立磨，共計(jì)96臺(tái)，其中金隅冀東水泥25臺(tái)、華新水泥26臺(tái)，兩家企業(yè)水泥立磨合計(jì)數(shù)占全國(guó)水泥立磨總數(shù)近五成（達(dá)到53.13%）。水泥立磨終粉磨系統(tǒng)數(shù)量占全部粉磨設(shè)備的1.74%。其中，冀東裝備工程股份有公司水泥立磨在內(nèi)外部市場(chǎng)貢獻(xiàn)了37臺(tái)，占國(guó)內(nèi)水泥立磨市場(chǎng)的38.54%，在水泥立磨終粉磨磨上，已取得了絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
在我國(guó)“新常態(tài)”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)和“雙碳”戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，水泥粉磨作為傳統(tǒng)的高能耗行業(yè)，各水泥企業(yè)面臨著越來(lái)越大的節(jié)能減排壓力。水泥立磨終粉磨系統(tǒng)具有高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、性能可靠的技術(shù)特性，水泥立磨將會(huì)在我國(guó)水泥工業(yè)的技術(shù)升級(jí)中得到更廣泛的推廣應(yīng)用。
水泥立磨終粉磨的粉磨原理：碾壓和磋磨粉磨。
立磨是通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磨輥和磨盤裝置來(lái)粉磨物料的，粉磨過(guò)程是物料被旋轉(zhuǎn)的磨盤離心力的作用下進(jìn)入磨輥和磨盤之間，受到擠壓作用并被破碎。與此同時(shí)，在重載荷下的單一顆粒將進(jìn)行空間位置重排，產(chǎn)生的碾壓和磋磨作用將進(jìn)一步提高粉磨效果（磨輥的碾壓使物料進(jìn)行破碎和粉磨；磨盤的旋轉(zhuǎn)磋磨過(guò)程使物料的顆粒圓度系數(shù)增加，整體呈橢圓形）。增加細(xì)粉顆粒含量和物料顆粒的圓度，磨輥與磨盤之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也有助于這一作用。?立磨終粉磨的“磋磨”作用使水泥顆粒成橢圓形，圓度系數(shù)較高，優(yōu)于水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)（成片狀）。這也是立磨終粉磨的產(chǎn)品顆粒級(jí)配符合商砼要求的根本原因。
在離心力的作用下向磨盤邊緣移動(dòng)并受到磨輥的碾壓，粉碎后的物料從磨盤邊緣溢出，同時(shí)被來(lái)自噴嘴環(huán)（風(fēng)環(huán)）高速向上的氣流帶至與立磨一體的高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離器分選后返回到磨盤上，重新粉磨（磨內(nèi)循環(huán)）；合格的產(chǎn)品則隨氣流出磨，在收塵器的過(guò)濾作用下收集下來(lái)。沒(méi)有被氣流帶起的粗顆粒物料從風(fēng)環(huán)處沉落，經(jīng)外循環(huán)的斗提機(jī)喂入磨內(nèi)再次粉磨。
由于立磨粉磨過(guò)程的碾壓和磋磨，產(chǎn)品的粒度分布較為合理，且多為橢圓狀的顆粒，能夠充分滿足商砼對(duì)產(chǎn)品性能的要求。同時(shí)，立磨自帶高效選粉機(jī)，可實(shí)現(xiàn)“即磨即選”的目的，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)粉磨現(xiàn)象，在節(jié)省能耗的同時(shí)可有效降低水泥產(chǎn)品的溫度，可有效避免因水泥溫度增高導(dǎo)致的需水量增加、“假凝”“快凝”、混凝土結(jié)構(gòu)物開裂等不良現(xiàn)象。
球磨機(jī)粉磨原理：鋼球在磨內(nèi)是靠沖擊和摩擦粉磨
球磨機(jī)工作時(shí)，圓形筒體進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面摩擦力的作用下，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。這種研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動(dòng)是周而復(fù)始的。
在磨機(jī)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，研磨體還產(chǎn)生滑動(dòng)和滾動(dòng)，在研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)、出料端的料面差、研磨體下落時(shí)沖擊物料產(chǎn)生軸向推力、磨內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)均能幫助物料流動(dòng)。物料由進(jìn)料端緩慢地流向出料端，完成粉磨作業(yè)。
由于球磨在粉磨過(guò)程中筒體的旋轉(zhuǎn)，研磨體周而復(fù)始的拋射、沖擊和摩擦粉磨物料，粉磨出的物料顆粒級(jí)配和圓度系數(shù)較高，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生研磨體的自身的相互作用，這個(gè)作用過(guò)程會(huì)產(chǎn)生能量損失、物料過(guò)粉磨、溫度升高、噪音升高等問(wèn)題。這也是球磨機(jī)能耗較高、水泥溫度高、噪音大的根本原因。
輥壓機(jī)粉磨原理為：擠壓料餅粉磨。
輥壓機(jī)是料床粉磨原理設(shè)計(jì)而成，其主要特征是：高壓、滿速、滿料、料床粉碎。輥壓機(jī)由兩個(gè)相向同步轉(zhuǎn)動(dòng)的擠壓輥組成，其粉磨過(guò)程是在兩磨輥的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，物料被帶入兩輥之間，首先是較大的顆粒被擠壓粉碎，隨著物料向下移動(dòng)，受壓愈大，料層密度不斷增大，較小顆粒也得到粉碎，直至兩輥間的最窄處。變成密實(shí)的料餅從機(jī)下排出。輥壓機(jī)因其“擠壓粉碎”的原理，導(dǎo)致其排出的物料產(chǎn)生“料餅”不易分散，影響后續(xù)選粉機(jī)的選粉效率，在其粉磨過(guò)程中需要配合“打散機(jī)或V型選粉機(jī)”來(lái)把物料進(jìn)行分散。
立磨和輥壓機(jī)的粉磨過(guò)程有以下幾個(gè)區(qū)別：
1．輥壓機(jī)對(duì)物料施加的壓力主要為正壓力，立磨除施加正壓力外，還伴隨有磋磨作用，這不僅可增加細(xì)顆粒含量，還可以改善顆粒級(jí)配和圓度系數(shù)，而輥壓機(jī)只有擠壓力，顆粒形狀成片狀，圓度系數(shù)較低，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量增加，降低水泥強(qiáng)度并影響水泥的其他性能，這也是輥壓機(jī)終粉磨水泥不能推廣的最根本原因；
2．立磨對(duì)物料擠壓進(jìn)行了雙向限制，而輥壓機(jī)則采用三向限制(磨輥兩側(cè)裝有擋板和料壓)，而且擠壓力相對(duì)較高。因此輥壓機(jī)粉磨能量利用率相對(duì)較高；
3．在立磨系統(tǒng)中物料可在磨盤上多次受壓，并可通過(guò)內(nèi)部循環(huán)重新回落到磨盤上粉磨，直至顆粒粉磨成水泥成品被選粉機(jī)分選，分選后由袋式收塵器收集；而輥壓機(jī)中物料僅通過(guò)磨輥擠壓一次。產(chǎn)品的細(xì)粉顆粒含量較低，大多集中在20～70?μm間，顆粒圓度系數(shù)一般小于50%，水泥水化表現(xiàn)出凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，需水量大及強(qiáng)度低等特性。因此輥壓機(jī)需要通過(guò)外部提升機(jī)進(jìn)行多次循環(huán)粉磨，達(dá)到一定細(xì)度后與球磨機(jī)相配合來(lái)矯正顆粒圓度系數(shù)，俗稱“整形”。?
1．立磨采用料床碾壓和磋磨原理粉磨物料，粒度分布和圓度系數(shù)較為合理，能耗低，粉磨系統(tǒng)的電耗比輥壓機(jī)+球磨組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)低10%~20%；
2．立磨粉磨本體配有高效選粉機(jī)，采用“即磨即選”的形式，沒(méi)有過(guò)粉磨、水泥溫度高的現(xiàn)象；
3．立磨可實(shí)現(xiàn)“無(wú)球化”粉磨過(guò)程，在工作中沒(méi)有鋼球相互碰撞、撞擊襯板的金屬撞擊，因此噪音小，比球磨機(jī)低20~25dB；
4．立磨外循環(huán)的物料比較松散，而輥壓機(jī)擠壓料餅需要配套打散設(shè)備進(jìn)行兩次分選。
由此可見，先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的的水泥立磨終粉磨系統(tǒng)必將會(huì)取代傳統(tǒng)的球磨系統(tǒng)，成為水泥粉磨的主力軍，為實(shí)現(xiàn)水泥粉磨節(jié)能降耗做出巨大的貢獻(xiàn)。
目前，水泥立磨終粉磨裝備已經(jīng)得到長(zhǎng)足發(fā)展，不斷增加技術(shù)積累，提升裝備的適應(yīng)性和可靠性，脫離同質(zhì)化的同時(shí)，向以質(zhì)量提高增效代替數(shù)量增長(zhǎng)增效的國(guó)際化經(jīng)營(yíng)方向發(fā)展，全面提升高端水泥制造工藝水平，全面提高經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益。集約型、環(huán)保型的綠色水泥制造是水泥立磨的必然發(fā)展趨勢(shì)。
?國(guó)內(nèi)水泥專家的觀點(diǎn)：2009年4月中國(guó)水泥網(wǎng)主辦的“2009中國(guó)水泥粉磨技術(shù)高峰論壇（南京）”會(huì)議上，中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問(wèn)、中國(guó)水泥屆資深專家高長(zhǎng)明專家提出，水泥粉磨“無(wú)球時(shí)代”即將到來(lái)，“水泥生產(chǎn)無(wú)球化”，必然是水泥行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。使用立磨粉磨水泥是未來(lái)的發(fā)展方向。
?國(guó)際水泥界的觀點(diǎn)：2009年9月在德國(guó)杜爾塞舉辦了第六屆國(guó)際水泥大會(huì)，國(guó)際水泥界專家共同總結(jié)出會(huì)議結(jié)論：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和實(shí)踐證明：立磨水泥完全能夠滿足各項(xiàng)工程要求！立磨是一種先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、適用的粉磨裝備，水泥制造企業(yè)無(wú)球化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)！
立磨具有粉磨效率高、電耗低、物料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品細(xì)度易于調(diào)節(jié)、設(shè)備工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、噪音低、揚(yáng)塵小、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、運(yùn)行費(fèi)用低、耐磨材料消耗少、產(chǎn)品性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展空間廣闊，有條件作為國(guó)家節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能布局的排頭兵。立磨取代球磨成為市場(chǎng)主流只是時(shí)間問(wèn)題。
近年來(lái)，冀東裝備工程股份有限公司的水泥立磨技術(shù)在不斷研發(fā)、升級(jí)下，性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。公司在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)等方面都保持著行業(yè)領(lǐng)先地位。
作為中國(guó)一流的水泥裝備綜合服務(wù)商，冀東裝備將高端化、專業(yè)化、定制化、智能化、大型化、品牌化、多元化作為發(fā)展理念，致力于推出集約型、環(huán)保型的新型高效節(jié)能立磨裝備。打造環(huán)境友好、資源節(jié)約的綠色水泥裝備制造和低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。
原標(biāo)題：水泥輥壓機(jī)、球磨機(jī)與立磨的粉磨原理分析、市場(chǎng)占比及發(fā)展趨勢(shì)
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