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1、生料粉磨技術現狀
    生料粉磨是新型干法水泥生產過程的一個重要環節．主要任務是將配合好的原料烘干粉磨成符合后續工藝即熟料煅燒要求的生料。一般要求生料細度80FLm標準篩篩余10%～20%，200um標準篩篩余1.0%—2.0%．生料水分<1.0%。傳統的生料粉磨主要采用烘干兼粉磨的球磨機系統，尤以簡化的中卸烘干球磨系統使用最為廣泛，其特點是技術成熟，運轉率高，操作簡單，對原料的適應性強，系統投資低，但是球磨機粉磨效率低．電耗高，粉磨中等易磨性的原料時系統電耗23kWh/t(生料)左右，換算成熟料時單位電耗達36kWh/t（熟料），換算成水泥時單位電耗29kWh/t
（水泥）。另外，球磨機金屬消耗較高，采用高鉻球時單位生料球耗40g/t左右，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
    上世紀70年代發展的現代輥磨、80年代出現的輥壓機和90年代問世的簡輥磨等以料床粉磨為原理的裝備技術使得以球磨機為主的傳統粉磨技術發生了根本性的變化，其粉磨效率提高一倍左右。其中輥磨就被大量用于生料粉磨．新建生產線中輥磨使用率達80%以上，少量采用輥壓機或筒輥磨系統。
    輥磨粉磨生料主要具有粉磨效率高、系統流程簡單、烘干能力強、允許入磨粒度大等特點。生料輥磨系統單位電耗一般為16kWh/t（生料）左右，相當于熟料單位電耗25kWh/t（熟料），水泥單位電耗20kWh/t（水泥），即輥磨系統比球磨系統節電30%。輥磨的粉磨與選粉集合在一臺設備內完成，允許的最大入磨粒度可達輥徑的5%．輥磨還屬于半風掃式粉磨設備，通人的熱風量大，因此說輥磨集中碎、粉磨、烘干、選粉等工序于一體，流程簡單，并可采用露天布置，占地面積少。輥磨磨輥的金屬消耗一般在3g/t左右，不到球磨機球耗的十分之一。輥磨工作噪音小，具有環保方面的優勢。輥磨的產量正比于磨盤直徑的2.5次方，滿足了水泥生產線大型化的發展需要。
2、輥磨技術的發展
    輥磨已有100多年的歷史，發端于美國，上世紀初發展于德國．60年代以前主要用于電廠磨煤。而且規格較小，其后推廣到粉磨水泥生料。70年代開始將彈簧加壓改為液壓加載，規格逐步大型化，并大規模應用于新型干法水泥生產線：80年代開始水泥／礦渣粉磨工業試驗．90年代得到推廣應用。目前以萊歇公司的LM輥磨、非凡公司的MPS輥磨、伯利休斯公司的RM輥磨和史密斯公司的Atox輥磨最具代表性．這些公司均可提供臺產500t/h以上單機配套7 500t/d級生產線的大型輥磨。
    LM輥磨：由Emst Cun Loesche在Raymond磨的技術基礎上經過多次改進而成．采用平盤圓錐輥的結構形式．根據磨盤直徑的大小設有2-6個磨輥．磨輥軸線與水平成15。夾角．磨輥可翻出機外方便檢修．磨盤襯板可翻面使用，各磨輥可單獨加壓。
    MPS輥磨：由Siegfried Schauer對Berz磨進行二次開發而成．其實Berz磨采納了Fuller輥磨和Loesche輥磨的一些特點。MPS輥磨采用碗式磨盤和輪胎磨輥的結構形式，統一設計3個磨輥，裝在同一輥架上統一施壓，磨輥與水平成12。夾角，磨輥靠檢修機構移出磨外，可翻面使用。
    RM輥磨：Krupp晚于Siegfried Schauer也在Berz的基礎上發展了Polysius輥磨，采用溝槽型磨盤和輪胎分半直輥的結構形式，2對磨輥，統一施壓，磨輥允許在一定的范圍內擺動，磨輥也可以翻面使用。
    Atox輥磨：史密斯(FLS)在使用MPS專利到期以后開發了Atox輥磨，起步較晚，采用平盤和圓柱形磨輥的結構形式，3個磨輥，統一施壓。
    在國內．天津水泥工業設計研究院有限公司開展輥磨裝備技術的研發工作較早．1978年即與江蘇吳江水泥廠合作，將一臺∮1600/1380的萊歇式彈簧壓力煤磨改造成液壓生料磨．1982年10月成功投產，1984年對該磨進行了二次改造，解決了自動抬輥空載啟動的問題，運行效果進一步提高．1985年液壓輥磨粉磨水泥生料技術通過省級鑒定。
    在此基礎上．天津院開始了TRM型系列輥磨裝備的開發工作，首臺樣機TRM25、710kW生料輥磨設計能力75t/h．用于河南新鄉水泥廠1 000t/d干法生產線．1992年投產，產量達到80t/h．系統電耗15.4kWh/t．1994年通過國家建材局組織的專家鑒定。在此期間，天津院建成了TRM3.6輥磨試驗系統，可以進行各種物料的輥磨及系統參數試驗，為輥磨技術開發創造了良好的條件。
    2003年天津院成立了以輥磨開發設計和制造供貨為主營業務的粉體裝備公司。此后，為2 500t/d和3 200t/d生產線配套的TRM3641和TRM3841生料輥磨相繼投產和推廣，并率先推出國產礦渣輥磨，取得了良好的經濟效益和社會效益。
    沈陽重型機器廠于1985年引進Pfeiffer公司MPS型磨機的5種規格的生料磨和3種規格的水泥磨技術．同時引進了全套的輥磨試驗系統，滿足了2 000t/d生產線配套的生料粉磨需要。在此基礎上．90年代以后自行開發了MLS型磨機，滿足了2 500t/d、3 200t/d生產線的配套需要，還開發制造了MLS4531輥磨，應用于部分5 000t/d生產線的生料粉磨。
    合肥水泥工業研究設計院在輥磨方面也做了大量的工作．早期與朝陽重型機器廠、襄樊重型機器廠聯合引進了Polysius公司的小型RM輥磨技術．后自行開發了HRM型輥磨，并在水泥行業大量推廣應用，成為該院的重要產品之一。
    總之．國產輥磨滿足了中小規模水泥生產線的配套需要．但與國際先進水平相比差距較大，特別在大型輥磨方面．5 000t/d級以上生產線配套生料輥磨主要依賴進口。進口輥磨價格高，供貨周期長，備件費用高，成為大型水泥裝備國產化的“瓶頸”。國家“十五”重大技術裝備研制項目既“日產10 000噸水泥熟料新型干法生產工藝與成套設備研制項目”將“大型輥式生料磨研制”作為重要專題，確定開發臺產400t/h的生料輥磨（萬噸線采用一窯兩磨配置），其目的和意義在于：解決我國大型水泥生產線生料輥磨國產化問題．填補該領域的空白．提高我國水泥裝備技術水平，降低工程項目投資，同時促進我國水泥裝備開發設計、加工制造、耐磨材料等相關技術的進步，提高國際競爭力。該項目由國家經貿委組織、天津水泥工業設計研究院主持。
3 、TRM53生料輥磨的開發
2002年5 000t/d生產線配套輥磨暨“TRM53輥磨開發”項目正式啟動，成立了課題組。
    攻關目標是根據“10.OOOt/d(I水泥熟料新型干法生產工藝與成套設備研制”項目提出的“一窯兩磨”配置要求．研究開發用于日產10 000噸水泥熟料新型干法生產線生料粉磨系統配套用的大型輥磨，產量達到400t/h以上，工藝參數和結構參數計算正確、合理；設備運行穩定、正常。
    研制內容包括輥磨整體結構和關鍵部位結構的研究；耐磨材料的研制；磨盤的結構分析與計算；液壓系統的研究：傳動裝置的確定：大型輥磨制造技術的研究，如磨盤鑄造及大型結構件的焊接等。
    磨盤的熱應力計算：磨盤是承受磨輥全部壓力的關鍵部件，直徑達6米多．凈重90多噸，而且烘干原料的熱氣體從磨盤周邊導入，使磨盤始終處在一定溫度之下，進而產生熱應力，所以如何計算磨盤的應力和熱應力、優化磨盤的結構是設計磨盤的關鍵。天津院自行開發了應用有限元法計算磨盤機械應力的計算機軟件，并與某高校進行了合作，取得了滿意的效果;圖2為磨盤和搖臂的應力場分析結果。
主體結構：由于輥磨的磨輥壓力大．運行中還可能產生強烈振動，故整體結構強度必須有可靠的保證。埋在混凝土中的基座需承受整臺磨機重量及磨輥壓力、支架與基座連接需承受液壓缸部分拉力及磨機振動沖擊力、中殼體需承受選粉機整體重量，這三個部件焊接成一體。為此采取了相應方法和措施如鋼板厚度的合理選用、焊接工藝的合理編排、焊后應力的消除等以確保整體強度。
    液壓加載系統：輥磨的液壓加壓裝置是確保磨機有效運轉的重要部分，其可靠性直接影響磨機的運轉率。本項目中對液壓系統回路、控制方式、液壓缸密封、閥件失效性等方面進行了專門分析研究，以保證液壓系統的可靠性。
    磨盤磨輥的耐磨問題：磨輥輥套和磨盤襯板的使用壽命影響到使用廠家的經濟效益。開發過程中與專業廠家協作，從磨損原理、耐磨結構部件的設計、耐磨材料、堆焊工藝等方面進行了研究，期望使粉磨部件的使用壽命不低于8000h．達到國際先進水平。
    總的來說．本項目的開發集合了天津院在裝備開發方面的技術優勢，通過試驗研究，總結分析二十多年來在輥磨設計、制造、調試等方面積累的寶貴經驗，并充分利用社會資源，采用現代計算分析方法，目的是確保整機運行的可靠性和技術指標的先進性。
4 、TRM輥磨WJ特點
    現代輥磨雖然形式多樣，但是粉磨機理相同：物料在回轉的磨盤上以料床的形式被不同數量的高壓磨輥擠壓剪切而粉碎。不同磨機的區別主要表現在兩個方面：一是磨盤和磨輥的配合形狀，二是磨輥的加壓方式。
    TRM型輥磨采用平盤錐輥的結構形式，主要特點如下：
    ·整體結構緊湊，粉磨效率高。
    ·操作簡單，運行平穩，振動小。
    ·研磨部分采用水平磨盤與錐形磨輥的配合，二者相對速差小，金屬消耗低，研磨部件正常使用8 000h以上．而且修復更換方便。
    ·輥套和磨盤襯板磨損后對產量影響小．產量降低幅度<5%。
    ·烘干能力強，可利用五級預熱器的全部窯尾廢氣烘干水分7%的原料．如采用輔助熱源可烘干水分15%~20%的原料。
    ·分選部分采用動靜態結合的組合式高效籠型選粉機，生料細度特別是對粗顆粒控制嚴格，調節靈敏，生料細度R-10%—15%，Rzowr=1.0%。
    ·每個磨輥相對獨立的對磨盤上的物料進行加壓粉碎，可以實行部分磨輥工作．如四輥磨機在兩輥工作時產量可達額定產量的70%。
    ·磨輥潤滑為稀油循環方式：磨輥軸承密封采用氣封+塵封+油封方式：有效地防止粉塵進入軸承內部和潤滑油的滲漏。
    ·風環面積和擋料圈高度可以根據工況進行調整。
    ·當鐵塊等難粉碎顆粒進入磨機內引起磨機振動大時，磨輥可以白行抬起，實現自我保護。
    ·主機可空載啟動，大大降低磨機啟動載荷。
    ·檢修時．磨輥可以靠翻輥油缸很方便翻出機殼外，方便維修。圖3為TRM輥磨結構示意圖。
5、TRM5341輥磨及系統設計參數
    TRM5341輥磨的基本設計參數如下：
    磨盤直徑咖5 300mm(磨盤外緣)
    磨輥規格4~2 450mm
    裝機功率3 550~4 200kW(根據物料的易磨性實驗結果確定)
    基準產量≥400t/h
    生料細度R=12%
    選粉機轉子+5 170mm
    選粉機轉子最高轉速80dmin
    選粉機功率200kWh
    2007年3月天津院與遼寧富山水泥有限公司簽訂了首臺TRM5341輥磨的供貨合同（見圖4）。天津院物化檢測所取樣進行了原料性能測試，其中與輥磨相關的測試結果見表l。
    MF是混合料的輥磨易磨性指數,WF是磨蝕性指數，均屬中等范圍。根據試驗結果，經雙方討論確定合同要求：系統產量≥420t/h（磨損后），生料細度Rsowr-12%，電耗(磨機+減速機)8.5kWh/t。
    系統工藝參數流程圖見圖5，操作畫面見圖6，采用帶旋風收塵器的雙風機系統，操作調整方便，有利于磨機的穩定運行。旋風收塵器規格4-44 800mm，處理風量780000m3/h，循環風機風量900000m3/h．全壓11 500Pa．裝機功率4 200kW。
6、運行情況及分析
    TRM5341輥磨系統于2008年9月1日正式投入試運行，開始時采用熱風爐供風，喂料量控制在300t/h左右，磨機功率2 800kW．循環風機閥門開度60%—70%。試生產運行數據見表2。
    9月7日開始實現窯磨聯運．喂料量提高到40(t/h左右，磨機運行功率3 200kW，生料細度RaWn=13%左右，循環風機閥門開度約80%。此時進一步提產比較困難，加料加壓時運行不穩，外循環量增多，測定后發現系統風量不足。
    9月底全線停運檢修．檢查發現輥磨系統循環風機閥門實際開度與中控室顯示不符，進行調整。系統再運行時投料量提高并穩定在430～445th,操作壓力未變，循環風機閥門開度降為75%．測定風量滿足設計要求。
    從目前的運行情況分析，系統仍未達到最佳狀態，還有一定的提產空間。
    (1)入磨粒度偏粗
    一般地，輥磨允許的最大入磨粒度為輥徑的5%．本磨機輥徑為咖2 450mm．則最大入磨粒度可達120mm．按≤70mm的物料質量≥90%進行控制，但是現場觀察入磨粒度偏粗，特別是鋁礬土沒有破碎，大塊物料粒度達到200mm左右，眾所周知，鋁礬土韌性大，不好粉碎，影響磨機產量。
    (2)噴水系統不完善
    輥磨噴水有兩個用處．一是調節控制磨機出口氣體溫度，二是改善磨盤上物料的流動性，提高擠壓效果和運行的穩定性．因此要保證噴水壓力使水噴到料床上，并能遠程調節噴水量。該噴水系統暫不完善，對磨機操作不利。
    (3)操作壓力的調整
    目前磨機的磨輥液壓系統操作壓力為6.5MPa,消耗電機功率為3 300kW左右。一般地，輥磨的投影壓力可到700kN/m2左右，運行負荷允許到90%．即該磨機允許消耗功率3600kW．因此在以后的生產中可以適當提高液壓系統操作壓力以增加系統產量。
7、結束語
    試運行情況證明．TRM5341生料輥磨單位電耗達到進口輥磨的同等水平．而且運行更加平穩．減速機底板的垂直振動只有1.5mm/s左右．成品細度控制非常靈活．對原料的粒度適應性很強．大入磨粒度120mm．個別粒度更大，但磨機價格僅為進口設備的60%左右．供貨周期可以縮短8個月左右．完全可以替代進口設備用于5 000t/d—6000t/d生產線的生料粉磨系統。
    截止到2008年11月國內外已簽訂TRM5341生料磨供貨合同10臺套。

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