使用垂直滚磨机的水泥熟料碾磨法和所用设备

摘要

一种碾磨水泥熟料的方法和带有垂直滚磨机的水泥熟料碾磨装置。喂料被平台和磨滚碾磨。从平台下方取出由此产生的所有碾磨的原料并利用一个料斗提升机送到一个分离器对这些磨料分类。由分离器得到的粗粉返回到平台的中心。在碾磨中,每个磨滚压在平台上的压力确定为使得磨滚的每全截面积的磨滚压力在10—15km/cm2范围。返回垂直滚磨机的粗粉的循环量确定为添加到平台中心的喂料数量的100—300%。并且等于待磨原料0.5—3%的液体被喷洒到摩擦碾磨区内。

说明书

本发明涉及一种使用垂直滚磨机的水泥熟料研磨法和一种水泥熟料研磨设备，根据它们水泥熟料和水泥原料可以使用垂直滚磨机被研磨生成水泥产品。

图24显示一种现有技术的垂直滚磨机，它被用来碾磨水泥熟料、水泥原料等来生产水泥制品。在图24中，是一个称为内置分离器型的垂直滚磨机1，包括一个外壳2，一个平台3置于外壳2内并绕一个垂直轴旋转以及一个转动平台3的马达4。一组磨滚5压在平台3上。在外壳2内，一个分离器6安置在平台3和磨滚5的上方。被碾磨的原料从一个原料流动槽7供入并在平台3和磨滚5之间碾磨。空气从平台3的外圆和外壳2的内圆形成的空隙8导入以便利用形成的气流9吹起碾磨的原料。被吹起的碾磨原料在分离器6中分类，以便使细粉作为产品被空气流从管线10输送出。如箭头11所示，粗粉返回平台3循环并再次被碾磨。

在上述图24的垂直滚磨机1中，磨滚5的每全截面压力被设为小于8kg/cm²。设置这种磨滚压力可以生产适用于水泥颗粒尺寸的产品并成为有满意功率性能的基本单元。

进一步，在现有的垂直滚磨机1中，碾磨原料的循环比(即碾磨机率比，即从分离器6回流到平台3的粗粉流动量与从料槽7送入垂直滚磨机的原料的流动量的比值)估计大于1000％，因此粗粉不断地返回到平台3上再次研磨。因此，举例来说，为了实现100吨/小时的研磨量，空气流必须输送的研磨原料超过1000吨/小时。

在如图24所示的常规垂直滚磨机1里必须解决的一个问题是从管线10中获得的产品的狭窄的颗粒尺寸分布值。特别是考虑到碾磨水泥熟料的操作，产品的颗粒大小分布对产品的质量有很大的影响。在上述现有技术中，当由于磨损等造成的颗粒尺寸分布改变时，很难有效地调节颗粒尺寸分布。

由于图24所示的常规垂直滚磨机1具有很小的细粉生成率，与管磨机生产的产品相比较它具有很多的中间颗粒。因此，存在着一个使Rosin-Rammler直径的(n)值很大的趋势，由此生产出具有狭窄颗粒尺寸分布的产品。具有狭窄颗粒尺寸分布的水泥产品会造成用于标准软化和混凝土试验等的水量增加，从而降低了水泥产品的质量。

图24所示的垂直滚磨机的另一个问题是气吹量很大，即用于空气流动输运的提升扇的能耗太大。如前所述，为了把碾磨的原料输运到外壳2内部的分离器6中去分离，在平台3和磨滚5之间碾磨的原料必须被大量由平台3下面的空隙8导入的空气吹起。因此，在垂直滚磨机1中的压力损失相当大，进而提升扇的能耗也很大。

图24所示的垂直滚磨机的又一个问题是产品被降低的温度。垂直滚磨磨机1是被设计得用导入大量的冷空气以用气流输运碾磨原料。因此，由于持续的冷却，碾磨原料的温度被降低了。已经注意到，石膏也和水泥熟料一起存在于被碾磨原料中。由于降低温度，这些石膏作为二水化石膏成为水泥产品。一般来说，希望在碾磨过程中石膏的结晶水转变为半水石膏或无水石膏。因此就产生了一问题，由于二水化石膏可能会作出不正确的水泥标记。因此，为了防止错误的水泥标记，需要从外部引入热空气或者从提升扇循环废气。在这个情况下，安装费用会随资金投入一起增加。

因此，本发明的一个目的是提供一个使用垂直碾磨机的水泥熟料碾磨法和包括垂直碾磨机的水泥熟料碾磨装置，它们都可以减少包括垂直碾磨机的投入大小；利用增宽产品的常规颗粒尺寸分布来改善产品质量，由此生成适用于水泥产品的颗粒尺寸分布以及减少提升风扇的能耗和解决不正确标记水泥的问题。

本发明的上述目的可以用使用一种水泥熟料碾磨装置的水泥熟料碾磨方法来实现；这个方法包括步骤为：

准备水泥熟料碾磨装置，其包括：

一个垂直碾磨机，具有一个绕一个垂直轴旋转的平台和沿平台旋转方向在平台的圆周间隔地设置多个磨滚，这个垂直碾磨机制造得使要碾磨的喂料供入平台的中心区域，继而在平台和磨滚之间碾磨供料形成碾磨的原料，碾磨料全部从平台下面取出；

一个将垂直滚磨机碾磨的原料分类的分离器；以及

机械输送机构，用来用机械方法输送至少一部分从垂直碾磨机里取出的碾磨料；

利用每个磨滚压在平台上的压力碾磨供料，压力选择得使磨滚每完全截面面积的压力在10到15kg/cm²范围内。

根据本发明，被垂直滚磨机碾磨的全部原料，被从平台下部取出并被不利用空气动力的机械输送方式，例如料斗提升机，螺旋输送机，链式输送机等所输送。因此，至少有一部分碾磨料被送到分离器，使得分离器里包含的粗粉被送回垂直滚磨机再磨。分离器建在垂直滚磨机的外部。这个分离器可以是利用完全动力学的气流式分离器。或者，也可以使用带筛子或其它装置的分离器。

因此，根据本发明，由于碾磨机的压力损失比前述现有技术的碾磨机大大减少了，就有可能减少垂直滚磨机的能耗。

再者，由于可以任意选择分离器的类型，比如说采用旋风分离器来循环供气和分离，就没有必要使用大量的冷空气来分类。因此，就有可能防止磨料的温度大幅降低，从而就不会有前述的由于二水化石膏而造成的错误水泥标记。而且，设备也可以简化。

因为磨料是用料斗提升机输送到分离器的，就可以减少压力损失，从而减少用于风扇的能耗。再者，因为可以任选分离器，碾磨温度问题就可以解决。也即是，利用不须引入冷空气的旋风分离器完成空气循环，就可以维持高温。在这方面，也注意到产品必须被冷却的情况。

特别是根据本发明，十分重要的是选择磨滚的每全截面压力在10到15kg/cm²范围内。根据这个选择，有可能减小垂直滚磨机的特定碾磨能耗率。在这个定义中，特定碾磨能耗率为每单位重量碾磨料所消耗的驱动垂直滚磨机马达能耗值(每吨千瓦时)(kwh/t)。注意，作为预先确定的标准原料的单位重量是相当于碾磨功耗。在本发明中，由于上述磨滚压力对装置的碾磨效率影响很大，十分重要的是在上述范围内选择磨滚压力。

当磨滚压力小于10kg/cm²时，特定的碾磨功耗会恶化以至增加能耗。另外，Rosin-Rammler图的(n)值会增加，因此包括由分离器提供的细粉的产品的颗粒大小分布会变窄。从而，随着标准稠度所需的水量(标准稠度水量)增加以及在混凝土试验中的单位水量增加，可工作性会变坏。

当磨滚压力超过15kg/cm²时，特定碾磨功耗也会恶化。在这种磨滚压力下，对碾磨无贡献的能量增加越多，碾磨效率就降得越低。另外，在这种情况下，需要增加垂直滚磨机的强度，从而造价上升。再者，随着(n)值降低，在混凝土试验时的压缩强度也会降低。从这些观点看来，上述磨滚的压力最好处于11至14kg/cm²范围内。

如果在如图24所示的内置分离器型的滚磨机内选择磨滚压力为8kg/cm²，就需要大大减小实际碾磨面积以便将供应到平台中心的供料碾磨得很细以便在平台和磨滚提供的一次碾磨过程中达到所需的颗粒直径。因此，就必须将平台上的原料层的厚度减薄。在这种情况下，就必须建一个大尺寸的磨滚机以便获得所需要的单位时间碾磨原料的数量，从而很不经济。为了解决这一问题，本发明采取上述磨滚压力，这个压力和图24所示的现有技术中的压力很不一样，使得特定碾磨功耗可以降低以及改善水泥产品的质量。

再者，本发明的特征在于返回垂直滚磨机的碾磨原料流量确定为添加到垂直滚磨机新鲜原料流量的百分之100到300。

另外，添加到垂直滚磨机内的原料数量等于从分离器中取走的作为产品的碾磨材料。

根据本发明，由于确定了碾磨原料的循环比(即返回垂直滚磨机的碾磨料的循环数量(吨/小时)与添加到碾磨机中新鲜添料量之比)在100-300％范围内，就有可能获得更好的特定碾磨能耗比值和合适的水泥产品(n)值。相反，在循环比小于100％的情况下，具有足够厚度的原料层不能在平台上形成，从而分别增加了振动，噪声和特定碾磨功耗比而碾磨效率下降。另外，由于(n)值很小，换句话说，作为产品的碾磨料的颗粒尺寸分布变得太宽，混凝土的抗压强度降低。

当循环比大于300％时，在平台上的未被碾磨材料的厚度和平台上的已被碾磨材料的厚度之间的差别增大。因此，能量损失，没有贡献到碾磨上去的能量分量，也即是磨滚的滚动磨擦力，振动和噪声却分别增加，而碾磨效率降低，使稳定运行变得困难。由于(n)值变得很大，作为产品的碾磨料的颗粒尺寸分布变窄。

在磨滚的每全截面上的磨滚压力和循环比之间有紧密联系。磨滚压力在10到15kg/cm²范围内变得越高，特定碾磨功耗比变得越低，并且为了达到合适(n)值的循环比也变为在100％到300％范围内。这意味着增大磨滚压力以便经过平台和磨滚之间一次碾磨过程就可以获得更细的颗粒尺寸，得到较好的结果，反之，反复碾磨原料，降低磨滚压力和增加循环比，得到不好的结果，取得很高的特定碾磨功耗比。

进一步，本发明的特征在于添加液体到磨擦碾磨区域，在这个区域内加料在平台和磨滚之间被碾碎，液体添加到沿平台旋转方向恰好在磨滚上游一面之前，磨擦研磨区定位在某一点之外，在这个点上沿平台的半径方向平台和每个磨滚的相对速度为0。

而且，本发明的特征还在于所添加的液体是所需碾磨原料的0.5-3％。

根据上述添加0.5-3％所需碾磨原料量的液体，就能够减少垂直滚磨机的振动，从而形成稳定的运行和显著改善碾磨效率。另外，可以改善在碾磨水泥熟料的垂直滚磨机中必须解决的狭窄颗粒尺寸分布，从而改进产品质量。

根据本发明，利用上述的只在碾磨区添加液体的方法，垂直滚磨机可以在比图24所示现有技术低的循环比的情况下稳定运行，并且可以改善碾磨效率和产品质量。

在碾磨区域中，磨擦碾磨的进行是由于平台的圆周速度和磨滚外圆的圆周速度有很大的差别。为了在磨擦碾磨区域内得到稳定的碾磨，很重要的是使由平台和磨滚实行的碾磨过程保持在相同的碾磨条件下，并且由于磨滚的压力稳定形成压实的原料层。另外，为了在改善碾磨效率和细粉产出比的情况下生产出高质量的产品，非常重要的是作为有效的碾磨压力，磨滚压力在磨擦碾磨区内有效地作用在被磨原料上。为此，必须在磨擦碾磨区内有足够的被磨原料。

根据本发明，垂直滚磨机的全部磨料都会被抽取到外部一次并被垂直滚磨机外的分离机分类。由此产生的粗粉和待磨新原料一起通过送料槽送到平台的中心区域。然后，平台中心的原料由于平台旋转产生的离心力被甩向平台的径向外围，并在那里被磨滚再一次碾磨。

在碾磨区径向向内的区域为压挤碾磨区，在这个区内前述的平台和磨滚外圆的圆周速度之差，也即相对滑移很小。

需要注意的是，在本发明的垂直滚磨机中，在平台上的压挤碾磨区和磨擦碾磨区内的被磨原料量没有差别。因此，沿平台的半径方向向外，平台的扩散区逐渐增大，磨料的层厚由于增加的颗粒分散速度而逐渐减小。因此，本发明的垂直碾磨机有一种趋势，即碾磨层只在压挤碾磨区内形成，而在磨擦碾磨区域内具有足够厚度的物料层不会形成。在这种情况下，在这个垂直碾磨机内会出现强烈振动，而形成不稳定运行。特别是根据本发明选择小于300％的循环比的条件下，由于平台上的物料的绝对值比图24所示的现有技术要小得多，非常难以保持稳定运转。

所以，根据本发明，只在平台的磨擦碾磨区域中的物料中添加液体。因此，即使由于本发明在磨擦碾磨区内的物料厚度很小，也有可能大大改善原料对磨擦的咬入效能。换句话说，有可能在平台和滚子之间挤压磨擦碾磨区内的物料，在这里滚子的碾磨压力可以用来作为有效的碾磨力。因此，即使循环比小于300％也可以有效地限制垂直滚磨机的振动而保持稳定运行。

根据本发明，由于可以在磨擦碾磨区以足够的碾磨压力磨料，就可以大大改进装置生产细粉的能力。因此，可以生产高质量的具有所需颗粒大小的水泥产品，充分发挥使用本发明的碾磨系统的能力。

根据本发明者的实验，已经发现，如果只在挤压碾磨区添加液体，由于附着在磨滚外表面上的液体使原料硬化而产生强烈的振动。而且，还发现如果把液体不仅仅加在磨擦碾磨区而且还加到挤压碾磨区，也产生类似的强烈振动。根据本发明者的实验进一步发现即使液体事先加到提供到平台中心的待磨物料中，也会产生强烈的振动。

从这些实验结果发现，液体只应加到磨擦碾磨区以减小振动。进一步，液体最好在滚子和平台即将开始研磨物料之前加入，加入的方式使得液体在涉入磨滚之前不会被原料的热量蒸发。

这些液体被确定为待磨物料重量的0.5-3％。在超过3％的情况下，有可能造成水泥熟料的化学反应形成“错误标记”。在小于0.5％液体的情况下，振动的减小不会太有效。最好是选择液体在磨料的大约1-2％。

作为液体，举例来说可以只是水。另外，也可以是水和碾磨助剂如二甘醇的混合液。在这时，二甘醇以水的1％到10％的重量比混合。

在如图24的现有技术的垂直滚磨机中，防止振动的液体加在从喂料槽7添入的原料中(例如参考日本专利公开书No.63-159241，No.7-64603)。在图24的垂直滚磨机的运行中，所有从平台3的外周飞出的磨料没有输送到分离器6。尽管已经说过从间隙8鼓入的空气的流速高过30米/秒，这个速度在接近间隙8的上部附近会降低到每秒几米。因此，由于减速，在飞出的磨料中的粗颗粒会落到平台3上，而不能输送到分离器6中去，颗粒被磨滚5再一次地碾磨。

因此，在图24所示的现有技术中，更多的粗颗粒存在于平台3的外周附近而不是在平台3的中心。也即是，与挤压碾磨区相比，大量的磨料存在于磨擦碾磨区。因此，在磨擦碾磨区的物料的数量大于在挤压碾磨区内的数量。因此，足够数量的物料进入磨擦碾磨区内的平台3和磨滚5之间，而与挤压碾磨区的数量不同。由此，在现有技术中，可以利用预先把液体加入从磨槽7添加的待磨原料中而有效减小垂直碾磨机的振动。

相反，与常规滚磨机磨擦碾磨区内的物料厚度相比，在这个垂直滚磨机磨擦碾磨区内的物料厚度大大减小了，这是因为本发明的循环比要小于现有技术的碾磨机的循环比，而是存在于挤压碾磨区和磨擦碾磨区内的物料数量相等。所以，即使把现有技术中在通过料槽7供应的喂料中预先加入液体的方法简单地应用于本发明，也不能限制本发明的垂直滚磨机的振动。在这种情况下，本发明提供了前述的方法来解决上述问题。

根据本发明，还提供了一种水泥熟料碾磨设备，包括：

一个垂直滚磨机，具有一个绕垂直轴旋转的平台，多个磨滚在沿平台旋转方向的外圆间隔距离上布置在平台上，这个垂直滚磨机的结构设计得使待磨原料送到平台的中心区域，然后在平台和磨滚之间碾磨进料，然后所有碾磨的物料从平台下方全部取出；

一个分离器用来分离垂直滚磨机碾磨的原料；以及

机械输运设备把从垂直滚磨机取出的碾磨物料的至少一部分用机械方式送到分离器。

每个磨滚作用在平台上的压力选择为使得磨滚的每全截面积的压力在10-15kg/cm²范围内。

在本发明中，水泥熟料碾磨设备的特征在于返回到垂直滚磨机的磨料的流量确定为新加入到垂直滚磨机的进料流量为100-300％。

进一步，本发明的水泥熟料碾磨设备的特征在于进一步包括一系列喷咀，它们的每一个布置在沿平台转动方向的上行方向恰好在磨滚之前，用于把碾磨进料量的0.5-3％的液体只加入到碾磨区，在这个区内进料在平台和磨滚之间被碾磨，这个碾磨区被确定在某一位置之外，在这个位置上平台和每个磨滚之间的相对速度为0，这个位置是沿平台的半径方向确定的。

根据本发明，可以降低建设投资和改善水泥熟料的质量。而且，可以减少风扇的耗能和防止由于二水石膏而造成的错误水泥定标。因此，设备可以进一步简化，如前所述那样。

进一步，本发明的特征在于每个喷咀都有一个喷咀孔，通过这个孔液体以沿着平台半径方向延伸的扁平形状喷出。

详细地说，液体是以沿平台的径向延伸的扁平和扇状喷出的。这样即使只有很少数量的喷咀也可以在碾磨区内均匀地喷洒液体。

而且，在本发明中，机械输运机构的特征在于输送全部磨料到分离器，这些磨料是从垂直滚磨机中取出的。

机械输运机构的特征进一步在于包括分配机构，以便输运一部分被机械输运机构输送到分离器的磨料，并把其余部分的磨料直接送回垂直滚磨机。在这种情况下，由于从分离器取出的产品中包含有颗粒尺寸相对小的细粉，产品的颗粒尺寸分布可以展宽以改善水泥产品的质量。

本发明的上述和其它的特性和优点，以及发明的本身，可以通过研究下面的描述和所附的权利要求以及参考附图所示的本发明的最佳实施例而得到更好的理解。

图1是一个示意图，示出根据本发明的一个实施例的水泥熟料碾磨设备的整体图；

图2是实施例的水泥熟料碾磨设备的垂直滚磨机的垂直截面图；

图3是一个水平截面图显示图2中的垂直滚磨机的平台和磨滚；

图4A和4B是简化的截面图，显示磨滚在平台上碾碎和研磨原料，在这里图4A显示高循环比的情况，而图4B显示低循环比的情况；

图5是显示磨滚情况的前视图；

图6是图5的侧视图；

图7是图5的平视图；

图8是一个图表，显示根据发明者的实验结果，磨滚每全截面积的磨滚压力和特定碾磨功耗之间的关系；

图9是一个图表，显示根据发明者的实验结果，磨滚压力和Rosin-Rammler图中(n)值之间的关系；

图10是一个图表，显示根据发明者的实验结果，Rosin-Rammler图的(n)值和混凝土压缩强度之间的关系；

图11是一个图表，显示根据发明者的实验结果，Rosin-Rammler图的(n)值和混凝土试验时单位水量之间的关系；

图12是一个图表，显示根据发明者的实验结果，碾磨原料的循环比和特定碾磨功耗之间的关系；

图13是一个图表，显示根据发明者的实验结果，碾磨原料的循环比和Rosin-Rammler图的(n)值之间的关系；

图14是实施例的水泥熟料碾磨装置中作为部件的喷咀的侧视图；

图15是图14喷咀的纵向剖面图；

图16是图14喷咀的透视图；

图17是显示液体从图14喷咀喷出的透视图；

图18A和18B是解释实施例的垂直滚磨机的平台和磨滚进行的碾磨操作的示意图，其中图18A是平台的垂直剖面图，而图18B是一个碾磨操作的示意图；

图19是一个Rosin-Rammler图，显示发明者的实验结果；

图20是一个系统图，显示本发明另一个实施例的水泥熟料碾磨装置的整个配置；

图21是图1和图20中的分离器的垂直剖面图；

图22是图21中的分离器沿XXII-XXII直线的水平剖面图；

图23是一个分离器的水平剖面图，显示图21中的分散片和叶轮叶片；

图24是现有技术的垂直滚磨机的垂直剖面视图。

图1是一个框图，显示根据本发明的一个实施例的水泥熟料碾磨设备的整体构成。

基本上，水泥熟料碾磨设备包括一个垂直滚磨机11，一个分离器37用于将分离出的粗粉循环送回垂直滚磨机，和一个料斗提升机38作为机械输运手段来运送从垂直滚磨机取出送到分离器的磨料。被分离器37分离的细粉被空气流从管线39输运并被布袋过滤器40收集作为产品。一个抽气扇41接到布袋过滤器40。被分离器37分离然后通过管线46输运的粗粉与管线47中的碾磨原料一起，通过进料槽27返回垂直滚磨机循环。

图2是图1中所示的垂直滚磨机11的简化剖面图。垂直滚磨机11包括一般为正圆柱的外壳12。在外壳12内，围绕一个垂直轴33设置一个平台13。平台13由电机15通过安装在平台13下部的减速器14驱动旋转。

在平台13上，多个磨滚16沿圆周间隔以碾磨轨道直径D分布。每个磨滚16由一个臂架17在枢轴上支撑，具有一个沿平台3径向伸展的旋转轴。臂架17以一个具有水平轴的轴承支架18固定在一个柱19上的固定位置上。如一个假想的双点线20所示，磨滚16和臂架17安装得使之都可以沿轴承支架18回撤，从而可以进行维护和检查。

臂架17联接一个由液压缸21的活塞柱22经过销23的中间段的压力系统。液压缸21联接一个用叉杆销24架在固定位置上的托架26。液压缸21的活塞柱22的收回使得磨滚16压在平台13上作压力接触。

在外壳12里，喂料槽27以与平台13的垂直轴33相同的轴线安装。待磨原料，例如水泥熟料和水泥原料等，加到喂料槽27之中，如箭头28所示。从喂料槽27的底部，待磨原料落到平台13的中心部分。

供应到平台13中心的喂料被平台13和以碾磨轨道直径D分布的磨滚16所捕获并在碾磨轨道的碾磨区内被它们碾磨。

所有碾磨的原料全部沿平台13的径向朝外移动并通过一个平台13外圆周和外壳12内表面之间的缝隙落入一个环形无边的位于平台13下面的料槽29中。在料槽29之中的磨料然后沿圆周方向被固定在平台13上的刮板30移动，这些磨料然后通过料槽29的排出口31从出料槽32被收集。出料槽32中的磨料通过管线42导入料斗提升机38。然后，由料斗提升机38提升的磨料通过管线43提供到分离器37。

垂直滚磨机11外壳12的上部联接有一个管线44，它与分离器37相连通以防止粉尘从外壳中冒出。

图3是垂直滚磨机11的简化的水平截面图，是从磨滚16的上面看去。在这个实施例中，三个磨滚16沿外壳12的圆周方向以对称的距离排列，注意，平台13的旋转方向以箭头表示。

根据本发明，为了减少设备的振动而达到稳定运行，从而大大改善碾磨效率和改善水泥熟料产品的狭窄粒度以改进产品质量，三个喷咀59用于喷洒液体而布置在正好在磨滚16在平台13旋转方向45的上游一侧之前，如图3所示。根据这三个喷咀59，液体只提供到碾磨区Z2内，容后详述。

液体定为在喂料重量的0.5-3％范围内。在超过3％的情况下，可能造成水泥熟料的化学反应而形成“错误标定”。而小于0.5％的液体量情况下，振动的减小不甚有效。最好选择液体量大约为磨料量的1-2％。

作为液体，举例来说，可以只用水。另外，也可以是水和碾磨助剂如二甘醇的混合物。二甘醇以水的1/100到1/10的重量比混合。

图4A和4B是一个简化和沿圆周方向显露的侧视图，显示一个原料层48正在平台48上被碾磨的情况。如箭头49所示，由液压缸21作用在磨滚16上一个压挤力。在图中，图4A显示高循环化的情况，从分离器47提供的粗粉流入垂直滚磨机11的流量很大。

图4B显示低循环比的情况，根据本发明粗粉的流量很小。随着平台13沿箭头45所指方向旋转，磨滚16以箭头50方向旋转。在图4A所示的高循环比情况下，原料层48的很大的厚度d1比碾磨后很小的层厚d2要大，因此，这两个厚度之差(＝d1-d2)很大。

相反，在图4B的低循环比的情况下，需要碾压的物料层48的厚度d3比d1要小(d3＜d1)，因此厚度d3和碾磨后的厚度d4之间的差别(＝d3-d4)就较小。再者，由于图4A情况下由磨滚16作用在料层48上的挤压力很有效，这个力的最大的Pma×1小于图4B的低循环比情况下压力的Pma×2(Pma×1＜Pma×2)。因此，在图4A的高循环比情况下，能量损失增加。这样，对碾磨有贡献的能量的分量效率不高，换句话说，磨滚16的滚动阻力，振动和噪声等增加，这样使碾磨效率下降。在这个观点上可以理解，利用降低磨滚16的压力来增加循环比来反复碾磨原料造成特定碾磨能耗增高，出现不希望获得的结果。因此，根据本发明，磨滚压力增高以便在第一次碾磨操作后就获得更细的原料颗粒直径。

图5是磨滚16的侧视图，图6是磨滚16的前视图，图7是磨滚16的平视图。在这些图中，参考数字34为磨滚16的旋转轴。磨滚16作用在与轴34平行的平面35上的全截面积设为S，这个面积S一般可用下式计算：

S＝a×b

这里a是磨滚的宽度；而

b是磨滚的直径。

根据本发明，磨滚16每全截面积S上的挤压力选择为例如10-15kg/cm²。

图8是一个图表，显示本应用的发明者所获得的实验结果。请注意，在图1至图7所示的结构中，进入喂料槽27的原料是水泥熟料；表达碾磨性能的工作指数Wi为14-16kwh/t(每吨千瓦时)；平台13和磨滚16用高铬铸铁；磨滚16具有340mm(＝a)的宽度和900mm(＝b)的直径；平台13的碾磨轨道直径D为1300mm；平台13的转速为每分钟45.4转(rpm)；进入喂料槽27的熟料颗粒尺寸为80％通过的25mm。

从图8所示的实验结果，可以理解在10-15kg/cm²范围内电机15的特定碾磨功耗比相当小。在磨滚压力小于10kg/cm²时，电机15的特定碾磨功耗比增大。类似地，在大于15kg/cm²的磨滚压力情况下，电机15的特定碾磨功耗比变得更大。具有较小的特定碾磨功耗比的磨滚压力范围希望在11-14kg/cm²范围内，在11.3-13.3kg/cm²范围更好，最好的磨滚压力为12.2kg/cm²。

注意，在这个结构中，在小于8kg/cm²的范围内特定碾磨功耗比显著变坏，这是在图24所示的现有技术的垂直滚磨机中所设定的。

图9是一个图表，显示本发明者得到的另一个实验结果。图9给出磨滚16每全截面积的磨滚16压力和Rosin-Rammler图表的(n)值之间的关系。从这个图表可以发现当磨滚压力增高时，(n)值变小，换句话说，水泥产品的颗粒尺寸变宽，从而提供符合需要的水泥产品。另外还发现当磨滚压力大于15kg/cm²时，由于碾磨效率下降，对碾磨无贡献的能量增大，使得效率下降，如前面对图8所述。而且，如果采用高于15kg/cm²的磨滚压力，由于必须大大提高垂直滚磨机11的强度而增加成本从而不合适。

图10是本发明者得到的实验结果的一个图表，显示Rosin-Rammler图中的(n)值和混凝土压缩强度的关系。由图可见，最好选择(n)值在1.2附近以增大混凝土的强度。一般来说，(n)值确定为1.1-1.3范围内。

图11是本发明者得到的实验结果的一个图表，显示Rosin-Rammler图中(n)值和混凝土试验中单位水量的关系。从图可见，以前所确定的(n)值在大约1.1-1.3范围获得较小数量的单位水，这是所希望的。

因此，从图10和图11，需要选择(n)值在大约1.1-1.3范围。为此，根据本发明，磨滚压力选择在10-15kg/cm²范围，如图9所示。

图12是本发明者得到的实验结果的一个图表，显示碾磨原料的循环比和特定碾磨功耗比之间的关系。在图12中，曲线53表明上述磨滚压力确定在10-15kg/cm²范围情况下的特性，曲线54表明7.8-10.5kg/cm²范围情况下的特性。从这个实验结果，可以理解选择循环比为100-300％可以使特定碾磨功耗比减小。

从图12可以理解，上面的磨滚压力与循环比有密切的关系。当磨滚压力确定在10-15kg/cm²范围内，可以在低循环比情况下降低特定消耗碾磨能量比。注意，在循环比超过300％时，由于强烈振动很难维持设备的稳定运转。

从图12所示的实验结果，发现随着磨滚压力的增加，在平台和磨滚之间进行的第一次碾磨过程可以产生更小的碾磨原料的颗粒直径，获得更好的结果，而减小磨滚压力反复地碾磨原料会增大循环比，从而造成不希望出现的增加特定碾磨功耗的情况。

图13是由本发明者得到的实验结果的一个图表，表明循环比和Rosin-Rammler图(n)值之间的关系。图13中，线55表明在上面的磨滚压力确定在10-15kg/cm²范围情况下的特性，线56表明8-10.5kg/cm²情况下的特性。从这个图表可以理解，降低循环比可以降低(n)值，从而可以使产品的颗粒尺寸范围更宽，从而改善水泥产品的质量。相反，如果图24所示的现有技术所用的8kg/cm²磨滚压力用在本发明，特性曲线56将升高使(n)值增大而使颗粒尺寸分布变窄，从而使水泥产品质量变坏。

图14是喷咀59的侧视图，图15是喷咀59的纵向剖视图，图16是喷咀59的透视图。喷咀59包括一个锥形螺栓60，一个用于扳手的部位61和一个带有喷咀孔63的下部62。喷咀59的锥形螺栓60扭入一个头架81(图3)来供液体。在一个改进型中，头架81上可以装多个喷咀59。下部62是一个正圆柱形带有反V形喷咀孔63形成其上且与轴66垂直延伸并向下叉开。喷咀孔63与一个通常为正圆柱形的形成在喷咀59内的液体供给空间64相通。空间64形成在下部并有一个有小的内直径的弯曲部56。

喷咀59在图15的与一个涉及轴66的对称平面左右对称地形成。对称平面与一个涉及磨滚16的转轴34的垂直平面平行，并且与包括平台13的垂直转轴33并在径向延伸的垂直平面或者相同或者平行。

图17是一个透视图显示液体67从喷咀59喷出的情况。如图所示，由于喷咀59的喷咀孔63，液体67从喷咀59中以扁平扇形喷出。由这个扁平液体(温气)67所确定的液体平面沿着几乎是平台13的径向延伸并且也与上面的对称平面重合。而且，液体平面也与一个包括磨滚16的转轴34的垂直平面相重合或平行。由于提供了如上结构的喷咀59，有可能用很少量的洒水获得显著的效果。

图18A是垂直滚磨机11的平台13的垂直剂面图，包括垂直转轴33。磨滚16的外圆周面70以接触中心线71上一点为中心呈现弧形。接触中心线71与磨滚16的转轴34垂直并且在轴向处于磨滚16的中心。

平台13有一个凹面72形成一个弧形，与磨滚16的外圆周表面相对应。另外，表面72绕着平台13的转轴33形成环形，这样磨滚16的外周表面70和平台13的表面72之间的距离Δd沿平台13径向逐渐减小。表面72在径向外缘带有一个环形突出部73，称为“档环”。环形突起73具有一个径向的内缘74向表面72一侧突出，即向平台13的径向向内方向，形成了称为悬空的结构。

待磨原料的碾磨区Z由磨滚16的外圆周面70和平台13的表面72组成。区域Z包括一个挤压碾磨区Z1和沿径向朝Z1以外的磨擦碾磨区Z2。

图18B是一张示意图表示由平台13和磨滚16进行的碾磨过程。曲线75表示磨滚16外表面70绕转轴34沿平台13径向的外周速度。在图中，外周速度在平台13的半径方向凸出朝外改变。曲线76表示平台13在半径方向的转速分布，为一直线。同步点77是曲线75和76的交点，对应于磨滚16外周表面70和平台13的表面72的相对速度为0的位置。在同步点77的径向以内，平台13的表面72和磨滚16的外圆周表面70的圆周速度之间的差别相对较小，如斜线78所示。因此，由于相对滑动的程度小，原料被碾磨基本上以挤压碾磨为主。

在同步点77的径向以外，如斜线79所示，圆周速度的差别比挤压碾磨区Z1中大。因此，在这个区域，待磨料主要是被碾磨。根据本发明的概念，液体67从喷咀59中只喷洒到磨擦碾磨区Z2中的区域80里。

在本发明的垂直滚磨机11里，所有的碾磨原料都经过平台13的外圆周面82和外壳内表面之间的缝隙从下面取走。因此，就平台13上的碾磨原料的数量来说，在挤压碾磨区Z1和磨擦碾磨区Z2内没什么不同。这样，在径向上处于挤压碾磨区Z1之外的磨擦碾磨区Z2内的平台13上的磨料层的厚度变得比Z1区里的薄。因此，垂直滚磨机会强烈振动而运行不稳。

根据本发明，液体从喷咀59加入以解决上述问题。这样在磨擦碾磨区Z2内的薄层可以确实在平台13和磨滚16之间碾压，能够使磨滚16的粉碎压力有效地起到粉碎作用。因此可能有效限制垂直滚磨机11的振动，而维持稳定的操作。而且，由于可以在磨擦碾磨区Z2内以足够的碾磨压力来碾磨原料，设备生产细粉的能力可以显著提高，从而使高质量的水泥产品具有所需的颗粒分布。

根据发明者的实验，发现当把液体加到挤压区Z1中时，设备中出现剧烈振动。而且，还发现如果预先把液体加到供应到平台中心的原料上，也产生强烈振动。从这些实验结果，本发明中，液体只加到磨擦碾磨区Z2中。

根据实验，如果液体没有加到图1-图18B中所示的实施例的设备中时，平台13的振荡幅度为30-50μm。相反，根据本发明加入1-2％磨料量的液体时，振荡幅度明显减小到15-30μm，从而得到了稳定运行。而且，可以证实的是，与不加液体的情况相比，电能效率可以改善大约15％从而大大改进碾磨效率。

注意，以前所述的示于图8-图13的实验结果对应于根据本发明添加液体的情况。

图19是一个Rosin-Rammler图显示本发明者的实验结果。当向平台13喷洒液体时，得到特性曲线84。当没有液体加入时，得到特性曲线85。在图表上，水平轴表示水泥产品的颗粒直径Dp，垂直轴表示数值log{log(100/R(Dp))}，这里R(Dp)是大于颗粒直径Dp的颗粒，也即是整体超尺寸输出，即残余量(％)。注意，输送量是用公式log{log(100-R(Dp))}表示的。在图19的Rosin-Rammler图表中所示的斜率(tgθ)与上面的n值相同。

在没有液体的运转中，水泥产品具有狭窄的颗粒尺寸分布，得到很大的(n)值1.33，如曲线85所示。相反，根据本发明采用加入液体，得到n值为1.16，产品具有相当宽的颗粒尺寸分布。具有这样宽的粒子尺寸分布的产品是需要的。它的n值接近由常规的管磨机生产的产品的在1.1和1.2之间的(n)值。

图20是根据本发明的另一个实施例的整个装置的系统图。根据这个实施例，碾磨料(水泥熟料)被料斗提升机38输运，部分由一个分流装置87通过管线43供应到分离器37，余下的磨料导入一个管线88。从分离器37导出的粗粉通入管线46，以及碾磨料导入管线88。它们一起通过管线89送到本发明的垂直滚磨机11的喂料槽27和新加入的待磨原料汇合。根据上述结构，由于具有相对较小颗粒直径的细粉可以包括在由布袋过滤器40取出的产品中，就可以展宽产品的颗粒尺寸分布，带来水泥产品质量的改善。

由分流器87分配进入管线88的磨料流量可以是从管线43送到分离器37的磨料流量的30％。作为分流器87，管线90导入由料斗提升器38排出的磨料，它的结构被分为两条管线43，88以及一个调节板91，调节板91可以绕水平轴旋转并定位于管线43和88的分离点上用以控制磨料相关的流量。在这种情况下，就可以控制产品的颗粒尺寸分布更宽更自由。

图21是分离器37的截面图，图22是沿图21有XXII-XXII线的剖面图。与壳体93的上部相连的是一个外部圆柱94，它包括一个置于其内的中空并且为截头圆锥体的料槽95。从垂直滚磨机11提供的空气通过管线44与从外面吸入的空气一起导入外圆柱94。管线46联接壳体93的下部，用以向垂直滚磨机输送粗粉。一块分布板96安装在料槽95的下面。分布板96有在圆周方向以正常间距固定的叶轮片97。

图23是图21中的带叶轮片97的分布板96的水平截面图。分布板96固定在一个垂直转动轴98的低端。转轴98由马达99的旋转带动。

磨料和空气从管线44由底侧导入外圆柱94内。磨料被推转并被分布板96的叶片97及空气一起分散开。这样，磨料被它的向心力和惯性分类。粗粉从壳体93的下部导入管线46。在空气中飞扬的细粉经过过度段管线39被空气流输运到布袋过滤器40，这样就获得了产品。

在修改型中，布袋过滤器可以用一个旋风分离器代替。

使用旋风和风扇使空气循环的结构可以作为另一种分离器37a。选择这种结构，前述的图24所示的常规技术的缺陷可以避免。也即是，不需要提供很大数量的冷空气，就不用担心被磨原料的温度变得太低。而且，也不会有二水石膏作为水泥产品而存留下来，从而可以改善水泥产品的质量。

最后，对本技术熟悉者可以理解，前面的叙述是加工设备和加工方法优良实施例中的一个，在不背离本发明的原则和范围的情况下，可以有不同的改变和修正作出。