降低钢球磨煤机电耗的方法与设施

摘要

本发明公开了一种降低钢球磨煤机电耗的方法与设施，修筑一个水池，在水池内放置一个空心浮箱，空心浮箱的底面外侧设有数条凹槽，水池壁上安装有水平顶杆，水平顶杆的另一端与空心浮箱固定；空心浮箱的顶部固装有钢球磨煤机的轴承座；在水池中构筑混凝土立柱，混凝土立柱上安装电动机和减速机。这种降低钢球磨煤机电耗的方法与设施，电动机功率可减小到原先的三分之一左右。它适应于工业上广泛使用的各种单进单出、双进双出的低速钢球磨煤机。

说明书

技术领域    本发明涉及一种降低钢球磨煤机电耗的方法，它适应于工业上广泛使用的各种单进单出、双进双出的低速钢球磨煤机，本发明还涉及一种降低钢球磨煤机电耗的设施。

背景技术    在工业生产过程中，为了获得粉状的煤粉，常使用一种叫钢球磨煤机的设备，将块状的碎煤磨制成粉状的煤粉。它是火力发电厂及水泥、矿山、冶金等行业中磨制原料的主要设备。

钢球磨煤机的转速通常为16-25r/min，它主要由料斗、轴承组件、转动组件、隔音罩、电动机、减速机、棒销联轴器等部件组成。转动组件又叫大罐，是磨煤机的主要组成部分，它由钢板焊接而成的筒体及两个端盖组成。端盖上有空心轴颈，大罐以轴颈支于主轴承上；筒体部分和端盖的内表面安装有由耐磨钢板制作的内衬；内衬的内表面安装有波纹衬甲，波纹衬甲借助于固定锲和拧紧锲所形成的横向压力牢固地结合在筒体上，衬甲内表面设有规律的波纹，在筒体转动时，用来提升钢球与被磨原料，保证钢球有规律地均匀运动并阻碍其下滑。端盖的衬板是由内外两排扇形衬板组成，当内外两排衬板不均匀磨损时能够分别更换；外端衬甲有加强筋板，它可以承受钢球及磨料的冲击，并阻碍它们的下滑，同时能够减少衬甲的磨损。为了允许衬板在受热以及钢球磨料的冲击下的自由膨胀，内外两排衬板之间留有一定的空隙。为了隔音和绝热，在衬板和大罐之间铺设有绝热的石棉板，而大罐的外表面包有一层隔音的护板；为了防止衬甲螺钉孔漏风及漏粉，在槽孔处有石棉绳相堵，大罐上开有检修孔。

钢球磨煤机是按撞击原理工作的，并伴有研磨和挤压作用。大罐由电动机通过减速器拖动，钢球被衬甲带到一定的高度，然后沿抛物线下落撞击煤块将其击碎，与此同时钢球还在大罐内产生旋转运动，这时钢球与钢球之间，钢球与衬甲之间产生挤压研磨作用，把煤块磨成粉，在磨制的同时，一般采用热空气作为干燥剂，磨制好的煤粉由干燥剂从大罐带出。

筒体直径为3200毫米的钢球磨煤机，其重量约为120吨，筒体装入钢球的最大重量是55吨，钢球磨煤机的电能消耗很大，以一台Φ3200型钢球磨煤机为例，其电机功率为880KW，运行一天消耗的电量为21120KWh。钢球磨煤机电耗大的主要原因在于筒体的重量大，且筒体内填装的钢球量在几十至上百吨之间，使得钢球磨煤机的绝大多数能量消耗在转动筒体及举升钢球的过程中，而加入筒体中的煤块的质量很小，仅占转动部分总质量的5％左右，与钢球磨煤机的磨制出力几乎无关。因此设法降低钢球磨煤机的空载损耗是钢球磨煤机降低电耗的关键所在。长期以来，降低钢球磨煤机电耗大的问题是人们一直努力的目标。

发明目的    本发明的目的是提供一种降低钢球磨煤机电耗的方法与设施，该方法设施，不改变钢球磨煤机的工作原理、动力传输方式、内部结构、磨制效果与出力。

一种降低钢球磨煤机电耗的方法，包括以下步骤：

(1)建一个水池，水池的长度大于筒体转动部分的长度，约为1-1.3倍；水池的宽度大于筒体的直径，约为1-1.3倍；水池的深度按所需浮力的大小设计；

(2)制作一个空心浮箱，空心浮箱的长度和宽度小于水池的长度和宽度，空心浮箱的高度按所需浮力的大小设计；也就是空心浮箱的体积按水池加入水后所需浮力大小设计，使空心浮箱与水池的体积之比约为0.4-0.5；空心浮箱的底面外侧与水池底面的接触面制作成波纹形，使得空心浮箱浸没在水池中时底部处于浸润状态能产生所需要的浮力；

(3)将空心浮箱放置于水池，空心浮箱的底面与水池底面的接触，水池壁上安装有水平顶杆，水平顶杆的另一端将空心浮箱固定；

(4)将钢球磨煤机的轴承座安装至空心浮箱的顶部，按常规方法将转动组件与轴承组件安装至轴承座；

(5)在水池外的边上设置电动机和减速机的基础；或者在水池中构筑电动机和减速机的基础——混凝土立柱，混凝土立柱上安装电动机和减速机。

(6)向水池注水。

本发明的降低钢球磨煤机电耗的设施，采用如下技术方案：：一种降低钢球磨煤机电耗的设施，包括钢球磨煤机的轴承座和筒体上固装的大齿轮，其特征在于：在水池内放置一个空心浮箱，空心浮箱的底面外侧设有数条凹槽，水池壁上安装有水平顶杆，水平顶杆的另一端与空心浮箱固定；空心浮箱的顶部固装有钢球磨煤机的轴承座；在水池中构筑混凝土立柱，混凝土立柱上安装电动机和减速机。

本发明的设计思路是：利用“物体浸没在水中时要受到水的浮力的作用，该浮力在一定的条件下是一个大小、方向不变的恒力”作用，在钢球磨煤机的底部建一个水池，在其内加装一个浮箱，用浮箱撑住钢球磨煤机的前后轴承底座，让钢球磨煤机的重量通过前后轴承座、空心浮箱、水传递到水池底部(混凝土基础中)，空心浮箱的底面外侧制成凹槽底面，以保证空心浮箱在水池中底面与水池中的水保持浸润状态，产生向上的浮力。当水池加入水后，钢球磨煤机底座下的空心浮箱将对球磨机产生一个向上的浮力，我们让空心浮箱产生的浮力小于钢球磨煤机的重力，就可以使钢球磨煤机在受到一定的浮力后，并不产生向上的位移，仍就位在水池未加水时的位置，此时浮箱产生的浮力抵消了大部分的钢球磨煤机重力，当我们用电动机拖动大罐旋转时大罐变轻了，负载减小了，此时我们就可以用一个较小的电动机和减速器来替代原先的电动机拖动大罐旋转磨制粉料，达到发明目的。

由于钢球磨煤机自身重量及其大罐内填装钢球的数量是一定的，而罐内的填煤量仅占总量的5％左右，因此运行中的磨煤机总体质量是一个基本不变的量，也即转动惯量是一定的，这就便于我们设计空心浮箱的体积，使采用本发明的钢球磨煤机能够平稳地运行。

以一台筒体直径是3200毫米的型钢球磨煤机为例，即Φ3200型钢球磨煤机为例，未填装钢球时，我们设计空心浮箱产生的浮力等于钢球磨煤机重力为120T；这样，处于空心浮箱顶部的钢球磨煤机的总质量在空心浮箱作用下对大地的重力为零，填装了55T钢球后，钢球磨煤机对大地的重力为55T，再填装5T左右的煤块后，此时的总重力为60T左右，为原来总重力的1/3。此时的电动机负载即为原先的1/3左右，因此可以用电动机、减速机额定容量的1/3更换原有的电动机和减速机，实现降低钢球磨煤机电耗的发明目的。

附图说明

图1是现有技术钢球磨煤机的主视图，

图2是图1的俯视图，

图3是筒体内钢球的静态分布图，

图4是筒体运转过程中钢球的动态分布图，

图5是筒体运转过程中钢球轨迹磨制分析图，

图6是设有本发明降低钢球磨煤机电耗设施的钢球磨煤机的主视图，

图7是图6的俯视图，

图8是本发明降低钢球磨煤机电耗设施的另一种实施方式。

图中：1—进料斗，2—出料斗，3—轴承座，4—转动组件(大罐)，401—筒体，402—端盖，403—内衬，404—波纹衬甲，405—钢球，406—大齿轮，407—小齿轮，5—隔音罩，6—电动机，7—减速机，8—棒销联轴器，9—水池，10—空心浮箱，11—凹槽，12—水平顶杆，13—混凝土立柱，14—佩重轮。

具体实施方式    下面结合附图对现有技术钢球磨煤机与本发明作进一步说明。

现有技术钢球磨煤机的结构如图1和图2所示：钢球磨煤机主要由进、出料斗1、2，轴承座3、转动组件4、隔音罩5、电动机6、减速机7、棒销联轴器8等部件组成。转动组件4又叫大罐，它是钢球磨煤机的主要组成部分，它由钢板焊接而成的筒体401及两个端盖402组成。端盖402上有空心轴颈，大罐4以轴颈支于主轴承上；参见图3，筒体401部分和端盖的内表面安装有由耐磨钢板制作的内衬403；内衬403的内表面安装有波纹衬甲404，波纹衬甲404借助于固定锲和拧紧锲所形成的横向压力牢固地结合在筒体401上，使用时，筒体401内装有钢球405和被磨制原料，波纹衬甲404内表面设有规律的波纹，在筒体401转动时，用来提升钢球405与被磨制原料，保证钢球405有规律地均匀运动并阻碍其下滑；筒体401表面一端固装有大齿轮406，电动机6的动力经减速器7和小齿轮407传动大齿轮406，带动筒体401转动。

筒体内的钢球和煤块的分布情况为：停机时由于钢球和煤块的自由滑动，使大部分钢球与煤块留置在筒体底部，如图3所示：从径向看重心稍有偏移(大罐右旋时偏向左边)；开机运转时，如图4所示：由于筒体的转动和举升作用，钢球和煤块大部分集中在筒体左侧；筒体运转过程中钢球轨迹磨制分析如图5所示：位于I区、II区位置的钢球和煤块在波纹衬甲的带动下上升，同时对I区、II区位置的煤块施加挤压研磨作用，在III区位置的钢球沿抛物线轨迹落下，对III区位置的煤块产生撞击作用。沿筒体轴向钢球的分布是均匀的，由于筒体内部的通风作用，入口端煤块较多，出口端煤粉较多；所以沿筒体轴向重力分布是均匀的。

本发明的实施方式1

如图6、图7所示：降低钢球磨煤机电耗的设施，包括钢球磨煤机的轴承座3，筒体401上固装的大齿轮406，其特征在于：修筑一个水池9，在水池9内放置一个空心浮箱10，空心浮箱10的底面外侧设有数条凹槽11，水池9壁上安装有水平顶杆12，水平顶杆12的另一端与空心浮箱10固定；空心浮箱10的顶部固装有钢球磨煤机的轴承座3，在水池9中构筑电动机6和减速机7的基础——混凝土立柱13，混凝土立柱13上安装电动机6和减速机7。电动机6输出功率传动到筒体401的方式不作改变，钢球磨煤机的结构不作改变。

水池的长度大于筒体转动部分的长度，宽度大于大罐直径，深度按所需浮力的大小计算。空心浮箱的长和宽小于水池的长和宽，高按所需浮力大小计算。空心浮箱的底面外侧与水池底面的接触面制作成波纹形凹槽，这样浮箱浸没在水池中时底部处于浸润状态能产生足够的浮力，空心浮箱体积与水池之比约为0.4-0.5。以Φ3200型钢球磨煤机为例，筒体有效直径3200毫米，筒体转动部分长度5800毫米，如不计空心浮箱的自重，空心浮箱的体积可制作为：

长×宽×高    8000毫米×6600毫米×2270毫米＝120立方米

水池的体积可制作为：

长×宽×高    12000毫米×8000毫米×2270毫米＝217立方米

采用上述降低钢球磨煤机电耗的设施后，筒体内的钢球和煤块也同时受到向上的浮力，这并不影响钢球撞击、研磨和挤压煤块的作用效果，削弱磨煤机的磨制能力，仍处于图4、图5所示的状态，筒体受到浮力后，钢球仍在原来的高度，以抛物线方式从高处落下，保持了原有的撞击作用，在图4中I、II区域钢球的重量虽然减轻了，由于大罐仍以原速旋转，所以钢球仍保持了对煤块的研磨和挤压作用。而水池的四周壁上装设有水平顶杆固定浮箱，减少了钢球磨煤机运行时的振动。

采用上述降低钢球磨煤机电耗的设施后，就可以对目前广泛使用的单进单出、双进双出形式的低速磨煤机进行改造，使之降低电耗，节约能源。

以一台Φ3200型钢球磨煤机为例，由于大罐对大地的重量仅为筒体内填装钢球和煤块的重量。对大地的总重量由180T减少到60T，负载减小到未改造前的三分之一，电机功率可由880KW减小到300KW左右，减少功率输出580KW，每天大约节省电量14000(580×24)KWh，如按每KWh电价0.5元计算，则每天节省电价7000元。一个20万KW的中型火力发电厂一般需安装4台Φ3200型钢球磨煤机，每天节省电价28000元。

作为本发明的完善，将大齿轮406固装于筒体401的中部，即将大齿轮406的位置由筒体401的后部(参见图1现有技术钢球磨煤机)移至筒体401的中部(参见图6、图7)，从而，使空心浮箱10在筒体401轴向所受重力前后一致，使筒体401两端的轴承座3所受静荷重均匀；同理，电动机6与减速机7位置随大齿轮406前移。

本发明的实施方式2

如图8所示：本方案中水池与空心浮箱的制作安装方式同实施方式1。这种实施方式是在筒体401的进料口端，套装一个佩重轮14，佩重轮14的重量是两端轴承座3的静荷重之差，使得两端轴承座3的静荷重一致；空心浮箱10的浮力设计为筒体401加装了佩重轮14后的总重力。

未填装钢球和煤块时，钢球磨煤机对大地的重力为零，填装钢球和煤块后，钢球磨煤机对大地的重力仅为钢球和煤块的重力，即未改造前的三分之一左右，因此，可以将电动机功率减小到原先的三分之一。