球磨机能耗降低的有效措施探讨

球磨机能耗降低的有效措施探讨

向 军

四川锦宁矿业有限责任公司，四川 西昌 615602

摘要：在各类粉末生产行业中，球磨机是必不可少的设备，用于对物料进行粉碎研磨，例如水泥行业、陶瓷行业、矿石行业以及冶金行业等。目前球磨机的使用虽然较为广泛，但是大多数其运行仍旧具有非经济性。而导致球磨机能耗过大的主要因素在于设备运行负荷波动大，运行效率相对较低且启动电流大，因而导致运行过程中浪费了大量电能。针对球磨机的这一工作特点，要求提出相应的节能策略，针对影响设备能耗的几大因素进行了分析，分别从运行负荷、设备运行效率、启动方式、运行电压及功率因数等方面对球磨机进行了分析。 关键词：球磨机能耗；节能策略；恒功率因数；软启动 中图分类号：TQ051.9 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)39-0119-02

1 引言

球磨机是固体物料细化制粉的重要设备，能够对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨，广泛应用于矿山、冶金、化工、水泥、陶瓷、建材、电力国防工业等行业部门。球磨机的结构简单紧凑、可靠性高，缺点是高能耗和高铁损。随着近几年来能源费用增长和能源品质下降，不可再生能源减少，经济绿色可持续发展的要求，使得降低能源消耗和生产费用成为各行业共同面临的严峻问题。

2 球磨机组成及工作原理

一般湿式球磨机由给矿部、筒体部、排矿部、轴承部、传动部和润滑系统等部分组成，筒体利用端盖支承在主轴承上，筒体和端盖里面衬有高锰钢衬板。格子型球磨机相比一般球磨机主要是多格子部，在排矿侧还安装有格子衬板，其磨矿能力更大。

物料由联合给料器或鼓式给料器等进料装置经入料中空轴均匀地进入磨机，物料在水流的作用下逐渐经过筒体部，由于离心力、摩擦力和惯性作用，筒体内的钢球随筒体一起旋转而被带到一定高度，由于自身重力而下落，产生钢球绕轴公转和自转，在球荷相互之间及球荷与衬板之间产生冲击挤压和磨剥作用，物料受到钢球冲击和磨剥作用而破碎，磨细后粉状物料通过排料中空轴排除。格子型球磨机主要是多出格子板，排矿石时经格子板扇形室提升到高于排矿口的水平排出，使矿浆排出磨机，完成粉磨作业。

3 运行中存在的能耗问题

目前格子型球磨机常用作一段球磨机与螺旋分级机配套使用，为将分级机返砂送入磨机，常使用联合给料器作为进料设备，因联合给料器是偏心结构，且在铲料时阻力较大，使球磨机在运行中存在负荷不均匀、变化较大，最终反映出来就是球磨机能耗高、经济性不足；同时由于在实际使用中，设备无法时时保持在合理的运行状态，经常因钢球配比不佳、磨矿浓度异常、衬板磨损严重等导致磨矿效率降低，降低了磨矿量，使球磨机能耗升高。

其次，球磨机电动机启动时，启动电流约为6～8倍额定电流，不但电能损耗十分惊人，而且启动时会对电机和供电电网造成严重的冲击，造成电网电压的波动，对电网容量要求过高，而且启动时所产生的大电流和激烈振动对电机以及设备的机械使用寿命也有极大影响。同时电动机作为球磨机电力传动方式的生产机械，其功率是按最大负荷或长期额定负荷选择的，但绝大部分工作时间设备不能满载运行，这就造成了能源的浪费。

4 节能策略

4.1 选择负荷更稳定、效率更高的新机型

很多设计院和生产厂家在设计生产过程中都对球磨机技术、结构进行了大量的研究与改造，并且进展都十分可观。例如：搅拌磨的磨矿效果要比普通的磨机好很多，且单位电耗有很大程度的降低；主轴承采用滚动轴承的球磨机，在运行中负荷更平稳；双头联合给料器，该给料器进一步优化了运行负荷和铲料阻力，比较节能；此外，还有具有返砂提升装置的新型螺旋分级机，配套使用后，磨机仅使用鼓式给料

器，解决了联合给料器带来的负荷波动现象。在我们实际使用，可以通过在技改或更新设备时，选择负荷更稳定、效率更高的新型球磨机，降低能耗。

4.2 提高磨矿效率

首先，选择磨矿效率更高的辅助产品或配件。一是，在磨矿过程中加入助磨剂可有效改善磨机的磨矿效率，在一定程度上可以降低磨矿的能耗；二是，选用磁性衬板，其表面有足够的磁系，能在磨机的内壁可形成曲面磁系，工作过程中碎钢球和磁性矿物被吸附在衬板表面，钢球上也会后吸附物，形成研磨钢球保护层，增加研磨量，从而显著增加磨机产量，并降低磨机的能耗。

其次，磨矿效率与磨矿介质的表面积和研磨体密度有密切的关系。磨矿介质的表面积越大磨矿效率越高，因此，在满足碎矿要求的前提下，钢球愈小愈好，使其中最大的钢球重量足以给磨碎给矿中最大最硬的颗粒即可。例如，粗磨一般要求10至6厘米直径配比钢球，二次磨矿通常需要6-2厘米的钢球。同时，钢球太少，会影响球磨机的出力，钢球太多，钢球不能被筒体有效提起，也会增加电耗，所以球磨机应定期补加钢球，以保持球磨机的最佳钢球装载量；此外，密磨矿介质度越大研磨效益越高，大球冲击力大，小球研磨作用大，经过一段时间运行后，应对全部钢球进行挑选，换入新球，使大、中、小球合理搭配，以保证球磨机的功效。

此外，磨矿效率又与磨矿的有效时长密切相关。水量大时，水流速度高，磨矿浓度低，有效磨矿时间短，从而导致系统循环倍率增加，系统功耗增大，能耗升高；水量小，水流速度低，有些合格颗粒仍会留在筒体内被无益地磨成更细的颗粒，致使球磨机出力降低、单位电耗增加。所以磨矿浓度调节应在保证系统出力和产品细度的前提下，尽量减小系统的循环倍率。

4.3 降低启动电流和提高功率因数

针对大多数球磨机启动电流大和不能满载运行的现实，主要采用复合控制软启动器启动，电路大致分为软启动部分和调压部分。在启动时，先快速升压到最小启动转矩所需电压，然后按设定的速率逐渐升压，直至达到额定电压，当启动完毕，甩开双斜坡软启动设备，以避免不必要的电能损耗。。正产运行中，当负荷发生变化时，按照轻载降压的原则，采用降压恒功率因数供电方式，以旁路双斜坡软启动的控制方法，调整球磨机电机的输入电压，控制其输入功率，实现“所供即所需”的球磨机制粉电动机运行效率的最优化。其控制原理是利用电动机负荷变化时电流滞后电压角度发生变化机理，将检测出的电流滞后电压角度作为信号去控制晶体管的导通角，从而控制球磨电机的端电压，使加在电机上端电压跟随负载变化而变化，而使电动机转速几乎不变，功率因数能保持在一个恒定的值上。

5 结束语

提升球磨机磨矿效率、降低球磨机运行能耗的有效措施主要有三个方面，首先需要选择效率高的新型设备，提高设备自身效率；其次增加有益的辅助产品并加强磨矿介质和磨矿浓度的检测管理，保证磨矿效率；最后，按照球磨机的实

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工业技术

际运行情况，增加软启动装置和电压调节装置，减小启动电流并提高功率因数。但在实际生产中，根据实际生产情况的不一样，应当把握各种因素的作用机理和各种因素相互之间的规律，找出能耗降低问题的关键所在，从而实施有针对性的技术措施，以优化球磨机的工作条件，发挥球磨机高效的能耗作用，增加其中的经济效益。

参考文献

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（上接第 118 页） 高化工机械设备的生产效率，才能进一步推动化工企业的可持续发展。

总言之，提升化工设备质量，可以从根本上改善化工企业生产效率，因此实际工作中，我们必须要不断优化化工工艺，强化化工设备检修，进而保证整体工作效率。

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