一文带你读懂粉磨机械——高压辊磨

　　高压辊式磨机又称辊压机或挤压磨。它是20世纪80年代中期开发的一种新型节能粉碎设备，具有效率高，能耗低，磨损轻，噪音小，操作方便等优点。

　　1.1 结构及工作原理

　　辊压机主要由给料装置、料位控制装置、一对辊子、传动装置（电动机、皮带轮、齿轮轴）、液压系统、横向防漏装置等组成。两个辊子中，一个是支承轴承上的固定辊，另一个是活动辊子，它可在机架的内腔中沿水平方向移动。两个辊子以同速相向转动，辊子两端的密封装置可防止物料在高压作用下从辊子横向间隙中排出。

　　辊压机的工作原理如图1所示。物料由辊压机上部通过给料装置（重力或预压螺旋给料机）均匀喂入，在相向转动的两辊的作用下，在拉入角α处将物料拉入高压区进行粉碎，从而实现连续的高压料层粉碎。

图1  高压辊磨机工作原理示意图

　　在高压区上部，所有物料首先进行类似于辊式破碎机的单颗粒粉碎。随着两辊的转动，物料向下运动，颗粒间的空隙率减小，这种单颗粒的破碎逐渐变为对物料层的挤压粉碎。物料层在高压下形成，压力迫使物料之间相互挤压，因而即使是很小的颗粒也要经过这一挤压过程。这是其粉碎比较大的主要原因。料层粉碎的前提是两辊间必须存在一层物料，而粉碎作用的强弱主要取决于颗粒间的压力。由于两辊间隙的压应力高达50～300MPa（通常使用为150 MPa左右），故大多数被粉碎物料通过辊隙时被压成了料饼，其中含有大量细粉，并且颗粒中产生大量裂纹，这对进一步粉磨非常有利。在辊压机正常工作过程中，施加于活动辊的挤压粉碎力是通过物料层传递给固定辊的，不存在球磨机中的无效撞击和摩擦。试验表明，在料层粉碎条件下，利用纯压力粉碎比剪切和冲击粉碎能耗小得多，大部分能量用于粉碎，因而能量利用率高。这是辊压机节能的主要原因。

　　1.2 辊压机的主要参数

　　(1) 结构参数

　　辊压机的主要结构参数有：钳角、辊子尺寸、两辊间隙宽度和最大给料粒度等。

　　1）钳角  

　　从球形物料与辊子接触点分别引两条切线，它们的夹角称为辊压机的钳角。它与排料间隙的关系为

　　　　　D—辊子直径

　　　　　η—物料压实度，可通过辊压机的体积产量V来计算

　　　　　　　　V＝ηeLv　　　　　　　　　　　　（2）

　　式中　V—辊压机的体积产量

　　　　　L—辊子长度

　　　　　v—物料速度

　　2）辊子尺寸 

　　辊子长径比（L/D）称为辊压机的几何参数，对于同一种物料，尺寸越大，生产能力越大。对于几何参数相似或相同的磨机（长径比不变），同样的拉入条件和线速度，磨机产量与辊子直径的平方成正比。辊子长径比较小，根据资料统计，辊子长径比一般为

　　　　　　　　L/D＝1/3～1                                     （3）

　　3）两辊间隙宽度 

　　两辊间隙宽度e与辊子直径D的比值（e/D）称为相对间隙宽度，比值为0.01～0.02，即两辊间隙宽度约为辊子直径的1%～2%。辊子间隙宽度与磨机的物料通过量密切相关，间隙越大，通过量也就越大，因此，辊子间隙设计为可调，视物料性质（硬度、形状、结构特点等）、湿度、粒度组成、最大给料粒度、物料与辊间的摩擦力等因素而定。两辊间的间隙宽度一般为6～12mm。

　　4）最大给料粒度 

　　最大给料粒度dmax与辊子直径有以下关系

　　　　　　　　dmax＝(0.07～0.08)D                         （4）

　　采用光面辊子时，给料中大于间隙宽度e的物料（dmax）的含量应小于20%，比值应小于3。一般喂料粒度小于50mm，最大可达80mm。

　　(2 ) 主要工艺参数

　　1）辊压力 

　　式中　p—辊压机单位压力

　　　　　α—钳角

　　　　　C—物料压缩特性系数, C＝0.18～0.22。

　　因为 ＝40～60，所以最大辊压力pmax可达辊子单位压力p的50倍左右。

　　2）辊子线速度 

　　对于给定物料，开始时产量与线速度成正比增加，过高的线速度会导致产量降低，存在一个速度上限，超过此上限，设备运转不稳定。给料粒度越小，物料流动性越好，线速度也越高。

　　最大线速度的选择取决于要求的产品细度，若产量一定时，所取的线速度越高，磨机的规格就越小。一般地，辊子表面线速度为0.5～2.0m/s，最高可达3m/s。

　　3）单位能耗

　　安装在管（球）磨机前作为预粉磨设备时，单位电耗为2～5kWh/t；若用管（球）磨机作预粉磨设备时为5～11kWh/t，因此，比管（球）磨机可节电10%～20%，同时可使细磨机械增产15%～30%。

　　4）驱动功率

　　辊压机的驱动功率可用下式计算

　　　　　　　　N＝2βDLvp＝2βVpp                           （6）

　　式中　β—辊压力作用角，β＜α可由辊压力和驱动力矩测量结果确定，一般用近似项代替

　　　　　Vp—辊压机的名义体积产量，这是一个理想值，Vp＝vLD；

　　　　　v—辊子表面线速度。