水泥的生產(chǎn)制造過程中，磨機的節(jié)能降耗已經(jīng)成為一個重要問題。優(yōu)化球磨機的襯板型式、轉(zhuǎn)速、篦板和筒體容積等參數(shù)，是實現(xiàn)節(jié)能降耗的有效途徑之一。

本文將介紹如何通過EDEM離散元仿真，分析優(yōu)化球磨機結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)水泥粉磨過程的節(jié)能降耗。

1? ?球磨機結(jié)構(gòu)的改進

1.1? ?襯板型式

球磨機的襯板是圓筒內(nèi)壁的保護層，起到保護筒體的作用。同時，不同形式的襯板對物料的提升高度不同，導致研磨效果也不一樣。

襯板是球磨機中易磨損、更換量和消耗量最大的備件，占易損件耗費的60%以上。改變襯板的材質(zhì)及其形式對提高球磨機作業(yè)率有重要影響。

在材質(zhì)方面，一般采用金屬襯板、橡膠襯板、磁性襯板、復合襯板等。

同時，襯板的型式也會影響球磨機的磨石效果和能耗。較為常見的襯板型式有錐面分級襯板、角螺旋襯板等。

通過仿真分析，可以比較不同材質(zhì)和型式襯板的研磨效果以及磨損情況，選出最優(yōu)的襯板型式。

1.2? ?磨機轉(zhuǎn)速

磨機轉(zhuǎn)速是影響研磨效果和能耗的重要因素之一。在球磨機中，可以采用變頻器來控制電機的轉(zhuǎn)速，從而降低電能的消耗和廢氣的排放。

由于轉(zhuǎn)速的大小會直接影響介質(zhì)和物料的速度大小以及運動軌跡，導致研磨效果的不一致。所以通常在EDEM對不同轉(zhuǎn)速下的速度以及運動軌跡進行研究，從而提高介質(zhì)的利用率，優(yōu)化研磨質(zhì)量、降低磨損和損傷。

1.3? ?磨礦介質(zhì)

在對介質(zhì)進行分析時，可以使用EDEM軟件對介質(zhì)與襯板以及物料之間的接觸進行仿真模擬。其中對介質(zhì)的分析主要有：

• 介質(zhì)直徑

介質(zhì)直徑也是球磨機能耗和研磨效果的重要因素。

磨石直徑的大小會直接影響物料的磨碎效果和能耗。通常情況下，磨石直徑越小，磨碎效果越好，但能耗也會相應增加。

• 介質(zhì)填充率

介質(zhì)填充率指的是球磨機中研磨介質(zhì)的填充比例，即介質(zhì)體積與圓筒容積的比值。

介質(zhì)填充率的大小會直接影響物料的研磨效果和能耗。介質(zhì)填充率越大，研磨介質(zhì)之間的碰撞頻率越高，物料磨碎效果越好，但能耗也會相應增加。

• 料球比

料球比指的是球磨機中研磨介質(zhì)和物料的重量比例，即介質(zhì)的重量與物料的重量的比值。

一般來說，料球比越大，研磨介質(zhì)之間的碰撞頻率越高，物料磨碎效果越好，但同時也會增加能耗。

因此需要根據(jù)物料特性、加工要求和生產(chǎn)環(huán)境等因素，來確定最佳的介質(zhì)直徑、填充率以及料球比，以達到最佳的加工效果和能耗效益。

1.4? ?篦板形式和間距

篦板是球磨機出料口處的篩板，起到篩分物料的作用。不同型式和間距的篦板對物料篩分效果和能耗也有不同的影響。

通過仿真比較不同型式和間距篦板的篩分效果和能耗，選出最優(yōu)的篦板型式和間距。

1.5? ?筒體容積

筒體容積是球磨機能耗的一個重要因素。容積過大會增加空載功率消耗，容積過小則會影響研磨效果。

通過仿真分析，可以比較不同容積筒體的能耗和研磨效果，選出最優(yōu)的筒體容積。

2? ?EDEM仿真分析數(shù)據(jù)

2.1? ?能耗數(shù)據(jù)

能耗數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)更好地評估球磨機的能源消耗狀況，以制定節(jié)能減排的措施，提高水泥粉磨過程的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。

在EDEM仿真中，主要分析的能耗數(shù)據(jù)包括：

• 空載功率

• 滿負荷功率

• 能耗效率

其中，空載功率指的是球磨機在未加工物料的情況下所消耗的能量；滿負荷功率指的是在加工物料的最大負荷下所消耗的能量；能耗效率是指球磨機在加工物料過程中所消耗的能量與物料磨碎所需的能量之比。

2.2? ?研磨效果數(shù)據(jù)

研磨效果數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)更好地了解球磨機在不同工藝參數(shù)下的加工效果，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強企業(yè)的市場競爭力。

在EDEM仿真中，主要分析的研磨效果數(shù)據(jù)包括：

• 粒度分布

• 顆粒形狀

其中，粒度分布反映了加工出的物料顆粒大小的分布情況；顆粒形狀則反映了物料顆粒的形態(tài)特征。

2.3? ?篦板篩分數(shù)據(jù)

篦板篩分數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)更好地了解球磨機在篩分過程中的工作情況，以優(yōu)化篩分工藝參數(shù)，提高篩分效率，減少物料的浪費。

在EDEM仿真中，主要分析的篦板篩分數(shù)據(jù)包括：

• 篩分效率

• 篩分精度

• 排料率

其中，篩分效率反映了球磨機在篩分過程中物料通過率的高低；篩分精度則反映了球磨機在篩分過程中物料篩分的精細程度；排料率則反映了球磨機在排出物料時的速度和效率。

2.4? ?筒體容積數(shù)據(jù)

筒體容積數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)更好地了解球磨機在加工過程中的工作情況，以優(yōu)化加工工藝參數(shù)，提高加工效率，降低產(chǎn)品成本。

筒體容積數(shù)據(jù)主要包括：

• 空隙率

• 料層厚度

其中，這里的空隙率指的是球磨機筒體內(nèi)介質(zhì)（如磨料）與筒體內(nèi)表面之間的間隙，就是說磨料填充筒體的程度；料層厚度則反映了球磨機中物料的加工深度。

2.5? ?襯板磨損數(shù)據(jù)

襯板磨損數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)分析襯板磨損情況，合理更換襯板，降低效率損失和生產(chǎn)成本。

在EDEM仿真中，主要分析的襯板磨損數(shù)據(jù)包括：

• 累積接觸能

• 沖擊能量譜

其中，累積接觸能反映由于顆粒物料以及介質(zhì)與襯板之間的碰撞沖擊造成的相對磨損程度；沖擊能量譜是通過時域下的沖擊轉(zhuǎn)換到頻域得到的，能夠反映襯板遭受的沖擊情況。

3? ?總結(jié)

通過優(yōu)化球磨機的襯板型式、轉(zhuǎn)速、篦板和筒體容積等參數(shù)，可以實現(xiàn)水泥粉磨過程節(jié)能降耗的目的。

仿真分析是一種有效的方法，EDEM可以提供多種輸出數(shù)據(jù)，比較不同參數(shù)下的能耗和研磨效果，選出最優(yōu)的參數(shù)組合，幫助我們進行優(yōu)化決策，實現(xiàn)更高效、更節(jié)能的生產(chǎn)過程。