??1、概述

在我國經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)下，社會固定資產(chǎn)投資、房地產(chǎn)投資增速明顯放緩，供給端受能耗、環(huán)保、質(zhì)量、安全等國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，國家、用戶的需求開始從重“量”向提“質(zhì)”和降“能”的理性轉(zhuǎn)移，將帶來更多的技術(shù)創(chuàng)新方面的投入和爆發(fā)。

水泥為高能耗產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)過程中需要消耗大量的能量，水泥粉磨電耗約占水泥生產(chǎn)過程中總電耗的三分之一。隨著國家對于節(jié)能減排要求的日趨嚴(yán)格，水泥粉磨系統(tǒng)將是實(shí)施節(jié)能降耗重要環(huán)節(jié)。

立磨作為一種高效節(jié)能粉磨裝備，因其優(yōu)異的性能，是節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的首選粉磨裝備。目前，水泥立磨終粉磨技術(shù)已經(jīng)高度成熟，運(yùn)行結(jié)果充分證明了該技術(shù)具有顯著的節(jié)能效果和優(yōu)良的產(chǎn)品性能。水泥立磨終作為理想的水泥粉磨裝備必將快速取代球磨技術(shù)，成為水泥粉磨工藝的主力軍。

2、水泥立磨終粉磨市場份額

隨著水泥立磨終粉磨技術(shù)的進(jìn)步，水泥立磨系統(tǒng)在性能指標(biāo)、投資費(fèi)用、可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)率以及對其水泥性能靈活方便的調(diào)控等諸多方面均有不斷的改進(jìn)和逐漸完善。表現(xiàn)出其高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的歡迎，市場占有率逐年上升。

?國際新建水泥粉磨市場：高長明在《國內(nèi)外水泥立磨的應(yīng)用歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展》中的數(shù)據(jù)，世界（除中國大陸外）新建水泥項(xiàng)目水泥粉磨系統(tǒng)中立磨的選用率，由2000年的15%提升到了2005年的45%。到2015年水泥立磨的選用率繼續(xù)上達(dá)到70%。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年達(dá)到了85%，預(yù)計2025年達(dá)到90%以上。

?國際存量水泥粉磨項(xiàng)目：據(jù)德國溫斯頓（OneStone）咨詢公司的報告，2015年全球（除中國大陸外），投入生產(chǎn)的約有2610臺套水泥粉磨系統(tǒng)，其中共有水泥立磨538臺，約占當(dāng)年水泥總產(chǎn)量的23%（4.14億噸）。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2022年水泥立磨的占有率達(dá)到34%。預(yù)計2025年達(dá)到40%以上（得益于落后產(chǎn)能的淘汰及新建產(chǎn)能占比的增加）。

?國內(nèi)存量市場占比：據(jù)業(yè)內(nèi)消息《2019年水泥行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整報告》，截至2019年全國用于生產(chǎn)通用水泥的水泥廠1047家企業(yè)、有2570臺（套）水泥粉磨設(shè)備，用于生產(chǎn)通用水泥的獨(dú)立粉磨站有2188家、2960臺（套）水泥粉磨設(shè)備，合計生產(chǎn)通用水泥的企業(yè)有3235家企業(yè)、粉磨設(shè)備5530臺（套）；與2018年相比增加68臺，主要是有些企業(yè)將水泥窯淘汰后改為獨(dú)立粉磨站所致。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2022年全國有59家企業(yè)使用水泥立磨，共計96臺，其中金隅冀東水泥25臺、華新水泥26臺，兩家企業(yè)水泥立磨合計數(shù)占全國水泥立磨總數(shù)近五成（達(dá)到53.13%）。水泥立磨終粉磨系統(tǒng)數(shù)量占全部粉磨設(shè)備的1.74%。其中，冀東裝備工程股份有公司水泥立磨在內(nèi)外部市場貢獻(xiàn)了37臺，占國內(nèi)水泥立磨市場的38.54%，在水泥立磨終粉磨磨上，已取得了絕對的市場優(yōu)勢。

在我國“新常態(tài)”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢和“雙碳”戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，水泥粉磨作為傳統(tǒng)的高能耗行業(yè)，各水泥企業(yè)面臨著越來越大的節(jié)能減排壓力。水泥立磨終粉磨系統(tǒng)具有高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、性能可靠的技術(shù)特性，水泥立磨將會在我國水泥工業(yè)的技術(shù)升級中得到更廣泛的推廣應(yīng)用。

3、粉磨原理—對比分析

1.1.立磨終粉磨—碾壓和磋磨粉磨原理

水泥立磨終粉磨的粉磨原理：碾壓和磋磨粉磨。

立磨是通過相對運(yùn)動的磨輥和磨盤裝置來粉磨物料的，粉磨過程是物料被旋轉(zhuǎn)的磨盤離心力的作用下進(jìn)入磨輥和磨盤之間，受到擠壓作用并被破碎。與此同時，在重載荷下的單一顆粒將進(jìn)行空間位置重排，產(chǎn)生的碾壓和磋磨作用將進(jìn)一步提高粉磨效果（磨輥的碾壓使物料進(jìn)行破碎和粉磨；磨盤的旋轉(zhuǎn)磋磨過程使物料的顆粒圓度系數(shù)增加，整體呈橢圓形）。增加細(xì)粉顆粒含量和物料顆粒的圓度，磨輥與磨盤之間的相對運(yùn)動也有助于這一作用。?立磨終粉磨的“磋磨”作用使水泥顆粒成橢圓形，圓度系數(shù)較高，優(yōu)于水泥輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)（成片狀）。這也是立磨終粉磨的產(chǎn)品顆粒級配符合商砼要求的根本原因。

在離心力的作用下向磨盤邊緣移動并受到磨輥的碾壓，粉碎后的物料從磨盤邊緣溢出，同時被來自噴嘴環(huán)（風(fēng)環(huán)）高速向上的氣流帶至與立磨一體的高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離器分選后返回到磨盤上，重新粉磨（磨內(nèi)循環(huán)）；合格的產(chǎn)品則隨氣流出磨，在收塵器的過濾作用下收集下來。沒有被氣流帶起的粗顆粒物料從風(fēng)環(huán)處沉落，經(jīng)外循環(huán)的斗提機(jī)喂入磨內(nèi)再次粉磨。

由于立磨粉磨過程的碾壓和磋磨，產(chǎn)品的粒度分布較為合理，且多為橢圓狀的顆粒，能夠充分滿足商砼對產(chǎn)品性能的要求。同時，立磨自帶高效選粉機(jī)，可實(shí)現(xiàn)“即磨即選”的目的，不會產(chǎn)生過粉磨現(xiàn)象，在節(jié)省能耗的同時可有效降低水泥產(chǎn)品的溫度，可有效避免因水泥溫度增高導(dǎo)致的需水量增加、“假凝”“快凝”、混凝土結(jié)構(gòu)物開裂等不良現(xiàn)象。

1.2.球磨機(jī)—沖擊和摩擦粉磨原理

球磨機(jī)粉磨原理：鋼球在磨內(nèi)是靠沖擊和摩擦粉磨

球磨機(jī)工作時，圓形筒體進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，研磨體在離心力和與筒體內(nèi)壁的襯板面摩擦力的作用下，隨筒體一起回轉(zhuǎn)，并被帶到一定高度，在重力作用下自由下落，研磨體像拋射體一樣，沖擊底部的物料把物料擊碎。這種研磨體上升、下落的循環(huán)運(yùn)動是周而復(fù)始的。

在磨機(jī)旋轉(zhuǎn)的過程中，研磨體還產(chǎn)生滑動和滾動，在研磨體、襯板與物料之間發(fā)生研磨作用，使物料磨細(xì)。由于進(jìn)、出料端的料面差、研磨體下落時沖擊物料產(chǎn)生軸向推力、磨內(nèi)氣流運(yùn)動均能幫助物料流動。物料由進(jìn)料端緩慢地流向出料端，完成粉磨作業(yè)。

由于球磨在粉磨過程中筒體的旋轉(zhuǎn)，研磨體周而復(fù)始的拋射、沖擊和摩擦粉磨物料，粉磨出的物料顆粒級配和圓度系數(shù)較高，但同時也會產(chǎn)生研磨體的自身的相互作用，這個作用過程會產(chǎn)生能量損失、物料過粉磨、溫度升高、噪音升高等問題。這也是球磨機(jī)能耗較高、水泥溫度高、噪音大的根本原因。

1.3.輥壓機(jī)+球磨機(jī)粉磨原理

輥壓機(jī)粉磨原理為：擠壓料餅粉磨。

輥壓機(jī)是料床粉磨原理設(shè)計而成，其主要特征是：高壓、滿速、滿料、料床粉碎。輥壓機(jī)由兩個相向同步轉(zhuǎn)動的擠壓輥組成，其粉磨過程是在兩磨輥的轉(zhuǎn)動作用下，物料被帶入兩輥之間，首先是較大的顆粒被擠壓粉碎，隨著物料向下移動，受壓愈大，料層密度不斷增大，較小顆粒也得到粉碎，直至兩輥間的最窄處。變成密實(shí)的料餅從機(jī)下排出。輥壓機(jī)因其“擠壓粉碎”的原理，導(dǎo)致其排出的物料產(chǎn)生“料餅”不易分散，影響后續(xù)選粉機(jī)的選粉效率，在其粉磨過程中需要配合“打散機(jī)或V型選粉機(jī)”來把物料進(jìn)行分散。

立磨和輥壓機(jī)的粉磨過程有以下幾個區(qū)別：

1．輥壓機(jī)對物料施加的壓力主要為正壓力，立磨除施加正壓力外，還伴隨有磋磨作用，這不僅可增加細(xì)顆粒含量，還可以改善顆粒級配和圓度系數(shù)，而輥壓機(jī)只有擠壓力，顆粒形狀成片狀，圓度系數(shù)較低，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量增加，降低水泥強(qiáng)度并影響水泥的其他性能，這也是輥壓機(jī)終粉磨水泥不能推廣的最根本原因；

2．立磨對物料擠壓進(jìn)行了雙向限制，而輥壓機(jī)則采用三向限制(磨輥兩側(cè)裝有擋板和料壓)，而且擠壓力相對較高。因此輥壓機(jī)粉磨能量利用率相對較高；

3．在立磨系統(tǒng)中物料可在磨盤上多次受壓，并可通過內(nèi)部循環(huán)重新回落到磨盤上粉磨，直至顆粒粉磨成水泥成品被選粉機(jī)分選，分選后由袋式收塵器收集；而輥壓機(jī)中物料僅通過磨輥擠壓一次。產(chǎn)品的細(xì)粉顆粒含量較低，大多集中在20～70?μm間，顆粒圓度系數(shù)一般小于50%，水泥水化表現(xiàn)出凝結(jié)時間長，需水量大及強(qiáng)度低等特性。因此輥壓機(jī)需要通過外部提升機(jī)進(jìn)行多次循環(huán)粉磨，達(dá)到一定細(xì)度后與球磨機(jī)相配合來矯正顆粒圓度系數(shù)，俗稱“整形”。?

1.4.粉磨原理對比評價

1．立磨采用料床碾壓和磋磨原理粉磨物料，粒度分布和圓度系數(shù)較為合理，能耗低，粉磨系統(tǒng)的電耗比輥壓機(jī)+球磨組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)低10%~20%；

2．立磨粉磨本體配有高效選粉機(jī)，采用“即磨即選”的形式，沒有過粉磨、水泥溫度高的現(xiàn)象；

3．立磨可實(shí)現(xiàn)“無球化”粉磨過程，在工作中沒有鋼球相互碰撞、撞擊襯板的金屬撞擊，因此噪音小，比球磨機(jī)低20~25dB；

4．立磨外循環(huán)的物料比較松散，而輥壓機(jī)擠壓料餅需要配套打散設(shè)備進(jìn)行兩次分選。

由此可見，先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的的水泥立磨終粉磨系統(tǒng)必將會取代傳統(tǒng)的球磨系統(tǒng)，成為水泥粉磨的主力軍，為實(shí)現(xiàn)水泥粉磨節(jié)能降耗做出巨大的貢獻(xiàn)。

4、水泥粉磨發(fā)展趨勢

目前，水泥立磨終粉磨裝備已經(jīng)得到長足發(fā)展，不斷增加技術(shù)積累，提升裝備的適應(yīng)性和可靠性，脫離同質(zhì)化的同時，向以質(zhì)量提高增效代替數(shù)量增長增效的國際化經(jīng)營方向發(fā)展，全面提升高端水泥制造工藝水平，全面提高經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益。集約型、環(huán)保型的綠色水泥制造是水泥立磨的必然發(fā)展趨勢。

?國內(nèi)水泥專家的觀點(diǎn)：2009年4月中國水泥網(wǎng)主辦的“2009中國水泥粉磨技術(shù)高峰論壇（南京）”會議上，中國水泥網(wǎng)高級顧問、中國水泥屆資深專家高長明專家提出，水泥粉磨“無球時代”即將到來，“水泥生產(chǎn)無球化”，必然是水泥行業(yè)發(fā)展的趨勢。使用立磨粉磨水泥是未來的發(fā)展方向。

?國際水泥界的觀點(diǎn)：2009年9月在德國杜爾塞舉辦了第六屆國際水泥大會，國際水泥界專家共同總結(jié)出會議結(jié)論：經(jīng)過長期研究和實(shí)踐證明：立磨水泥完全能夠滿足各項(xiàng)工程要求！立磨是一種先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、適用的粉磨裝備，水泥制造企業(yè)無球化時代已經(jīng)到來！

立磨具有粉磨效率高、電耗低、物料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品細(xì)度易于調(diào)節(jié)、設(shè)備工藝流程簡單、占地面積小、噪音低、揚(yáng)塵小、使用維護(hù)簡便、運(yùn)行費(fèi)用低、耐磨材料消耗少、產(chǎn)品性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展空間廣闊，有條件作為國家節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能布局的排頭兵。立磨取代球磨成為市場主流只是時間問題。

近年來，冀東裝備工程股份有限公司的水泥立磨技術(shù)在不斷研發(fā)、升級下，性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。公司在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量和客戶服務(wù)等方面都保持著行業(yè)領(lǐng)先地位。

作為中國一流的水泥裝備綜合服務(wù)商，冀東裝備將高端化、專業(yè)化、定制化、智能化、大型化、品牌化、多元化作為發(fā)展理念，致力于推出集約型、環(huán)保型的新型高效節(jié)能立磨裝備。打造環(huán)境友好、資源節(jié)約的綠色水泥裝備制造和低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。

原標(biāo)題：水泥輥壓機(jī)、球磨機(jī)與立磨的粉磨原理分析、市場占比及發(fā)展趨勢