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邹伟斌:水泥粉磨系统异常案例分析与节能改造

10月29日,在中国水泥网举办的“2020中国水泥智能化高峰论坛暨第十二届国际粉磨峰会”上,中国水泥网高级顾问邹伟斌带来了以《水泥粉磨系统异常案例分析与节能改造》为主题的精彩报告。

据了解,GB16780《水泥单位产品能源消耗限额》报批稿已将水泥粉磨电耗等级定额做了修改,(以P.O42.5级水泥计):粉磨工段电耗3级定额指标为≤32kWh/t;粉磨工段电耗2级定额指标为≤28kWh/t;粉磨工段电耗1级定额指标为≤26kWh/t。邹伟斌表示这给企业未来的努力提供了方向和依据。

对于当前的水泥粉磨系统节能改造,邹伟斌指出,目前国内不同预粉磨设备、不同分级设备、不同管磨机系统组成的粉磨工艺,至少有二十种以上,每一种粉磨工艺都有其技术特点,应针对生产现场实际状况,持续改进、提高,降低粉磨电耗。

以下是其对比分析的8种粉磨系统的电耗情况:

1、管磨机水泥终粉磨系统(粉磨电耗>36kWh/t);单纯使用管磨机电耗使用相对较高。

2、立磨水泥终粉磨系统(粉磨电耗25kWh/t—— 34kWh/t)。

3、辊压机水泥终粉磨系统(粉磨电耗20kWh/t —— 26kWh/t);在国内使用的较少,具有温度较低等特点。

4、辊压机+管磨机联合(半终)粉磨系统(粉磨电耗22kWh/t —— 33kWh/t)。

5、外循环立磨+管磨机联合(半终)粉磨系统(粉磨电耗≤27kWh/t——28kWh/t)。

6、筒辊磨水泥终粉磨系统(粉磨电耗24kWh/t —— 26kWh/t)。

7、外循环立磨水泥终粉磨系统(粉磨电耗<26kWh/t)。由于立磨细粉含量相对辊压机较多一些,他认为这个系统可以作为未来的一个发展方向。

8、BETA磨水泥终粉磨系统(粉磨电耗<16kWh/t)。

随后,邹伟斌对水泥联合(半终)粉磨系统的未来优化发展给出了自己的看法:

1、根据生产现场和水泥、冶金行业调查,他认为“分段粉磨”能耗低于一段粉磨,以破碎为例,三段破碎使用电耗一定是低于二段破碎使用电耗的。

2、增大并充分发挥预粉磨段处理能力(即增大预粉磨设备规格与管磨机的装机功率比。

3、充分发挥高效率料床粉磨技术优势。

4、预粉磨系统优选配置动、静两级分级设备。

5、充分发挥管磨机段颗粒磨细与整形优势。

邹伟斌认为,在这些系统中每一段都具有特点,需要差异性优化,将每一段的优势充分发挥出来。他总结了水泥联合(半终)粉磨系统“三段论”:磨前处理是关键、磨内磨细是根本、系统选粉是保证。

以下为其列举的联合粉磨系统异常案例及节能改造方法和效果:

案例:

M公司水泥制成工序配置150-100辊压机(物料处理能力500t/h,主电机功率710kW-10kV-(额定电流52A)×2,磨辊运行线速度1.60m/s)+ V8820静态气流分级机(循环风机风量180000——280000m3/h,风压3500Pa,风机电机功率400kW)+Φ3.8m×13m双仓管磨机(主电机功率2500kW-10kV-额定电流174A,采用中心传动方式,双分流主减速器型号JS130C,速比i=44.588:1,筒体工作转速n=16.7r/min,设计研磨体最大装载量175t,实际研磨体装载量为170t)+O-sepa N-3000水平进风涡流选粉机(喂料能力540t/h、选粉能力180t/h、主轴电机功率132kW,系统风机风量210000 m3/h,风压5600Pa,风机电机功率500kW-10kV-额定电流35.2A)+磨尾收尘风机(风量50000m3/h,风压4000Pa,风机电机功率110kW)组成的双闭路联合粉磨系统。

生产P.O42.5级水泥,在成品比表面积控制指标350±15m2/kg前提下,系统产量只有120t/h,粉磨电耗在34kWh/t左右。

V型静态气流分级机分级后的入磨物料粒径

Φ3.8m×13m双仓管磨机结构参数

Φ3.8m×13m双仓管磨机结构参数

磨内一仓到二仓之间采用双层筛分隔仓板,隔仓板一仓端与二仓端均为同心圆状篦缝,宽度10.0mm;内筛分篦板篦缝宽度2.5mm;磨尾出料篦板为同心圆篦缝,宽度6.0mm。

Φ3.8m×13m管磨机一仓研磨体级配

Φ3.8m×13m管磨机二仓研磨体级配

Φ3.8m×13m双仓管磨机结构参数

Φ3.8m×13m双仓管磨机设计研磨体装载量175t,磨内研磨体实际装载量170t,系统运行过程中,管磨机主电机进项后运行电流在168A左右。

管磨机出磨物料细度

与入磨物料细度参数相比,出磨物料R80μm筛余降低了28.6%,R45μm筛余仅降低20.8%。入磨与出磨比表面积差值41 m2/kg,平均每米研磨体仅创造3.28 m2/kg。

案例分析与节能改造:

1、磨前处理是关键

1)联合(半终)粉磨系统中,预粉磨段做功能力决定了该系统产量与电耗80%以上因素,必须高度重视发挥预粉磨段的有效挤压做功能力。预粉磨段做功越多,系统生产能力提高幅度和系统节电幅度越大。

2)V型静态气流分级机的物料分散问题,由单通道进料装置改为多通道方式进料。

3)在分级机内部增加了“机内物料二次分散装置(已申报专利)”,确保物料能够实现更均匀分散,有效延长物料在分级机内的停留与分级时间,由此提高静态气流分级机的分级效率。

改进后的V型静态气流分级机分级的入磨物料粒径

2、磨内磨细是根本

1)采用其设计,由徐州市恒越粉磨机械科技新葡的京集团350vip8888制造,以高强度耐磨钢板材质(洛氏硬度HRC50)切割的专利型“单层复合便更换筛片高效隔仓板”(实用新型专利号ZL 2019 2 1684815.0),提高磨内通风与过料能力,有利于提高粉磨系统产量。

该系统应用的专利型单层复合便更换筛片高效隔仓板为同心圆状篦缝,(该隔仓板篦缝形状也可采用多种不同宽度参数组合),通孔率达到25%以上,以确保磨内良好的通风与过料能力。

2)采用其设计,由徐州市恒越粉磨机械科技新葡的京集团350vip8888制造的专利型“细磨仓衬板表面活化装置”(实用新型专利号ZL 2019 2 1685179.3),提高小波纹衬板与最外层研磨体之间摩擦力,活化装置可充分激活小规格研磨体的磨细能力,增加出磨水泥粉体中的成品含量,降低循环负荷,最终达到提高粉磨系统产量,降低粉磨电耗的目的。

3)Φ3.8m×13m管磨机二仓(细磨仓)应用传统形式的活化环规格偏小,其本身对小规格研磨体活化区域也小,激活能力较差,加之磨损较严重,已到更换周期。

4)在管磨机内部改进过程中,采用其设计的专利型“一种管磨机大区域活化环”(实用新型专利号ZL 2019 2 1684823.5),在二仓(细磨仓)内仍然保持五圈安装。

调整后的管磨机各仓研磨体级配

技术改进后的出磨物料细度

出磨物料粒径缩小幅度较大,R45μm筛余由入磨的36.8%降至5.6%,下降了31.2%。R45μm筛余由入磨的51.4%降至25.2%,下降了26.2%。入磨与出磨比表面积差值107 8.56m2/kg,平均每米研磨体创造8.56m2/kg,充分说明通过对磨内研磨体调整以及隔仓板结构的改进,磨内磨细效果明显提高。管磨机段出磨物料中成品含量越多,磨尾选粉机分级出的成品也越多,系统循环负荷降低,处于良性循环状态,能够满足进一步提高系统产量的要求。

3、系统选粉是保证

一次进风管道与二次进风管道加长。选粉机上部由四点进料改为六点进料。

改进后的联合粉磨系统技术经济指标

总体来说,经优化改进后,该双闭路联合粉磨系统增产45t/h,增产幅度达37.5%。系统粉磨电耗降低6.6kWh/t,节电幅度19.41%。按照该系统实际生产能力110万t/a计,年可节电660万kWh。取平均电价0.50元/kWh,通过优化改进,年节电效益可达330万元(未计水泥增产部分的效益),取得了显著的综合技术经济效果。

对于椭圆形研磨介质,邹伟斌认为椭圆球研磨体在水泥管磨机上应用,对水泥物料粉碎与磨细的综合效果,比传统圆球研磨体更优秀,具有广阔的应用前景。

他介绍了椭圆形研磨介质的六大技术特点:

1、从数学原理上分析圆球与椭圆球两种不同形状的球体的结构特点可知:在相同直径时,椭圆球的单个重量与面积大于圆球,对入磨物料的冲击粉碎能量大,处理能力强。

2、在水泥管磨机运行过程中,椭圆球的重心低,比圆球稳定性更好,对物料具有良好的剪切能力与粉碎能力,极有利于提高粉磨系统产量。

3、椭圆球体与圆球体除了外观形状不同,椭圆球的各点曲率不同,与物料之间有不同的接触角度与接触弧线,对物料的接触几率与接触面积大于圆球。对于被磨物料具有良好的的磨削、剪切、挤压、冲击能力,管磨机应用椭圆球的粉碎效率明显高于圆球,极其有利于物料的磨细。

4、椭圆球两端球冠可以释放粉磨过程中由于摩擦产生的静电荷,可有效降低球体表面粘附,能够使磨内获得稳定而较高的研磨能力与粉磨效率。

5、椭圆球对物料的“选择性粉磨”与“筛分特性”远远大于传统圆球研磨体,球间堆积孔隙率比圆球低,更适合作为管磨机的研磨介质。

6、工业生产的水泥成品比表面积提高幅度(一般可提高10——20m2/kg以上)对比得出的结论可知:在水泥管磨机中应用椭圆球作为研磨体,粉磨效率显著高于传统圆球研磨体。

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