Сепаратор цементной мельницы принцип работы

Обновлено: 05.05.2024

Сепараторы

В цементном производстве применяют проходные и центробежные сепараторы.

В проходной сепаратор ( 37) пылегазовая смесь поступает снизу через входной патрубок 4. Крупные взвешенные в газовом потоке частицы (крупка), встречая на своем пути распределительный конус 3, ударяются о него, по стенкам наружного конуса 1 сползают вниз и поступают в разгрузочную течку 5.

При ударе о распределительный конус отделяются только наиболее крупные зерна, основная часть крупной фракции выделяется из газового потока при прохождении через щели 7 от удара о лопатки 8. Выпавшие при этом крупные частицы сползают по стенкам внутреннего конуса 2, попадают на распределительный конус 3 и скатываются с него по стенкам наружного конуса /, а затем в течку 5 и отправляются на доизмельчение.

Освобожденный от крупных зерен воздушный поток, содержащий готовый продукт, по трубе 6 уходит из сепаратора. Измельченный материал осаждается в циклонах и фильтрах.

Крупность отделенных в сепараторе зерен зависит от скорости воздушного потока в нем. Последний регулируется лопатками, от угла поворота которых зависит сопротивление, оказываемое воздушному потоку при прохождении его через щели 7. Поворачивают лопатки регулирующим кольцом 9.

Центробежные сепараторы бывают с замкнутой циркуляцией воздушного потока и с выносными циклонами (типа «Ве- даг»), В последнее время наиболее широко применяют циклонные сепараторы, характеризующиеся высокой эффективностью разделения материала.

Циклонный сепаратор состоит из циклонов 3, вентилятора 12 и воздуховодов, соединяющих их между собой. Внутри корпуса 1 сепаратора находится ротор 8 с разбрасывающим устройством 4 и конусная решетка 2. Исходный материал загружается в агрегат от элеватора через течку 6 в крышке или пневмотранспортом по трубе 16, вмонтированной в сепаратор снизу. При загрузке пневмотранспортом упрощается компоновка помольного агрегата и увеличивается надежность его работы.

При работе сепаратора исходный материал равномерно подается на вращающуюся разбрасывающую тарелку 4, сбрасывается с нее в зону разделения, где на частицы действуют в зависимости от их массы различные центробежные силы. Воздушный поток, создаваемый напором вентилятора 12, направляется по касательной в корпус сепаратора через патрубок 14. Все частицы, сила тяжести которых меньше, чем напор воздуха, движущегося по спирали вверх, подхватываются воздушным потоком и уносятся к циклонам 3, попарно расположенным вокруг сепаратора. В циклонах они осаждаются и выходят через патрубок 13 и воздушный затвор наружу. Очищенный воздух возвращается по трубопроводу 10 обратно в вентилятор, и цикл повторяется.

Крупные частицы (крупка), отделенные в зоне И разделения от тонкой фракции, падают под действием силы тяжести по ступенчатому спуску конусной решетки 2 в конус 15 для крупки. При прохождении потока крупки через конусную решетку из него дополнительно отсеиваются мелкие фракции.

Привод 9 разбрасывающего устройства регулируемый, что позволяет в сочетании с регулированием расхода воздуха, подаваемого вентилятором, получать готовый продукт заданной тонкости помола с настройкой без остановки сепаратора.

Мельница самоизмельчения «Аэрофол». При сухом помоле сырья применяют также мельницы самоизмельчения «Аэрофол», предназначенные для предварительного измельчения и сушки сырьевых материалов влажностью до 10—12% с использованием преимущественно печных отходящих газов. Принцип самоизмельчения сырьевых материалов в мельнице «Аэрофол» такой же, как и в мельнице «Гидрофол». Конструктивно эти мельницы отличаются внутренним устройством барабана, разгрузочной частью и приводом.

Мельница «Аэрофол» состоит из барабана 1, вращающегося на двух полых цапфах 7 в подшипниках 2 жидкостного трения. Внутри барабан футеруется броневыми плитами и брусками 5 (лифтерами). Торцовые стенки барабана выложены отбойными броневыми плитами 6 с концентрическими выступами треугольного профиля.

Сырьевой материал размером более 400 мм поступает во вращающийся барабан 1 через загрузочное устройство 3, куда одновременно подаются сушильные газы температурой 300—350° С. При вращении мельницы материал внутри барабана поднимается лифтерами на определенный угол вверх, а затем падает вниз. При падении куски ударяются один о другой, а также об отбойные броневые плиты и разбиваются на мелкие кусочки. От многократного собственного падения, ударов и истирания материал измельчается в крупку.

Горячие сушильные газы, просасываясь через поток падающего материала, омывают его частицы, высушивают их и выносят из мельницы в осадительные циклоны и далее в сепаратор. Крупные фракции из сепаратора поступают на домол в трубную мельницу. Для более интенсивного размола материала в мельницу загружают шары до 8% ее объема.

При применении мельниц самоизмельчения «Аэрофол» отпадает необходимость в использовании оборудования второй и третьей стадии дробления. Мельницы выпускают диаметром 7—9,75 м, производительностью от 100 до 400 т/ч с мощностью электродвигателей от 1325 до 3300 кВт. В этих мельницах перерабатываются материалы с исходной крупностью от 200 до 400 мм и более и влажностью от 5 до 12% и выше.

Технологическая схема переработки сырьевых материалов с их одновременной сушкой в мельнице «Аэрофол» представлена на 40.

Добытый в карьере известняк 3 автосамосвалами грузоподъемностью 27 т транспортируется в бункер отделения первичного дробления, расположенного на промышленной площадке карьера на расстоянии 2 км от основного производства. После дробления в ще- ковой дробилке куски известняка размером до 300 мм системой ленточных конвейеров подают на резервный склад или в силосы 4 сырьевого отделения. Известняк из силоса 4 пластинчатым питателем 1 шириной 1800 м направляется на ленточный конвейер 25, питающий мельницу «Аэрофол» 23 производительностью до 260 т/ч.

Добываемая глина подается автосамосвалами в приемную воронку вместимостью 40 т, установленную в отделении дробления глины над пластинчатым питателем 2. Куски глины размером до 1000 мм из приемной воронки подаются пластинчатым питателем 2 шириной 2400 мм в двухвалковую дробилку 5, которая измельчает глину до кусков размером 80 мм. После дробилки глина направляется пластинчатым питателем 6 шириной 2400 мм на слой известняка, находящегося на ленточном конвейере 25, и далее следует в мельницу «Аэрофол».

Силосы известняка и бункера глины оборудованы радиоактивными уровнемерами. Дозировка контролируется тензометрически- ми весами ВК-12 фирмы «Шенк» 7, установленными на ленточном конвейере 25.

Сырьевая мука (известняк и глина) через шлюзовой затвор подается в мельницу «Аэрофол». Здесь одновременно с измельчением материал высушивается отходящими газами вращающейся печи. Предусмотрена отдельная топка 24 для розжига установки и приготовления первичного запаса сырьевой муки, необходимой при пуске линии в эксплуатацию.

Газы температурой 350° С, поступающие в мельницу «Аэрофол», выносят из нее высушенный (с влажностью от 0,5 до 1%) и измельченный продукт в классификатор 21, где отделяются наиболее крупные фракции. Мелкие частицы уносятся в циклоны 13, где происходит их осаждение. Из циклонов материал поступает в бункер и распределяется системой аэрожелобов 10 в промежуточные силосы 9. Крупка, осажденная в классификаторе 21, ленточными конвейерами 22 и 29 и элеватором 26 направляется также в силосы 9. Из промежуточных силосов крупка через весовые дозаторы дозировочных узлов 28, ленточный конвейер 27, ковшовый элеватор 16 подается в центробежный сепаратор 15 с выносными циклонами. В сепараторе происходит отделение готового продукта, который осаждается в циклонах и поступает в бункер готовой сырьевой смеси. Крупка из сепаратора через весовой дозатор фирмы «Шенк» поступает в мельницу 18 домола (размером 4x13,5 м).

Железосодержащие добавки (огарки) подаются в мельницу домола через весодозировочный узел 19 и ленточный конвейер 17. Из мельницы сырьевая смесь через сборный бункер пневмокамерным насосом 20 транспортируется в смесительные силосы. Технология приготовления сырьевой смеси управляется автоматически.

Смотрите также:

Добывают известняк и глину с учетом их свойств теми же приемами
сепараторами (проходными или центробежными).
В настоящее время все шире начинают применять каскадные мельницы без мелющих тел типа «Аэрофол», сырьевые.

Помольный агрегат с сепараторной мельницей 3,2X8,5 м (71) предназначен для помола и одновременной сушки глины и известняка с корректирующими добавками для получения сырьевой муки

. обожженной до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей
помола включает помольный агрегат и центробежный сепаратор, определяющий крупные зерна
«Аэрофол», усреднитель-ные склады, мельницы помола сырьевых.

За исходное сырье приняты известняк и глина.
Каждая мельница работает по схеме пневматической разгрузки с воздушно проходным сепаратором 2. Крупка
Из силосов 15 сырьевая мука по аэрожелобам 16 ленточными питателями 17.

Валковые измельчители

Первая вертикальная валковая мельница была представлена на рынок её разработчиком немецкой фирмой Loesche GmbH в 1928 году [94]. Она предназначалась для помола угля. Понадобилось пятьдесят лет для продвижения этой конструкции в цементную промышленность. Это стало необходимым с расширением внедрения сухого способа производства цемента и обеспечением печей обжига клинкера производительностью 3000 тонн в сутки и более сырьевой мукой. К этому времени была решена проблема повышенного износа валков, усовершенствована конструкция мельницы с разработкой валковых модулей для 2-х, 3-х, 4-х и 6-ти валковых мельниц. С помощью всего лишь четырех различных конструкционных модулей было предусмотрено покрыть диапазон производительности от 80 т/час до 1000 т/час [95], изменяя при этом только количество валков. Перед каждым основным валком был установлен вспомогательный, задачей которого является подготовка постели материала перед его помолом под воздействием основного валка.

Была значительно повышена надежность мельницы, позволившая перейти к питанию печи от одной сырьевой мельницы вместо двух, использовавшихся ранее.

Сызранский завод тяжелого машиностроения ОАО «Тяжмаш» выпускает вертикальные валковые среднеходовые мельницы МВС производительностью 5 – 125 т/час для размола до пылевидного состояния каменных углей, полуантрацитов, тощих углей и некоторых отходов обогащения в системах топливоприготовления на тепловых электростанциях.

Таким образом, в России имеется база для выпуска аналогичного оборудования и для цементной промышленности.

Вертикальная валковая мельница, выпускаемая фирмой Loesche для использования в производстве цемента, представлена на рисунке 6.1.


Рисунок 6.1. – Вертикальная валковая мельница Loesche

Исходный материал подается в мельницу через питатель 1 в центр вращающегося помольного стола 3. Перед питателем установлен магнитный сепаратор, который удаляет редкие металлические включения через отводящую трубу 2. Под действием центробежной силы материал перемещается по помольному столу и попадает под действие гидропневматических подпружиненных основных валков 4. Под ними происходит помол материала. Маленькие вспомогательные валки 5, которые располагаются перед основными, обеспечивают подготовку слоя измельчаемого материала путем его деаэрации и предварительного уплотнения. При накатывании валки поднимаются на слой материала, приходит в действие пневмогидравлическая система. Имеется ограничитель хода валков, предотвращающий металлический контакт помольного валка с помольным столом.

Измельчаемый основными валками материал при вращении помольного стола перемещается к внешнему краю помольного стола. Через жалюзийное кольцо 6, которое окаймляет помольный стол, подается горячий газ 7, который подхватывает перемолотый материал различной тонкости и транспортирует его к сепаратору 8. Скребки вычищают не подхваченную газом крупку из кольцевого канала и направляют её в систему транспортировки крупки. Сепаратор в зависимости от его настройки отсеивает грубо перемолотый материал, который через сборный конус 9 возвращается на помольный стол для повторного помола. Готовый продукт заданной тонины проходит через сепаратор и покидает мельницу с потоком газа 10. Желаемая температура на выходе из мельницы в пределах от 80°С до 130°С достигается уже в зоне помола.

Мельница приводится в действие с помощью планетарного редуктора 11 и электродвигателя 12. Упорный подшипник в верхней части редуктора принимает усилия валков.

Перед запуском мельницы её гидравлические валки поднимаются над помольным столом, тем самым обеспечивая пуск с минимальным пусковым моментом. Этим вертикальная мельница выгодно отличается от шаровой.

Подвергающиеся износу помольные элементы, а именно облицовка валков и сегментов помольного стола легко заменяется.

В девяностых годах прошлого века в связи со строительством современных цементных заводов в юго-восточной Азии рост производительности сырьевых мельниц достигли 5000 и 10000 тонн в сутки. Такой стремительный рост, наряду с необходимостью масштабирования и решения вопросов износостойкости валков привел к тому, что встроенный в мельницу сепаратор оказался без достаточного внимания и в результате не оптимальным по конструкции. Материал увлекался газом с помольного стола и распределялся жалюзями по высоте ротора сепаратора неравномерно. Это уменьшало возможности разделения продукта и снижало потенциальные возможности мельницы.

Этот недостаток был устранен таиландской фирмой L.V.Technology.

Фирма производила на цементных заводах модернизацию жалюзийного аппарата сепаратора [96], обеспечившую равномерность распределения восходящего потока газа вместе с материалом по высоте ротора сепаратора. За счет неравномерности площади пропускного сечения жалюзей оказалось возможным на каждом уровне высоты ротора эффективно разделять продукт.

Такое решение позволило повысить производительность мельниц на 13%, например, с 315 до 355 т/час, и снизить удельный расход электроэнергии на производство сырьевой муки на 3,0 кВт час/т сырьевой муки.

Первое испытание устройства ЭКОФОР на вертикальной валковой мельнице [97] проводились на заводе концерна Hanil Cement в Tanyang, Республика Корея. Вертикальная валковая мельница паспортной производительностью 350 т/час была снабжена экспертной системой управления, работающей без вмешательства оператора.

Подключение устройства ЭКОФОР было выполнено к верхней части корпуса планетарного редуктора со стороны противоположной приводу, как это показано на рисунке 6.2.

Автоматическое управление мельницей осуществлялось по сигналу дифференциального давления мельницы, характеризующим загруженность потока газа размолотым материалом. Уменьшение дифференциального давления свидетельствовало об освобождении мельницы от материала, и подача его в мельницу автоматически увеличивалась.


Рисунок 6.2. – Место подключения устройства к планетарному редуктору

На рисунке 6.3. представлен переходный процесс увеличения производительности мельницы, изменения дифференциального давления и нагрузки двигателя привода помольного стола на Hanil Cement [98].


Рисунок 6.3. – Переходный процесс после включения устройства

Видно, что автоматическая система не предусматривала отработку такого сильного воздействия, какое оказало устройство, и оно вызвало повышенную, с низкой частотой колебательность, которая закончилась через 1 час после включения устройства на более высоком уровне производительности мельницы. Данные испытания представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1. – Результаты испытания на Hanil Cement

С помощью одного устройства производительность мельницы была увеличена на 15 т/час, экономия электроэнергии составила 210 кВт час за каждый час работы мельницы.

Таблица 6.2. – Результаты испытания устройства на заводе Hyundai Cement

Итоговые данные испытания на заводе Hyundai Cement Республика Корея на мельнице помола сырьевой муки представлены в таблице 6.2. Одно устройство повысило производительность мельницы на 21 т/час, а экономия электроэнергии составила 345 кВт час за каждый час работы.

Вертикальные валковые мельницы являются в настоящее время самым энергоэффективным оборудованием для помола сырьевой муки при сухом способе производства цемента. Они начали использоваться и для помола цемента и шлака. Устройство ЭКОФОР было апробировано на такой мельнице на заводе Hanil Cement в Tanyang, Республика Корея, таблица 6.3.

Таблица 6.3. – Результаты испытания при помоле цемента

Усредненные без ЭКОФОР

ЭКОФОР включен 31.10.2000

Производительность мельницы повышена на 8 т/час, потребление электроэнергии за час работы мельницы уменьшилось на 110 кВт час.

Требуемая тонкость помола для сырьевой муки составляет 15-20% на сите 90 мкм, а для помола цемента это требование значительно выше, в пределах 1 – 6 % на сите 45 мкм. Первоначально задачей для такого типа мельниц являлось достижение удельной поверхностью при помоле цемента значения 3500 см 2 /г, а теперь 4500 см 2 /г. Но, очевидно, что это предел. Принципиально в вертикальных валковых мельницах исключен ударный механизм воздействия на измельчаемый материал, используются только механизмы раздавливания и истирания. Таким образом, отсутствует возможность механоактивации продукта с кратковременным на него термическим воздействием [99], что важно для прочности цемента. Кроме того, в связи с имеющим место в этих мельницах узким распределением частиц цемента по размерам, повышается его водопотребность и связанное с этим ухудшение удобоукладываемости – текучести бетона. Получить же высококачественный цемент с удельной поверхностью более 5000 см 2 /г пока возможно лишь в шаровых и вибрационных мельницах.

6.2. Системы помола с предварительным измельчением

Валковые дробилки высокого давления, которые также называют роллер–прессами, введены как новое оборудование для измельчения твердых материалов в 1984 году. К настоящему времени в мире их насчитывается в эксплуатации более шестисот, в основном производства Polysius [100], FLSmidth и KHD Humboldt Wedag. На рисунке 6.4, представлен в общем виде роллер–пресс немецкой фирмы KHD Humboldt Wedag [101].


Рисунок 6.4. – Механизмы роллер–пресса, где

1 – рама роллер–пресса, 2 – роллеры, 3 – подшипники валков, 4 – гидравлическая система, 5 – устройство загрузки, 6 – электродвигатели с планетарными редукторами, 8 – главные гидравлические цилиндры

Использование роллер–прессов в качестве предварительных измельчителей значительно повышает производительность систем помола в целом, снижает удельный расход электроэнергии на выпуск тонны готовой продукции.

Фирмой KHD Humboldt Wedag была разработана и по ходу внедрения модернизирована серия роллер–прессов десяти типоразмеров с размалывающим усилием от 2 до 32 МН, производительностью от 50 до 1500 т/час, с суммарной мощностью двух электродвигателей от 280 до 6000 кВт.

В России на ОАО «Волгацеммаш» также освоен выпуск пресс–валковых измельчителей на 50 и 100 т/час.

Большую сложность в эксплуатации роллер–прессов представляла проблема снижения износа рабочей поверхности роллеров, связанная с высокой, концентрированной энергонапряженностью, хотя измельчение в слое материала принципиально и уменьшает износ рабочей поверхности. Удельное давление измельчения было ограничено на уровне 7,0 Н/мм 2 и разработана специальная футеровка рабочей поверхности роллеров, позволившая увеличить срок её службы до 20000 часов.


Рисунок 6.5. – Измельчение в роллер–прессе

Расстояние между роллерами стабилизируют, а минимальное всегда ограничено, например, на уровне 20 мм, чтобы исключить металлическое взаимодействие роллеров. Материал в расходном бункере над роллер–прессом поддерживается на постоянном в узких границах уровне, чтобы стабилизировать давление столба материала на зону дробления, сильно влияющее на качество полупродукта.В роллер–прессах измельчение осуществляется в слое материала под высоким давлением, которое главные гидравлические цилиндры прикладывают к подвижному роллеру в направлении сжатия слоя. Этот слой материала образуется между двумя роллерами с загрузкой их навалом и встречным вращением, как это показано на рисунке 6.5. Вследствие сужения пространства между роллерами материал подпрессовывается, происходит предварительное дробление гранул. Частицы перераспределяются, происходит заполнение пространства между ними. При прессовании часть границ между фазами разрушаются. Происходит измельчение с широким распределением размеров частиц по размерам и с большим количеством мелких частиц, уплотненных в пластинки, которые в дальнейшем достаточно легко распадаются. В ходе этого процесса в частицах образуются зародышевые микротрещины, способствующие дальнейшему помолу.

Сначала роллер–прессы использовались для обеспечения предварительного измельчения по открытому циклу, то есть без сепарации – рисунок 6.6.а). Спрессованные пластинки материала после роллер–пресса подавались на дезагломератор и далее в шаровые мельницы замкнутого цикла. При этом достигалось снижение общего потребления электроэнергии на 20%. Первые роллер–прессы не были снабжены достаточно полной системой автоматизации, например, отсутствовала система стабилизации давления роллеров, имел место значительный неравномерный износ их рабочей поверхности.

Системы роллер–прессов первого поколения встретились нам при испытаниях устройств ЭКОФОР в Греции – Titan Kamari, в Испании – Lafarge Asland, в Южной Корее – Sungshin Cement. При испытании устройств на мельницах замкнутого цикла их свежее питание производилось полуфабрикатом после дробления исходного материала на роллер–прессах. Когда устройство улучшало показатели качества помола мельницы и требовалось увеличить её свежее питание, роллер–пресс, не оборудованный устройством ЭКОФОР, с увеличением своей производительности одновременно ухудшал гранулометрический состав дробленого материала. В итоге прирост производительности всей системы в целом оказывался меньше ожидаемого.


Рисунок 6.6. – Схемы использования роллер–прессов

Таким образом, выявилась необходимость интенсифицировать роллер–пресс с использованием электронейтрализации. Тем более что в этой добротной конструкции имеется принципиально неустранимый недостаток, связанный с невозможностью использовать при дроблении широко используемые за рубежом жидкие интенсификаторы. Измельчение в роллер–прессе идет в весьма ограниченном энергонапряженном пространстве без перемешивания материала, и равномерное распределение интенсификаторов в измельчаемом материале невозможно. Это ограничивает возможности таких систем помола, поскольку процесс измельчения в одном элементе системы, шаровой мельнице, интенсифицируется, а в роллер–прессе нет.

С развитием возможностей роллер–прессов они были включены в состав замкнутых систем предварительного измельчения. Для этого используются достигшие высокой селективности динамические сепараторы – рисунок 6.6.б), на выходе которых в таких системах удельная поверхность тонких частиц дробленого материала составляет 1700 – 1900 см 2 /г. Оставшиеся после сепарации частицы материала возвращаются на повторное дробление. При этом эффективность дробления увеличивается, так как эти частицы заполняют пустоты между крупными гранулами исходного продукта материала и при сжатии улучшают измельчение в слое материала. Коэффициент циркуляции, то есть отношение суммы свежего питания и возврата к свежему питанию, составляет в таких системах более четырех. Такой значительный возврат аккумулируется на мощном ковшовом элеваторе.

Компания KHD Humboldt Wedag вместо динамического сепаратора стала использовать для роллер–прессов собственной разработки оригинальный статический V – сепаратор – рисунок 6.6.в), который не имеет вращающихся частей. Он получил очень широкое распространение из-за своей простоты и дешевизны.

Иногда используется двойная сепарация – рисунок 6.6.г). После V – сепаратора, обладающего недостаточной селективностью, устанавливают динамический, но уже с меньшей производительностью.

Если бы в роллер–прессах могли использовать жидкие интенсификаторы помола, то внедрение нашей технологии проходило бы сложнее, так же как на шаровых мельницах, нередко в условиях неразумного противодействия сторонников использования только жидких интенсификаторов помола. Но такова уж конструкция роллер–прессов, что даёт нам возможность работать на ней без альтернативы [102].

Устройство ЭКОФОР подключается к роллер–прессам в соответствии с рисунком 6.7. к фитингам подачи охлаждающей воды в роллеры.


Рисунок 6.7. – Подключение устройства ЭКОФОР (установлено справа от роллер–пресса на колонне) к системе охлаждения роллеров

Если роллеры не охлаждаются водой, то устройство следует подключить к корпусам планетарных редукторов, как это показано на рисунке 6.8.


Рисунок 6.8. – Запасной вариант подключения к роллер-прессу

В любом случае необходимо иметь электропроводящую связь, пусть даже со скользящим контактом точки подключения устройства с рабочими поверхностями роллеров.

Первое испытание устройства проводилось в 2000 году на роллер–прессе POLYCOM на заводе Hanil Cement в Республике Корея [97]. Роллер–пресса работают под «завалом», пропуская через себя столько материала, сколько смогут. Однако, для стабилизации давления материала на зону прессования уровень материала в питающем роллер–пресс бункере поддерживается в достаточно жестких пределах. Зазор между роллерами при испытании не изменяли, а их давление, упавшее после включения устройства, было восстановлено на прежнем уровне.

После подключения устройства и его включения начинается переходный процесс, который представлен на рисунке 6.9.


Рисунок 6.9. – Снижение мощности (кВт), потребляемой роллером при включении устройства ЭКОФОР

Это предпродажное испытание проводилось на роллер–прессе POLYCOM на заводе Sungshin Cement в Республике Корее. Устройство было включено в 10:30. Через пятнадцать минут мощность, потребляемая электродвигателем роллера, упала на 14%. Сказался результат действия устройства по улучшению размалываемости материала, связанного с исключением электростатической составляющей из состава сопротивления измельчению.

Значительно снизилась также и амплитуда колебаний мощности двигателя роллер–пресса, характерная для такого вида нагрузки. Это свидетельствует о принципиальном снижении риска вибрации роллеров.

Таблица 6.4. – Динамика изменения параметров роллер-пресса при электронейтрализации на заводе Sungshin Cement, 10.2005

Между системой предварительного измельчения c роллер–прессом и финишной мельницей устанавливается расходный бункер, положение уровня полупродукта в котором свидетельствует о балансе работы этих двух систем. Если питание мельницы увеличивается, уровень полупродукта в расходном бункере понижается. Это заставляет вручную или автоматически повысить свежее питание роллер-пресса и несколько снизить скорость вращения ротора его сепаратора.

Улучшение работы системы помола связано не только с улучшением размалываемости материала, вызванным его электонейтрализацией, но и преобразованием структуры поверхности роллеров. Это подтверждается длительным последействием устройства, когда его переводят для испытания на другую систему помола. Оставшаяся без воздействия система продолжает работать на высоком уровне производительности в пределах недели.

Только первые испытания устройств на роллер–прессах предусматривали их отдельное от мельниц включение. Это делалось для выявления типовой реакции роллер-пресса на устройство. Три первые, представленные в таблице 6.5. системы использовали динамические сепараторы, а на заводе Wopfinger иcпользовалась двойная сепарация с V и динамическим сепаратором по схеме рисунка 6.6. в).

Таблица 6.5. – Показатели интенсификации роллер–прессов путем электронейтрализации (Без ЭКОФОР / С ЭКОФОР)

В Австрии интенсификация системы помола проводилась совместно с французской фирмой CHRYSO, крупным производителем и промоутером жидких интенсификаторов помола. Нашей зоной ответственности была система предварительного измельчения с роллер–прессом, а CHRYSO – финишная мельница. Прирост производительности роллер–пресса за счет электронейтрализации составил более 9 т/час.

Самым отзывчивым на подключение устройства оказался за все испытания, как отдельных роллер–прессов так и комбинированных систем, роллер–пресс Sungshin Cement с приростом производительности + 22 т/час.

Удельный расход электроэнергии на помол цемента в таких системах составлял 20,0 – 25,0 кВт час/т цемента. За счет подключения одного устройства ЭКОФОР к роллер–прессу снижение удельного расхода электроэнергии составило 2 кВт час/т цемента или, например, 350 кВт час за один час работы системы помола на Sungshin Cement и 250 кВт час за один час работы на Adana Cimento. Экономические преимущества от применения устройств учитывали только экономию электроэнергии и не учитывали экономию на издержках на ремонт и техническое обслуживание, связанное с сокращением рабочего времени системы помола на выпуск того же, что и раньше количества цемента. Хотя это обычно делается для расчета эффекта применения жидких интенсификаторов помола [103].

Схема по рисунку 6.6. a), когда роллер–пресс производил полупродукт без сепарации, встретилась в Канаде на Ciment Quibec в апреле 2002 . Три старые мельницы суммарной производительностью 89 т/час, при использовании устройства ЭКОФОР только на роллер–прессе, повысили производительность на 8%.

В комбинированных системах помола на предварительное измельчение приходится значительная часть общей работы. Так, например, на Sungshin Cement из общих 3500 кВт, используемой на двухстадийный помол, доля мощности на измельчение в роллер-прессе составляет 43%. Из представленного на рисунке 6.10. распределения частиц по размерам после сепаратора роллер-пресса видно, что это действительно уже полупродукт с содержанием большой доли готового цемента.


Рисунок 6.10. – Распределение частиц по размерам после предварительного измельчения в роллер- прессе и сепарации полупродукта

Это становится ещё более очевидным, если сравнить полученное распределение с распределением частиц готового цемента на рисунке 6.11.


Рисунок 6.11. – Распределение частиц цемента по размерам

Динамика интенсификации помола при включении второго устройства ЭКОФОР, кроме роллер-пресса ещё и на мельницу, приведена в таблице 6.6.

Использование второго устройства, подключенного к мельнице, позволило дополнительно увеличить её производительность на 13 т/час, а всего с учетом данных таблицы 6.6. на 35 т/час. Общее удельное потребление электроэнергии в целом было снижено на 4,5 кВт час/т цемента. Это означало экономию 1850 кВт час за каждый час работы системы помола.

Таблица 6.6. – Интенсификация помола на Sungshin Cement

В январе 2009 года на заводе Adana Cimento в Турции два устройства были включены на аналогичном оборудовании производства FLSmidth. Схема помола представлена на рисунке 6.12. В схеме использовался оригинальный сдвоенный сепаратор, принимающий в общий воздушный поток последовательно продукты помола после роллер-пресса и мельницы. Таким образом, частицы допустимого для цемента размера после роллер-пресса в мельницу не попадали и не загружали её бесполезной работой.


Рисунок 6.12. – Схема комбинированной системы помола на Adana Cimento, Турция

Общий прирост производительности системы помола составил 18 т/час или 15%. Скорость вращения ротора сепаратора мельницы была снижена на 8%. Снижение удельного расхода электроэнергии составило 3 кВт час/ т цемента или 400 кВт час за каждый час работы помольной системы. Динамика улучшения показателей представлена в таблице 6.7.

Таблица 6.7. – Интенсификация помола на Adana Cimento, Турция

После отработки методики интенсификации отдельно роллер-прессов при включенном устройстве ЭКОФОР при всех дальнейших работах по интенсификации комбинированных систем помола устройства включались одновременно на роллер-прессе и мельнице.

Так на заводе Akcimento в Canakkale, Турция дополнительные 14 т/час, как это показано в таблице 6.8., были достигнуты уже через три часа после включения двух устройств на роллер– пресс и мельницу. Снижение удельного расхода электроэнергии составило 3,0 кВт час/т цемента или 540 кВт час за каждый час работы мельницы.

Все работы на комбинированных системах помола проводились на фоне использования в мельницах жидких интенсификаторов помола.

Таблица 6.8. – Интенсификация помола на Akcimento Canakkale, Турция

Необходимо отметить, что комбинированные системы помола являются наиболее энергоэффективными среди существующих в настоящее время систем тонкого помола.

6.3. Валковая мельница Horomill

Разработчики принципиально новой мельницы для производства цемента [104, 105] – французская компания Fives FCB совместно с Buzzi Cementi Италия зарегистрировали ее под торговой маркой Horomill ®. Она не похожа ни на одну традиционную мельницу. Её вращающийся барабан не содержит внутри мелющих шаров, а измельчение слоя материала производится на внутренней поверхности барабана с помощью роллера. Реализованная идея была в том, чтобы заменить одноразовое сдавливание с очень большим давлением, как у роллер-пресса, на несколько сдавливаний с меньшим усилием, но с промежуточными разгрузками давления и перемешиванием материала. Первая мельница производительностью 25 т/час появилась в 1993 году. К 1998 году разработан ряд мельниц на 40 – 225 т/час, к 1999 году на заводах были внедрены уже 20 мельниц, в настоящее время их более шестидесяти.


Рисунок 6.13. – Схема движения материала в мельнице

Барабан мельницы, схематически представленной на рисунке 6.13., опирается на гидродинамические подшипники скольжения и приводится во вращение через размещенную на нём венцовую шестерню от редуктора с электродвигателем. Материал поступает во входной патрубок мельницы и центрифугируется на внутренней поверхности барабана. Горизонтальный, нагруженный гидросистемой роллер получает вращение от надвигающегося на него слоя материала, который в результате этого подвергается раздавливанию. Материал продвигается вдоль мельницы по винтовой траектории, с каждым оборотом после деформации срезается скребками, в перемешанном виде попадает на наклонную плиту, выполняющую функцию регулятора скорости движения материала. Эта плита направляет поток материала по ходу его движения на следующий этап измельчения. Таких этапов в мельнице может быть от четырех до шести, каждый с давлением 40-100 МПа. После этого измельченный материал попадает в выходной патрубок и элеватором подается на сепаратор. Дезагломерация измельченного материала при этом не требуется. Недомолотый продукт возвращается из сепаратора на повторный помол. Циркулирующая нагрузка мельницы очень мала, также как и время измельчения материала, что облегчает работу системы автоматизации благодаря быстрой реакции на управляющее воздействие.

Бронефутеровка барабана выполнена из высокохромистых чугунных плит, скребки из карбида вольфрама, а роллер имеет бандаж из карбида титана. Высокий уровень автоматизации мельницы исключал переполнение мельницы материалом, представляющую опасность по особенностям её конструкции. Главным преимуществом мельниц является их низкий удельный расход электроэнергии, о чем свидетельствуют показатели таблицы 6.9.

Таблица 6.9. – Производственные показатели мельниц Horomill

Также как в вертикальных валковых мельницах в мельнице Horomill отсутствует ударное воздействие на измельчаемый материал, используются только механизмы раздавливания и истирания, в результате чего снижена вероятность механоактивации с её преимуществами для повышения прочности цемента. Затруднено также достижение удельных поверхностей более 4500 см 2 /г. Вцелом внедрение этого нового помольного оборудования идет очень непросто [106].

Устройство ЭКОФОР использовалось при совместном исследовании по повышению удельной поверхности с французскими специалистами технического центра Fives FCB.


Рисунок 6.14. – Мельница Horomill

Испытание проводились в августе 2003 года на мельнице Horomill завода французской компании Vicat в городе Konya, Турция, представленной на рисунке 6.14. Вклад ЭКОФОР в повышение удельной поверхности составил при этом 150 см 2 /г. Устройство подключалось к фитингу подачи охлаждающей воды в роллер, как это показано на рисунке 6.7.

Таким образом совместными мероприятиями специалистов Fives FCB и компании ЭКОФОР удалось доказать возможность выпуска на мельнице Horomill цемента с повышенной удельной поверхностью.

Условия эксплуатации мельниц, работающих по замкнутому циклу с сепараторами

Мельницы, работающие по замкнутому циклу помола, осна­щаются сепараторами двух типов (по характеру движения воз­душного потока): воздушно-проходными и циркуляционными (центробежными).

Воздушно-проходными сепараторами оборудуются угольные или сырьевые мельницы, в. которых одновременно с размолом происходит подсушка материала горячим газом, а циркуляцион­ными (центробежными) — в основном цементные мельницы.

Как уже указывалось, кратность циркуляции материала в мельнице зависит от следующих факторов: сопротивляемости материала размолу, начальной крупности размалываемого ма­териала, веса и ассортимента мелющих тел, отношения длины мельницы к диаметру и от показателей работы сепаратора.

Для трудноразмалываемых материалов требуется повышен­ная кратность циркуляции. При длинных мельницах время раз мола больше, а следовательно, кратность циркуляции меньше.

При помоле цемента в шаровых мельницах большого диа­метра наивыгоднейшая кратность циркуляции колеблется в пре­делах 6—9. При помоле цемента в двух - или трехкамерных мель­ницах в зависимости от их длины оптимальное значение крат­ности циркуляции составляет 2,5—5.

С увеличением тонкости готового продукта кратность цирку­ляции возрастает, а с увеличением к. п. д. сепаратора — снижа­ется.

Таким1 образом, для каждой помольной установки имеется свой оптимальный режим. при наивыгоднейшем значении крат­ности циркуляции.

Работа сепаратора и совершенство его конструкции характе­ризуются значением к. п. д., т. е. отношением количества тонких фракций в готовой продукции и количества их в материале, по­ступающем на сепарацию.

К. п. д. сепаратора по абсолютной величине зависит от раз­мера контрольного сита, по результатам просева на котором ой - ределялась тонкость помола; поэтому для сравнительной оценки работы сепараторов при помоле цемента рекомендуется пользо­ваться одним ситом — № 008.

Настройка сепараторов типа «Полидор», применяемых в отечественной промышленности, на заданную тонкость достига­ется путем изменения количества контрлопастей, устанавливае­мых на диске над разбрасывающей тарелкой; с увеличением числа контрлопастей повышается тонкость помола готового продукта.

В том случае, если установлены все контрлопасти, а желае­мая тонкость готового продукта не достигнута, необходимо изме­нить диаметр турбинки вентилятора, вставить вентиляторные лопасти меньших размеров или снизить скорость вращения ва­ла. Во всех. случаях для изменения тонкости готового продукта сепаратор необходимо .отключить.

В воздушно-проходных сепараторах тонкость готового про­дукта регулируется путем изменения положения створок без от­ключения сепаратора. Устанавливая створки в радиальном по­ложении (так называемые открытые створки), можно получить материал более грубого помола, а прикрывая створки (уста­навливая их под определенным углом), — материал тонкого по­мола. Тонкость помола можно регулировать также путем изме­нения скорости воздуха в мельнице и сепараторе; увеличение скорости приводит к угрублению помола, а уменьшение — к бо­лее тонкому помолу.

Оптимальное значение кратности циркуляции установки оп­ределяют испытанием установки при различной тонкости помо­ла Материала, подаваемого в сепаратор, с обязательным опреде­лением количества готового продукта.

Если в установку входят два сепаратора, в которые поступа­ет материал и. з.разных камер мельницы или из разных мельниц, оптимальное значение кратности циркуляции определяют для каждой системы.

Читайте также: