立磨在褐煤粉磨上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

  褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤，是一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無(wú)光澤的低級(jí)煤。

  化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲(chǔ)存和遠(yuǎn)運(yùn)。由于它富含揮發(fā)分，揮發(fā)成分高達(dá)40%以上，所以易于燃燒并冒煙，含有可溶于堿液內(nèi)的腐殖酸；其含碳量約為60%~77%，密度約為1.18~1.42g/cm3，無(wú)膠質(zhì)層厚度，95%的褐煤熱值基本低于13 376kJ/kg，干燥后恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量可提至 （20 064~27 588）kJ/kg，多呈褐色或褐黑色；褐煤水分大，在空氣中易風(fēng)化碎裂，燃點(diǎn)低（270℃左右）。儲(chǔ)存超過(guò)兩個(gè)月就易發(fā)火自燃，堆放高度不宜超過(guò)2m。正因?yàn)楹置合啾葻熋夯蚱渌悍N的種種劣勢(shì)，工業(yè)上基本很少用作原、燃料，應(yīng)用面狹小，工業(yè)領(lǐng)域一般將褐煤用作吸附劑或者催化劑載體。

  褐煤在緬甸的儲(chǔ)藏量很高，約占其煤礦資源儲(chǔ)藏量的52.86%，所以褐煤要是在水泥工業(yè)中能替代煙煤或其他煤種作為燃料，那不但大幅度降低生產(chǎn)成本，而且大大解決了水泥工業(yè)的燃料問(wèn)題。

  褐煤的理化性質(zhì)決定了在粉磨工序上的困難：首先其水分很高，一般到廠的原料水分都高達(dá)30%左右，況且緬甸的雨季每年要占到三分之一，空氣濕度相當(dāng)大，我們調(diào)試設(shè)備時(shí)原料的水分基本都在30%~35%之間。若是用傳統(tǒng)的球磨機(jī)來(lái)進(jìn)行粉磨，肯定是相當(dāng)困難的，不但產(chǎn)量極低，而且操作非常不便，熱能利用率極低，必須通過(guò)大幅度擴(kuò)大設(shè)備型號(hào)來(lái)滿足生產(chǎn)的需要，那樣能耗會(huì)非常大，所有的投資和高能耗運(yùn)行也必將給業(yè)主帶來(lái)高額的運(yùn)行成本。其次褐煤的揮發(fā)分很高，高達(dá)40%以上，燃點(diǎn)低，易于燃燒，故在粉磨工序中我們必須特別注意系統(tǒng)的溫度控制。再次，褐煤的熱值非常低，一般低于13 376kJ/kg，這次設(shè)備所用的原料熱值基本在11 704kJ到14 546kJ之間，發(fā)熱量低，燃燒量就要求高；所以用來(lái)粉磨的設(shè)備還必須能達(dá)到一個(gè)相對(duì)較高的產(chǎn)能，否則滿足不了窯系統(tǒng)的煅燒需要。最后要說(shuō)的就是耐磨件的使用，褐煤中往往含較多的煤矸石和其他種類的礦石成分，對(duì)易損件的損傷極大，故而我們必須在耐磨件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材質(zhì)設(shè)計(jì)上考慮充分，以滿足粉磨工況的需求。綜合以上種種因素以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行效果，業(yè)主當(dāng)初考慮采用我公司的HRM1700/1900M煤粉立磨來(lái)對(duì)褐煤進(jìn)行粉磨是相當(dāng)明智的，下面我就從磨機(jī)的工作機(jī)理、工藝流程及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

  1 HRM1700/1900M立磨外形結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）

  HRM1700/1900M煤粉立磨的結(jié)構(gòu)與普通立磨大體一致，但在各部件匹配上有較大差別：它的碾磨裝置為HRM1700M煤粉立磨的碾磨裝置，但選粉機(jī)配對(duì)的是HRM1900M高細(xì)煤粉立磨的動(dòng)靜態(tài)組合式分離器，這樣在保證碾磨效果的同時(shí)，大大增強(qiáng)了磨機(jī)的烘干能力，即可解決褐煤原料水分高的難題。經(jīng)過(guò)熱平衡計(jì)算，我們得出HRM1700/1900M磨可以滿足該生產(chǎn)線對(duì)煤粉細(xì)度及水分的要求。其傳動(dòng)部分部件的配置和參數(shù)為表1。

  HRM1700/1900M煤磨的粉磨中徑為1700mm，磨盤(pán)外徑為2400mm；磨輥直徑為1 400mm。配有大型防爆型超細(xì)分離器，磨機(jī)的粉磨結(jié)構(gòu)上依然采用我公司傳統(tǒng)的輪胎型輥面及碗型盤(pán)襯；主減速機(jī)及磨輥配有強(qiáng)制稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)中閥件及油泵均采用全自動(dòng)控制；磨機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的理論產(chǎn)能為：W≥16t/h，煤粉細(xì)度：R0.08≤8%，原煤水分：M1≤15%（指游離態(tài)水）；煤粉水分：M2≤3%（指游離水，化合態(tài)水或者結(jié)晶水在此工序中是很難去除凈的）。磨機(jī)工作機(jī)理為：電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)旋轉(zhuǎn)，磨盤(pán)與減速機(jī)直連，與減速機(jī)推力盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，物料通過(guò)全密封皮帶秤下到磨盤(pán)中間，物料通過(guò)離心力向磨盤(pán)周邊散布并進(jìn)入磨輥下方進(jìn)而粉磨，粉磨過(guò)的細(xì)物料被風(fēng)環(huán)處的高速氣流帶起進(jìn)入選粉機(jī)，成品穿過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子進(jìn)入收塵器，非成品則從灰斗自由落到磨盤(pán)上進(jìn)行重新粉磨。

  2 煤粉制備系統(tǒng)主機(jī)參數(shù)及工藝布置

  該煤粉制備系統(tǒng)主機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2，工藝流程見(jiàn)圖2，車(chē)間布置見(jiàn)圖3，磨機(jī)運(yùn)行時(shí)現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖4。

  從圖4所示照片可以看到，現(xiàn)場(chǎng)選粉機(jī)部分跟以往HRM1700M的選粉機(jī)不太一樣，這是我公司為該項(xiàng)目專門(mén)設(shè)計(jì)的一款同HRM1700M立磨（煤磨）對(duì)接的HRM1900M立磨選粉設(shè)備，它具備高細(xì)煤粉立磨的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)跟HRM1700M相比，有著更高的選粉分級(jí)能力和烘干能力。

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  3 粉磨過(guò)程中的運(yùn)行參數(shù)（下面提供一組磨機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)）

  （1）原料褐煤的相關(guān)理化參數(shù)（參數(shù)由用戶化驗(yàn)室提供）。原料名稱（Coal Name）：褐煤；原料水分（Moisture）：33%；原料灰分（Ash）：26% ；原料揮發(fā)分（Volatile）：42%；原料H G I 指數(shù)（HGI）：52（HGI指數(shù)為合肥水泥研究設(shè)計(jì)院實(shí)驗(yàn)室提供）。

  （2）數(shù)據(jù)分析：表3中數(shù)據(jù)分析，磨機(jī)連續(xù)工作13個(gè)小時(shí)，出磨氣體溫度基本在55℃~63℃，磨機(jī)的產(chǎn)能受出磨溫度的影響有所波動(dòng)，但基本穩(wěn)定在18t/h~19t/h；其中煤粉水分的測(cè)定，用戶化驗(yàn)室用了兩種方法分別對(duì)自由水分及非自由水分進(jìn)行測(cè)定，表中數(shù)據(jù)可以看出，褐煤中非自由水含量是非常高的；窯系統(tǒng)基本每小時(shí)用煤粉量為13~16t/h，這對(duì)于1 500t/d的干法水泥生產(chǎn)線窯系統(tǒng)煤粉用量是非常高的，足可以說(shuō)明燃料的熱值很低，我們當(dāng)時(shí)使用的褐煤熱值基本在13 376kJ/kg到15 257kJ/kg。磨機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)，料層厚度一般在25~30mm，人走到磨機(jī)邊緣才會(huì)感覺(jué)到磨機(jī)是運(yùn)行狀態(tài)，所以說(shuō)磨機(jī)運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定。我們對(duì)工藝的要求和對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)也在非常合理的和規(guī)范的要求范圍內(nèi)。煤粉系統(tǒng)綜合電耗基本在：32~35kWh/t，煤磨單機(jī)電耗在：16~19kWh/t。用用戶的話講：“該系統(tǒng)取得了很良好的經(jīng)濟(jì)效益”。

  我們?cè)谀C(jī)耐磨件的選用上也獨(dú)具一格，磨輥采用復(fù)合型堆焊耐磨輥套，而磨盤(pán)襯板采用高鉻鑄鐵材質(zhì)，噴口環(huán)處的風(fēng)速經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后尤為合理，磨機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)基本沒(méi)有外排（工藝設(shè)計(jì)時(shí)也沒(méi)有設(shè)計(jì)外排提升機(jī)），只有褐煤中硬性煤矸石和鐵塊、焊條等雜物排出機(jī)外。

  （3）設(shè)備及工藝系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的典型問(wèn)題。

  我們?cè)谡{(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)主電機(jī)電流不是很高，基本在480A上下15A波動(dòng)，此時(shí)磨輥壓力為9.2MPa，離主電機(jī)額定電流532A還有一定的距離，所以我們想通過(guò)加大磨輥壓力來(lái)提高磨機(jī)的產(chǎn)能。于是逐漸將壓力加大到11MPa，此時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題是：磨機(jī)的主電機(jī)電流上下波動(dòng)太大，多次超額定電流；但是磨機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行，要是加高產(chǎn)量，磨機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性也變差。我們?cè)谥锌嘏c現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)周旋，最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在：原來(lái)在磨輥壓力加的過(guò)大時(shí)，磨輥在物料上打滑，轉(zhuǎn)動(dòng)線速度跟正常的線速度不一致，所以導(dǎo)致磨機(jī)主機(jī)電流波動(dòng)大，粉磨效率大大降低。這同樣說(shuō)明褐煤本身具備比較差的流動(dòng)性，但是粉磨成一定細(xì)度的煤粉時(shí)，流動(dòng)性增強(qiáng)。于是我們把磨機(jī)又恢復(fù)到之前19t/h的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。

  4 結(jié)束語(yǔ)

  HRM1700/1900M煤粉立磨在此生產(chǎn)線上的穩(wěn)定運(yùn)行以及取得的良好粉磨效果，是褐煤粉磨技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，相信在國(guó)內(nèi)外以及同行業(yè)的技術(shù)發(fā)展上是處于領(lǐng)先位置的，在此之前，還沒(méi)有詳細(xì)的資料文獻(xiàn)記載。磨機(jī)具備粉磨兼烘干兩大能力，尤其是當(dāng)物料為水分含量非常高的褐煤時(shí)，烘干能力就顯得更為重要；單機(jī)電耗16~19kWh/t，系統(tǒng)電耗為32~35kWh/t的能耗直接體現(xiàn)出設(shè)備的高效節(jié)能效果。在優(yōu)質(zhì)能源資源比較缺乏的地區(qū)，能很好的利用當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)有資源也是一種不錯(cuò)的選擇。我國(guó)褐煤資源也較為豐富，有著質(zhì)硬、灰分含量中等特點(diǎn)，筆者在此建議在開(kāi)發(fā)利用上充分考慮資源的特性，選擇合適的開(kāi)發(fā)設(shè)備，揚(yáng)長(zhǎng)避短，合理利用。