立磨在褐煤粉磨上的應用經驗

  褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產煤，是一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。

  化學反應性強，在空氣中容易風化，不易儲存和遠運。由于它富含揮發(fā)分，揮發(fā)成分高達40%以上，所以易于燃燒并冒煙，含有可溶于堿液內的腐殖酸；其含碳量約為60%~77%，密度約為1.18~1.42g/cm3，無膠質層厚度，95%的褐煤熱值基本低于13 376kJ/kg，干燥后恒濕無灰基高位發(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，在空氣中易風化碎裂，燃點低（270℃左右）。儲存超過兩個月就易發(fā)火自燃，堆放高度不宜超過2m。正因為褐煤相比煙煤或其他煤種的種種劣勢，工業(yè)上基本很少用作原、燃料，應用面狹小，工業(yè)領域一般將褐煤用作吸附劑或者催化劑載體。

  褐煤在緬甸的儲藏量很高，約占其煤礦資源儲藏量的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成本，而且大大解決了水泥工業(yè)的燃料問題。

  褐煤的理化性質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，空氣濕度相當大，我們調試設備時原料的水分基本都在30%~35%之間。若是用傳統(tǒng)的球磨機來進行粉磨，肯定是相當困難的，不但產量極低，而且操作非常不便，熱能利用率極低，必須通過大幅度擴大設備型號來滿足生產的需要，那樣能耗會非常大，所有的投資和高能耗運行也必將給業(yè)主帶來高額的運行成本。其次褐煤的揮發(fā)分很高，高達40%以上，燃點低，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；所以用來粉磨的設備還必須能達到一個相對較高的產能，否則滿足不了窯系統(tǒng)的煅燒需要。最后要說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，對易損件的損傷極大，故而我們必須在耐磨件的結構設計及材質設計上考慮充分，以滿足粉磨工況的需求。綜合以上種種因素以及現場設備的運行效果，業(yè)主當初考慮采用我公司的HRM1700/1900M煤粉立磨來對褐煤進行粉磨是相當明智的，下面我就從磨機的工作機理、工藝流程及各項運行參數進行詳細闡述。

  1 HRM1700/1900M立磨外形結構（見圖1）

  HRM1700/1900M煤粉立磨的結構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，但選粉機配對的是HRM1900M高細煤粉立磨的動靜態(tài)組合式分離器，這樣在保證碾磨效果的同時，大大增強了磨機的烘干能力，即可解決褐煤原料水分高的難題。經過熱平衡計算，我們得出HRM1700/1900M磨可以滿足該生產線對煤粉細度及水分的要求。其傳動部分部件的配置和參數為表1。

  HRM1700/1900M煤磨的粉磨中徑為1700mm，磨盤外徑為2400mm；磨輥直徑為1 400mm。配有大型防爆型超細分離器，磨機的粉磨結構上依然采用我公司傳統(tǒng)的輪胎型輥面及碗型盤襯；主減速機及磨輥配有強制稀油潤滑系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)中閥件及油泵均采用全自動控制；磨機設計時的理論產能為：W≥16t/h，煤粉細度：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)水或者結晶水在此工序中是很難去除凈的）。磨機工作機理為：電機帶動減速機旋轉，磨盤與減速機直連，與減速機推力盤一起旋轉，物料通過全密封皮帶秤下到磨盤中間，物料通過離心力向磨盤周邊散布并進入磨輥下方進而粉磨，粉磨過的細物料被風環(huán)處的高速氣流帶起進入選粉機，成品穿過高速旋轉的轉子進入收塵器，非成品則從灰斗自由落到磨盤上進行重新粉磨。

  2 煤粉制備系統(tǒng)主機參數及工藝布置

  該煤粉制備系統(tǒng)主機參數見表2，工藝流程見圖2，車間布置見圖3，磨機運行時現場照片見圖4。

  從圖4所示照片可以看到，現場選粉機部分跟以往HRM1700M的選粉機不太一樣，這是我公司為該項目專門設計的一款同HRM1700M立磨（煤磨）對接的HRM1900M立磨選粉設備，它具備高細煤粉立磨的所有優(yōu)點，同時跟HRM1700M相比，有著更高的選粉分級能力和烘干能力。

[Page]

  3 粉磨過程中的運行參數（下面提供一組磨機連續(xù)運轉時的系統(tǒng)運行參數）

  （1）原料褐煤的相關理化參數（參數由用戶化驗室提供）。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（HGI）：52（HGI指數為合肥水泥研究設計院實驗室提供）。

  （2）數據分析：表3中數據分析，磨機連續(xù)工作13個小時，出磨氣體溫度基本在55℃~63℃，磨機的產能受出磨溫度的影響有所波動，但基本穩(wěn)定在18t/h~19t/h；其中煤粉水分的測定，用戶化驗室用了兩種方法分別對自由水分及非自由水分進行測定，表中數據可以看出，褐煤中非自由水含量是非常高的；窯系統(tǒng)基本每小時用煤粉量為13~16t/h，這對于1 500t/d的干法水泥生產線窯系統(tǒng)煤粉用量是非常高的，足可以說明燃料的熱值很低，我們當時使用的褐煤熱值基本在13 376kJ/kg到15 257kJ/kg。磨機運行非常平穩(wěn)，料層厚度一般在25~30mm，人走到磨機邊緣才會感覺到磨機是運行狀態(tài)，所以說磨機運行相當穩(wěn)定。我們對工藝的要求和對設備的設計也在非常合理的和規(guī)范的要求范圍內。煤粉系統(tǒng)綜合電耗基本在：32~35kWh/t，煤磨單機電耗在：16~19kWh/t。用用戶的話講：“該系統(tǒng)取得了很良好的經濟效益”。

  我們在磨機耐磨件的選用上也獨具一格，磨輥采用復合型堆焊耐磨輥套，而磨盤襯板采用高鉻鑄鐵材質，噴口環(huán)處的風速經優(yōu)化設計后尤為合理，磨機系統(tǒng)運行時基本沒有外排（工藝設計時也沒有設計外排提升機），只有褐煤中硬性煤矸石和鐵塊、焊條等雜物排出機外。

  （3）設備及工藝系統(tǒng)在調試時出現的典型問題。

  我們在調試時發(fā)現主電機電流不是很高，基本在480A上下15A波動，此時磨輥壓力為9.2MPa，離主電機額定電流532A還有一定的距離，所以我們想通過加大磨輥壓力來提高磨機的產能。于是逐漸將壓力加大到11MPa，此時出現的問題是：磨機的主電機電流上下波動太大，多次超額定電流；但是磨機能穩(wěn)定運行，要是加高產量，磨機運行的穩(wěn)定性也變差。我們在中控與現場反復周旋，最后發(fā)現問題所在：原來在磨輥壓力加的過大時，磨輥在物料上打滑，轉動線速度跟正常的線速度不一致，所以導致磨機主機電流波動大，粉磨效率大大降低。這同樣說明褐煤本身具備比較差的流動性，但是粉磨成一定細度的煤粉時，流動性增強。于是我們把磨機又恢復到之前19t/h的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。

  4 結束語

  HRM1700/1900M煤粉立磨在此生產線上的穩(wěn)定運行以及取得的良好粉磨效果，是褐煤粉磨技術上的一項重大突破，相信在國內外以及同行業(yè)的技術發(fā)展上是處于領先位置的，在此之前，還沒有詳細的資料文獻記載。磨機具備粉磨兼烘干兩大能力，尤其是當物料為水分含量非常高的褐煤時，烘干能力就顯得更為重要；單機電耗16~19kWh/t，系統(tǒng)電耗為32~35kWh/t的能耗直接體現出設備的高效節(jié)能效果。在優(yōu)質能源資源比較缺乏的地區(qū)，能很好的利用當地的現有資源也是一種不錯的選擇。我國褐煤資源也較為豐富，有著質硬、灰分含量中等特點，筆者在此建議在開發(fā)利用上充分考慮資源的特性，選擇合適的開發(fā)設備，揚長避短，合理利用。