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CMS煤磨选粉机在湿法窑风扫煤磨系统中的应用

浏览次数: 日期:2005年6月21日 21:58

CMS煤磨选粉机在湿法窑风扫煤磨系统中的应用

 

何正凯、郭宏武、张端美、王炳东

 

一 前言
  因地制宜就地取材采用本地价廉的贫煤、无烟煤替代远距离运输进厂的高价格烟煤来煅烧回转窑熟料以降低熟料煅烧成本,是提高回转窑水泥厂竞争力的重要手段之一,对实物煤耗较高的湿法窑、余热锅炉窑等回转窑水泥厂效果更好。 为适应此形势,我们在多年研制第三代选粉机 -HES高效选粉机的基础上,结合煤粉制备过程的特点,开发出能有效降低和控制煤粉细度并能提高风扫磨系统产量的CMS煤磨选粉机。首批两台CMS-30(处理风量30000m 3 /h)煤磨选粉机 应用 在广州石井水泥公司两条 Ø 3.5 × 145m 湿法窑(以下简称为华新窑)的 两台 DTM2500/3900风扫磨系统中,并于2000年上半年胜利投产,取得满意的效果。紧接着,郑州金龙水泥股份有限公司 Ø 4.0 × 145m 湿法窑的 Ø 2.4 × 4.75m 风扫磨系统、湖南金磊水泥集团有限公司、湖南雪峰水泥集团有限公司的 华新窑用的 DTM2500/3900风扫磨系统先后采用CMS-30煤磨选粉机和 防爆型袋式收尘器等设备组成了 新型风扫磨系统, 2001年国庆节前相继投入运行,效果都不错。

2 MS煤磨选粉机的结构和分级原理如图一


  

  该机由传动部分、叶轮、导向叶片、灰斗、壳体、出风管等部分组成。其分级原理与 HES选粉机雷同。
  从煤磨磨尾出来的含有半成品煤粉的气流从选粉机进风口进入选粉机内,经过有一定角度的导向(整流)叶片进入分级室,在旋转着的叶轮与固定的导向风叶之间的环柱状分级室内形成水平强制旋涡流场,然后通过叶轮周边的叶片进入出风管向外排出。气流中的半成品在分级室内随气流作水平涡流运动。在离心力和向心力的作用下,粗细物料粒子产生分级,细粉随气流进入叶轮内部从出风管排出,由外部收尘器收集下来作为成品。粗粉在分级室内回转下降,然后掉入灰斗,由灰斗下端的粗粉排出口排出。

3 CMS煤磨选粉机的新型风扫磨系统设备配置概况

广州石井水泥公司(以下简称为石井厂)、湖南金磊水泥集团有限公司(以下简称为金磊厂)和湖南雪峰水泥集团有限公司(以下简称为雪峰厂)分别有两条、三条、四条 华新窑 生产线,每条生产线各配一台 DTM2500/3900风扫磨系统,三厂拟用无烟煤代替烟煤煅烧水泥熟料,在采用新型的三通道、四通道燃烧器的同时,对煤磨系统进行了技术改造。石井厂的改造内容为:用CMS-30代替原φ2500粗粉分离器,保留原细粉分离器,切断返回磨头的循环风和进入窑用一次风机的风管,系统的风全部经过MDC77-7煤磨袋式收尘器后排入大气中。金磊厂和雪峰厂的改造内容为:用CMS-30代替原φ2500粗粉分离器,拆除细粉分离器,切断返回磨头的循环风和进入窑用一次风机的风管,系统的风全部经过FGM96-6(M)高浓度煤磨袋式收尘器后排入大气中。另外,石井厂和金磊厂在对系统进行改造的同时还对磨内结构和球配进行了改进。三厂改造前后的工艺流程图见图二、图三、图四,石井厂和金磊厂改造前后的主要设备和装机 容量及技改投资 详见表一。郑州金龙水泥股份有限公司新建 Ø 4.0 × 145m 湿法窑的 Ø 2.4 × 4.75m 风扫磨系统,其工艺流程与金磊厂和雪峰厂的相同。

图2、石井、金磊和雪峰三厂改造前的工艺流程图

1.煤磨 2.粗粉分离器 3.细粉分离器 4.煤粉风机 5.窑用一次风机

图3、石井厂改造后的工艺流程图

1.煤磨 2. CMS煤磨选粉机 3.细粉分离器4.煤粉风机 5.煤磨袋式收尘器 6.后排风机

图4、金磊厂和雪峰厂改造后的工艺流程图

1.煤磨 2. CMS煤磨选粉机3 . 高浓度煤磨袋式收尘器 4.排风机

 4、应用效果
  四厂的新型风扫煤磨系统投用以后 效果都不 错, 用 CMS 煤磨选粉机替代传统的 粗粉分离器起了关键的作用。
4.1 可以有效地降低和控制煤粉细度。
  在系统用风量固定在某一合理范围以后,只要调整选粉机叶轮的转速,就可以有效地控制煤粉细度,表二为两厂煤磨选粉机不同转速下的煤粉细度的大致对照表。
  众所周知,用低挥发分的无烟煤和贫煤煅烧水泥熟料要有下面几个技术条件:煤磨能有效降低和控制煤粉细度;高推力、低一次风用量的新型燃烧器的应用;煤粉的均匀稳定地供给;尽可能高的二次风温度等。从表二可以看出带 CMS 煤磨选粉机可以有效地降低和控制煤粉细度。这为无烟煤和贫煤在回转窑上的应用创造了良好的条件。

表 1 改造前后系统主要设备和 装机 容量及技改投资对照表

 

两厂改造前

石井厂改造后

金磊厂改造后

煤磨

• DTM2500/3900
380 ( 320 )kw
• DTM2500/3900
380kw 装球 25 t
• DTM2500/3900
320kw 装球 25 t

粗粉分离器

φ 2500

煤磨选粉机

CMS-30
处理风量 30000m 3 /h
调速电机 JZTY62-4L
18.5kw
1200 ~ 120 转 / 分
减速机 i=2.5

CMS-30
处理风量 30000m 3 /h
变频调速电机
Y180M - 4L 、 18 .5kw
减速机 i=2.5

细粉分离器

φ 2750

同改造前

 

煤粉风机

M9-26 N o 11.2D
1450ypm 24126m 3 /h 6630Pa Y280M-4 90kw

M6-31 N o 13.5D 1450ypm 31700m 3 /h 6426Pa
Y280M-4 90kw

煤磨袋式收尘器

MDC77-7
处理风量 26000 ~ 325 00m 3 /h

FGM96 - 6 M )
处理风量 33000 m 3 /h

排风机

9-26 N o 12.5D
960ypm
33000m 3 /h 3785Pa
Y280M-6 55kw

9-26 N o 12.5D
1450ypm
37760m 3 /h 8575Pa
Y315M -4 132 kw

系统总装机容量 *

石井厂 473kw
金磊厂 413kw

563kw

492.2kw

技改投资 **

 

240 万元左右

120 万元左右

*总 装机容量统计范围:从煤磨磨头喂料机到煤粉仓的所有电机容量之和。
 ** 技改投资:含新型三通道(四通道)煤粉燃烧器、煤粉供给系统、煤磨系统的改造、更换部分窑衬、非标件、设备安装等的费用。由于金磊厂技改时全部采用价格便宜的国产设备,因而大幅度地节约了技改投资。

表2  CMS-30煤磨选粉机不同叶轮转速下相应的煤粉细度

叶轮转速
(转 /分)

180

200~240

260~280

300~320

320~340

340~360

360~420

原动机转速(转 / 分)

450

500 ~ 600

650 ~ 700

750 ~ 800

800 ~ 850

850 ~ 900

900 ~ 1050

煤粉细度( R0.08% )

15.0 ~ 16.0

10.5 ~ 13.8

7.0 ~ 9.0

3.0 ~ 6.0

2.0 ~ 4.0

1.0 ~ 3.0

<1.0

  4.2系统产量高。
  采用粗粉分离器的煤磨系统,由于受粗粉分离器结构的限制,如要磨制较细的煤粉,除调整粗粉分离器导风叶角度外,尚需降低系统风量,这势必影响煤磨的粉磨效率和烘干效率,致使产量大幅度的下降。当要求煤粉更细时带粗粉分离器的煤磨系统则无能为力了。在一般情况下,无烟煤和贫煤比烟煤难磨,致使煤磨的产量满足不了回转窑的需要,从而制约了无烟煤和贫煤在回转窑上的应用。而带 CMS煤磨选粉机的煤磨系统则不然。由于选粉机可以进行有效的分级把关。系统风量可以适当增大(按磨机筒体截面积和通过磨机风量计算而得的磨内风速从传统的1.1~1.5m/s提高到 1.6~1.8m/s),无循环入磨的含湿量大的循环风,提高了入磨热风的烘干能力。另一方面,由于选粉机分级效率较粗粉分离器的高,循环负荷小,磨内负荷小可以提高磨内粉磨效率。因而带CMS选粉机的煤磨系统产量高。石井厂原带粗粉分离器的DTM2500×3900风扫煤磨系统,磨制R0.08=12~18 %的烟煤煤粉时,产量为~14t/h左右(水分1~3%)。将其改造为带CMS-30煤磨选粉机的新型 风扫磨系统以後,磨制 R0.08≤5 %的混合煤粉(烟煤:无烟煤=2:8)时,产量为13 . 5t/h左右(水分 < 1.5%)。由上述产量数据可以推算出:在入磨原煤(煤质、粒度、 水分 )和煤粉细度相同的条件下,将带 粗粉分离器的风扫磨系统改造为 带 CMS煤磨选粉机的 风扫磨系统,(可以保守地说)产量能提高 20 % 以上。
  金磊厂原带粗粉分离器的 DTM2500×3900风扫磨系统,磨制R0.08≤12%的烟煤煤粉时,由于原煤水分比较大(~12%)和磨内通风不良等的原因,煤粉产量为8~10t/h。若遇雨天入磨原煤水分更大(>12%)时,煤粉产量只有6~7t/h左右(水分2~3%),难于满足回转窑的需要。将其改造为带CMS-30煤磨选粉机新型风扫磨系统以後,入磨原煤水分为~11%、磨制R0.08=5~6%的混合煤粉(由于整顿小煤矿的缘故,而造成无烟煤货源暂时紧缺。该厂只好减少无烟煤的用量,配合比暂定为烟煤:无烟煤=4:6)时,产量为~13t/h左右(水分<1.5%)。目前一台带CMS-30煤磨选粉机的DTM2500×3900风扫煤磨能供两台华新窑用,创造了该厂建厂以来的煤磨产量的最高(新)纪录。郑州金龙水泥股份有限公司的 Ø 2.4 × 4.75m风扫磨系统,当装球量为17吨(该磨设计研磨体最大装载量为22吨)时,粉磨新密煤(贫煤)R0.08=4%左右的煤粉,产量已达10t/h以上。
  由于增加了煤磨选粉机、煤磨袋式收尘器等设备和加大了排风机电机容量等原因,因而带 CMS选粉机的煤磨系统磨制细度较小的无烟煤或贫煤煤粉时单位煤粉制备电耗比磨制一般细度的烟煤煤粉的带粗粉分离器的老煤磨系统略高或基本持平。现将石井厂、金磊厂煤磨系统改造前后的一些相关指标列于表三之中。
  4.3 分级效率高。
  石井厂、金磊厂带 CMS煤磨选粉机的煤磨系统与某水泥厂磨制无烟煤的带粗粉分离器的传统风扫磨系统,煤粉和返磨粗粉细度的检测结果列于表四。

          表 3 石井厂和金磊厂 煤磨系统改造前后的相关指标

 

石井厂

金 磊 厂

改造前

改造后

改造前

改造后

烟煤:无烟煤

100 : 0

20 :8 0

100 : 0

40 :6 0

原煤入磨水分 %

8

8

12

11

煤粉细度

( R 0.08 % )

~ 15

< 5

< 12

5 6

煤粉 产量

( t/h )

14 . 5

13 . 5

8~10

13 . 0

回转窑熟料 产量( t/h )

27

27.5

22~23

25~26

煤粉 制备电耗( kwh/t )

23 .9

34.0

36.5~45.6

<32 .0

 

表四、煤粉和返磨粗粉细度的比较

 

石井厂

金 磊 厂

带粗粉分离器的某厂

煤粉细度R0.08 %

16 . 2

5~6

2 . 5~3

8

3 . 2

1 . 6

0 . 8

3~5

粗粉细度R0.08 %

50 . 5

39~41

31~33

45 . 3

40 . 0

39 . 2

33 . 6

~ 15

  从表四可以看出,当磨制同样细度的煤粉时,带 CMS煤磨选粉机的煤磨系统其返磨粗粉的细度远比带粗粉分离器的传统风扫磨系统的要大。充分显示出CMS煤磨选粉机的分级效率远比粗粉分离器高的优点。

5、经济效益显著
  石井厂每吨无烟煤进厂价格比烟煤低 50元左右,按实物煤耗0.26t/t-sh、回转窑台时产量27.5t/h、运转率为0.9计,采用混合煤粉(烟煤:无烟煤=2:8)后,每吨熟料可节省燃料费用10.4元左右。一条华新窑生产线一年可节省225万元左右。能在1年内回收技改投资。
  金磊厂每吨无烟煤进厂价格比烟煤低 60元左右,按实物煤耗0.26t/t-sh、回转窑台时产量25.5t/h、运转率为0.9计,不计无烟煤的热值(26385kj/kg)比烟煤的热值(23030 kj/kg)高和回转窑台时产量提高等的因素,每吨熟料可节省燃料费用12.5元左右。一条华新窑生产线一年可节省251万元左右。能在半年之内回收技改投资。
  技改前,三厂华新窑窑头煤磨房内的煤粉风机和窑用一次风机处呈正压状态。从风机法兰和裂缝处冒出的煤粉弥漫在车间之中,既污染了生产环境又增加了安全隐患。技改后,系统在全负压下操作,车间内无粉尘污染,生产环境得到显著的改善。另一方面,改造时采用了高效的煤磨袋式收尘器对需排放的废气进行严格把关,可确保排放浓度小于 50mg/B m3 ,达到国家的环保要求。
  煤磨选粉机结构紧凑,体积小、处理量大、运转平稳、动载荷小,用它取代粗粉分离器极为方便,它既可用于老煤磨系统的改造,也可以用于新煤磨系统。该机易磨损部位采用新型耐磨材料以及新技术新工艺处理,高可靠性,使用寿命长,维护量小。

6  结束语
  CMS 煤磨选粉机是在我院多年研制第三代选粉机 ━ HES 高效选粉机的基础上结合风扫煤磨制备煤粉过程的特点而开发出来的专门用于煤粉分级的高效选粉机。它具有 体积小、运转平稳、选粉效率高、系统强力通风、烘干能力强、产量高、能有效地降低和控制煤粉的细度、操作简便、磨损小、使用寿命长、维护工作量小,结构上和系统中充分考虑防自燃防爆措施,可安全生产等特点。它非常适合用于老式煤磨系统的改造,也可以用于新建的煤磨系统。它是应南方地区诸回转窑水泥厂因地制宜采用廉价的无烟煤或贫煤代替价格昂贵的烟煤来煅烧水泥熟料的潮流而开发的新产品。用无烟煤或贫煤比外地烟煤煅烧回转窑熟料每吨熟料可降低成本 10~30元,一条华新窑生产线一年可以节省燃料费用200~600万元,可以在6个月内回收包括新型三通道、四通道燃烧器、煤粉稳流供给装置和带 CMS 煤磨选粉机的风扫煤磨系统 的技改费用。它将为进一步提高回转窑水泥的经济效益作出新的贡献

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