立磨在褐煤粉磨上的應(yīng)用經(jīng)驗

  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、無光澤的低級煤。

  化學(xué)反應(yīng)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(nèi)的腐殖酸；其含碳量約為60%~77%，密度約為1.18~1.42g/cm3，無膠質(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(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(chǎn)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(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(diào)試設(shè)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(chǎn)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(shè)備型號來滿足生產(chǎn)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(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；所以用來粉磨的設(shè)備還必須能達到一個相對較高的產(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(jié)構(gòu)設(shè)計及材質(zhì)設(shè)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(xiàn)場設(shè)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(shù)進行詳細闡述。

  1 HRM1700/1900M立磨外形結(jié)構(gòu)（見圖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(jīng)過熱平衡計算，我們得出HRM1700/1900M磨可以滿足該生產(chǎn)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shè)計時的理論產(chǎn)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(jié)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(zhuǎn)，磨盤與減速機直連，與減速機推力盤一起旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)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(shù)及工藝布置

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

  從圖4所示照片可以看到，現(xiàn)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(shè)計的一款同HRM1700M立磨（煤磨）對接的HRM1900M立磨選粉設(shè)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。

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  3 粉磨過程中的運行參數(shù)（下面提供一組磨機連續(xù)運轉(zhuǎn)時的系統(tǒng)運行參數(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)計院實驗室提供）。

  （2）數(shù)據(jù)分析：表3中數(shù)據(jù)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(chǎn)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(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)基本每小時用煤粉量為13~16t/h，這對于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(shè)備的設(shè)計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)濟效益”。

  我們在磨機耐磨件的選用上也獨具一格，磨輥采用復(fù)合型堆焊耐磨輥套，而磨盤襯板采用高鉻鑄鐵材質(zhì)，噴口環(huán)處的風速經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后尤為合理，磨機系統(tǒng)運行時基本沒有外排（工藝設(shè)計時也沒有設(shè)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(shè)備及工藝系統(tǒng)在調(diào)試時出現(xiàn)的典型問題。

  我們在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)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(chǎn)能。于是逐漸將壓力加大到11MPa，此時出現(xiàn)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(chǎn)量，磨機運行的穩(wěn)定性也變差。我們在中控與現(xiàn)場反復(fù)周旋，最后發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)動線速度跟正常的線速度不一致，所以導(dǎo)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(fù)到之前19t/h的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。

  4 結(jié)束語

  HRM1700/1900M煤粉立磨在此生產(chǎn)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(shù)上的一項重大突破，相信在國內(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(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?shù)氐默F(xiàn)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(zhì)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(shè)備，揚長避短，合理利用。