长沙天瑞能源科技有限公司-球磨机技术介绍

长沙天瑞能源科技有限公司球磨机综合节能优化技术介绍编制：研发技术部日期：二〇一三年十一月TRENT天瑞能源为客户创造效益1目录第一节公司简介........................................................2第二节球磨机粉磨系统介绍..............................................3一、粉磨系统介绍.................................................3二、球磨机工作原理...............................................6三、粉磨系统能耗现状.............................................8第三节球磨机综合节能优化技术介绍......................................9一、钢球级配技术（国家发明专利：201110309023.7）...............9二、分级衬板技术（国家发明专利：201110116733.8、201220016836.7）10三、优化球磨机粉磨系统运行工况..................................12四、设计综合性价比高的钢球......................................13五、技术特点...................................................13第四节项目投入产出比分析.............................................14一、项目实施方式................................................14二、项目节能效益分析............................................14第五节执行的技术标准及项目实施内容...................................16一、执行的技术标准..............................................16二、项目实施内容................................................16三、材料建议标准................................................17第六节技术应用案例...................................................19TRENT天瑞能源为客户创造效益2第一节公司简介长沙天瑞能源科技有限公司（简称“天瑞能源科技”，英文“TRENT”），由湖南省著名火电专家携手多名技术研发人才及华中科技大学煤燃烧国家重点实验室技术专家发起，拥有由教授博导、高级工程师、博士、硕士等高科技人才组成的研发团队。通过搭建技术推广合作平台，与华中科技大学煤燃烧国家重点实验室、北京化工大学现代催化研究所、浙江菲达电气工程有限公司等国内一流科研机构建立了长期战略合作关系，为公司技术创新与服务提供强有力的支撑。公司致力于开发节能、环保新技术、新产品，主要从事火电、冶金、水泥等行业的节能减排工作，重点开展球磨机综合节能优化提效、石灰石-石膏湿法脱硫增效、电除尘器节电、煤粉锅炉除焦、煤粉锅炉及工业窑炉低NOx燃烧、工业余热利用等技术的研发与服务。公司秉承“为客户创造效益”的宗旨，坚持高标准、严管理，始终以客户和问题为关注焦点。通过问题诊断、能效评估，持续研发创新及整合优势资源，为客户提供针对性强的节能减排方案，实现双赢。公司主要业务1、生产设备及系统能效评估、问题诊断，提出解决方案；2、球磨机、风机、水泵节能提效技术研究，节电10～30%；3、脱硫增效剂技术研发、生产、销售，脱硫能力提高30%以上；4、大型火电锅炉除焦、清渣剂技术研发、生产、销售，可有效控制锅炉结焦、结渣，提高锅炉运行的安全性与运行效率；5、静电除尘器单相可控硅整流电源节能技术改造，节电50～70%；6、蒸汽、烟气等余热利用技术研究，实现能量利用最大化；7、大型火电机组回转式空气预热器漏风治理，降低漏风率至5%以下。TRENT天瑞能源为客户创造效益3第二节球磨机粉磨系统介绍球磨机粉磨系统广泛应用于火电厂燃煤磨制，水泥厂燃煤、生料、水泥生产；矿山企业矿石粉碎等行业。对于火电厂，制粉电耗占厂用电的20～30%；对水泥厂，每生产1吨水泥，电耗约为100～110kW.h，其中粉磨电耗占60％～70％。粉磨系统耗电量所占比率大，节能空间较大。一、粉磨系统介绍1、火电厂煤粉制备系统（1）双进双出直吹式钢球磨煤机制粉系统TRENT天瑞能源为客户创造效益4该种制粉系统结构简单，投资较省，煤种适用范围广，系统运行的可靠性高，出力调节范围大，对机组调峰运行适应性强。但低负荷运行时磨煤单位电耗较高。目前燃用无烟煤、贫瘦煤的300MW、600MW级火电机组采用双进双出钢球磨直吹式制粉系统较多。（2）中间储仓式钢球磨煤机制粉系统该种制粉系统煤种适用范围广，系统运行的可靠性高。磨煤机运行不受机组负荷制约，可长期处于最佳工况下运行，因而磨煤单位电耗较直吹式制粉系统低。但系统设备相对较多，初投资较大。TRENT天瑞能源为客户创造效益52、水泥厂水泥粉磨系统（1）不带预粉磨的水泥粉磨系统（2）带辊压机预粉碎水泥粉磨系统该种水泥粉磨系统通过进行分级破碎粉磨，粉磨效率较高，单位电耗相对较低，是大型水泥厂普遍采用的方式。TRENT天瑞能源为客户创造效益6二、球磨机工作原理球磨机是低速回转的筒体，筒体内装有衬板和研磨体，衬板的主要作用是保护筒体并将磨机内研磨体提升到一定的高度；研磨体一般为钢球，也有些为钢球和钢段，并按一定级配装入筒体中对物料进行破碎研磨。物料从磨机空心轴承引入，粉磨到一定细度的物料通过风力或物料面高差动压力的作用带出磨机进行粗细粉分离，不合格的粗粉回磨重新粉磨。球磨机在回转过程中，将研磨体携带到一定高度，产生抛落或泻落运动，同时还有滑动和滚动，冲击、挤压、磨剥筒体内物料，将物料粉磨成细粉。1、研磨体在球磨机筒体内的运动状态：（1）泻落式运动状态在该状态下，物料因研磨体互相滑动时产生压碎和研磨作用而粉碎。（2）抛落式运动状态（是较为理想的运动状态）在该状态下，物料在钢球与钢球之间，钢球与衬板之间被研磨，同时又受到抛落钢球的冲击而粉碎。（3）圆周式运动状态在该状态下，研磨体对物料不起研磨作用，也达不到冲击物料的目的。2、钢球对物料的破碎方式对于筒式钢球磨机，物料在球磨机内的粉磨方式为点接触非约束破碎，因而其粉磨效率较低。对物料的主要粉碎方式如下：TRENT天瑞能源为客户创造效益73、球磨机衬板结构型式TRENT天瑞能源为客户创造效益8三、粉磨系统能耗现状1、火电厂制粉系统运行单位能耗（1）磨煤单耗：中间储仓式：19-22kW.h/t(原煤)双进双出直吹式：26-37kW.h/t(原煤)（2）制粉单耗：中间储仓式：28-33kW.h/t(原煤)双进双出直吹式：37-48kW.h/t(原煤)说明：直吹式制粉系统单耗受机组负荷影响很大。（3）制粉系统年耗电量（钢球磨）机组容量利用小时（h)机组年发电量(万kWh)年消耗原煤量(万吨）磨煤机耗电量(万kWh)制粉系统耗电量(万kWh)中储式直吹式中储式直吹式300MW5000150000711420198821302910600MW50003000001352700378040505540说明：直吹式制粉系统单耗受机组负荷影响很大，平均按41kWh/t计算，包括磨煤机、给煤机及一次风机电耗。2、水泥厂粉磨电耗粉磨系统单位电耗为70-80kWh/t，粉磨电耗比例为60~70%，其中：（1）水泥粉磨系统电耗：35-43kWh/t（水泥）（2）生料粉磨系统电耗：28-33kWh/t（水泥）（3）煤磨系统电耗：4-5kWh/t（水泥）3、影响粉磨系统能耗的主要问题（1）未按照物料粒度进行分级破碎，且为非约束式破碎，粉磨效率低TRENT天瑞能源为客户创造效益9选用钢球级配与不同物料粒度所需的破碎能耗不匹配，无效能耗高。衬板结构不合理及磨损严重。粗颗粒物料的未分离出来使用约束破碎的方式进行粉碎。（2）粉磨系统未经常保持在最佳工况下运行：通风出力、干燥出力与粉磨出力不匹配；分离器分离效率低，回粉量大，合格的细粉被反复研磨；对于火电厂，直吹式制粉系统受机组负荷影响大；水泥粉磨系统辊压机预破碎与水泥磨粉碎能耗分配不合理。第三节球磨机综合节能优化技术介绍针对球磨机粉磨系统粉磨效率低、能耗高的问题，本技术通过对球磨机粉磨系统能耗评估、问题诊断，系统分析影响粉磨效率的主要因素，找出影响粉磨效率的关键问题，优化球磨机钢球级配与装载量、选择性价比高的钢球、优化衬板结构与粉磨系统运行工况，提出粉磨系统综合节能方案。经实践验证，可降低粉磨系统电耗10%～20%。本技术介绍如下：一、钢球级配技术（国家发明专利：201110309023.7）通过检测典型粉碎物料的可磨系数、破碎能耗及粒度分布特性，根据球磨机结构特性，分析物料与钢球在磨机内运动规律，根据球磨机出力、出口粉料细度与均匀性指数要求，综合考虑特殊物料含量（如煤中的石块等杂物）的影响，通过建立符合该球磨机及物料的最佳粉碎模型，计算钢球最佳级配与装载量，降低物料在破碎粉磨过程的无效能耗，提高粉磨效率，实现节能。TRENT天瑞能源为客户创造效益10二、分级衬板技术（国家发明专利：201110116733.8、201220016836.7）1、钢球自动正向分级TRENT天瑞能源为客户创造效益11根据物料及大、小钢球在球磨机内的运动轨迹，合理设计球磨机衬板结构，接触衬板的钢球在随着筒体旋转过程中同时受到轴向推力，将大钢球推向进料端，小钢球推向出料端，使钢球在球磨机内做抛落运动过程中实现钢球自动正向分级，使大小钢球分级规律与物料颗粒分布规律保持一致。若为双进双出筒式钢球磨，则两端为大球，中间为小球。即实现大钢球对粒度大的物料进行破碎，小钢球对小颗粒物料进行研磨，提高钢球对物料颗粒的破碎能力，减少无效能耗。2、优化钢球落点当球磨机转速一定时，钢球抛落高度与衬板结型式关系很大。经研究试验结果证实，普通波形衬板携带钢球高度较低，钢球一般做涉落（滑落）运动。对于难磨的物料，其破碎能力不足。特别是波形被磨低后，对球磨机出力影响较大。TRENT天瑞能源为客户创造效益12采用抛物曲面衬板携带钢球能力较强，是普通波形衬板携带钢球高度的1.1-1.2倍。合理设计衬板结构，不仅要保证钢球抛落高度达到一定值，同时使大部分钢球落点在于与垂直中分面夹角为10-15°的区域，避免抛落的钢球直接砸在衬板上，导致衬板使用寿命缩短。同时选择性价比高的衬板材质，并从衬板的固定方法、衬板曲面形状、防衬板运行中脱落、防漏粉等方面进行了优化，设计了抛物曲面衬板。该种结构的衬板携带钢球的曲面在磨损后仍然能基本保持原设计形状，持续保持衬板对钢球的携带能力，解决了传统结构形状的衬板（如传统波形衬板）因携带钢球的曲面在被磨损后带球能力降低导致粉磨效率下降的问题。同时对衬板与衬板的连接方式、筒体衬板与端衬板的搭接方式进行优化改进，避免单块衬板因螺栓松脱等问题而脱落及端盖与筒体结合面产生张口。下图为本公司针对火电厂磨煤机设计的一种自固式组合分级衬板。三、优化球磨机粉磨系统运行工况通过进行系统通风出力测试、干燥出力及粉磨出力测试、分离器分离效率测试，系统分析评估粉磨系统能耗现状、各设备运行工况参数及存在TRENT天瑞能源为客户创造效益13的问题，优化提出粉磨系统优化调整措施并组织实施，确保系统在最佳工况下运行。四、设计综合性价比高的钢球根据被研磨物料的粒度、粉碎特性及球磨机衬板结构形状与耐磨性指标，分析不同规格形状钢球（或钢棒）的磨损规律、钢球磨耗与运行成本，提出与物料、衬板相匹配的钢球材质