Корзина

Аспирация цементных мельниц

24.07.14

Целью проведенных работ являлось увеличение производительности цементных мельниц без дополнительных энергетических затрат на процесс измельчения клинкера.

Достижение данной цели достигается за счет усовершенствования систем аспирации мельниц.

В таблице 1 приведены основные технические характеристики работы цементных мельниц, с точки зрения воздушно-пылевого потока. Так, для помола клинкера в мельнице через нее необходимо пропускать воздух в объеме от 0,2 до 0,47 м³/кг продукта для отвода теплоты и высокодисперсных частиц. Учитывая подсосы воздуха в местах сочленения мельницы и пылевой камеры этот объем составляет, как правило, в 2 – 4 раза выше необходимого для процесса измельчения. Стоит обратить внимание на температуру точки росы 30 – 50 °С, в холодное время года при прерывистом режиме работы мельниц данный диапазон весьма опасен. Унос пыли из мельницы составляет 5 – 10 % от массы начального продукта.

Таблица 1.

Основные технические характеристики работы цементных мельниц, с точки зрения воздушно-пылевого потока

В 1950-х годах на Краматорском цементном заводе впервые проводились исследования по влиянию скорости воздушного потока в сечении мельницы. В последствии, данной темой занимались и ряд других исследователей. Было установлено, что увеличение скорости воздуха в сечении мельницы с 0,43 до 0,7 м/с приводит к увеличению производительности мельницы на 15 – 20 %.

Однако, интенсивность аспирации имеет предел, определяемой загрублением фракционного состава цемента, в результате чего остаток на сите № 008 может оказаться выше технических условий на его производство.

На рис. 1 приведен график зависимости объема просасываемого через загрузочное устройство мельницы на тонкость помола цемента.

Рис. 1. Зависимость объема воздуха просасываемого через загрузочное устройство мельницы на тонкость помола цемента

где:
1) ТШМ 2,6 ×13 м
2) ТШМ 3,0 ×14 м
3) ТШМ 3,2 ×15 м
4) ТШМ 4,0 ×13,5 м

Из приведенного графика, видно, что оптимальный объем воздуха, например для ТШМ 2,6х13 лежит в диапазоне 1,25 – 1,61 м³/с. Увеличение этого объема приводит к возрастанию аэродинамического сопротивления мельницы и увеличению подсосов в аспирационной коробке, что в свою очередь увеличивает пылевую нагрузку на систему аспирации (нестабильный режим работы рукавного фильтра) непостоянство расхода воздуха в системе.

На рис.2. приведен график влияния расхода воздуха на производительность мельницы до и после реконструкции. Системы регенерации рукавного фильтра. Данные исследования проводил Николай Дмитриевич Балера в Харьковском инженерно-строительном институте в 1980-х годах. Исследователю удалось достичь 10% увеличения производительности мельницы за счет стабилизации расхода воздуха в мельнице и системе аспирации.

Рис. 2. Влияние расхода воздуха на производительность мельницы до и после реконструкции

Также имеются данные по влиянию аспирации мельницы на показания прочности растворов жесткой консистенции. При скорости воздуха в сечении мельницы 0,65 м/с прочностные характеристики значительно возрастают.

Повышение производительности мельниц в результате создания интенсивной аспирации достигается без дополнительных затрат электроэнергии на привод мельницы и т.д., при таком увеличении соответственно снижается удельный расход на энергии помол (рис.3).

Рис.3. Зависимость энергетических затрат на процесс помола клинкера от скорости воздушного потока в сечении цементной мельницы.

где:
1. Производительность мельницы с учётом продукта уноса;
2. Производительность мельницы без учета продукта уноса;
3. Удельный расход энергии на помол.

Из графика видно, что эта зависимость обратно пропорциональна производительности: чем выше интенсивность процесса измельчения, тем меньше затрачивается энергии на помол единицы готового продукта. Например, для ТШМ 2,6х13 при увеличении скорости в сечении мельницы с 0,3 до 0,62 м/с удельный расход электроэнергии снижается с 37 до 30 кВт-ч/т.

Как уже упоминалось ранее, увеличение расхода воздуха в сечении ТШМ, также приводит к увеличению пылеуноса. В данном случае немаловажную роль в технологической цепочке производственного оборудования играет первая – центробежная ступень очистки – циклон. Двухступенчатые системы аспирации ТШМ, как правило, оборудованы циклонами НИИОГАЗ ЦН-15 либо Крейзеля и второй ступенью – рукавные фильтры.

Реальные значения коэффициента улавливания циклонных пылеуловителей в системах аспирации ТШМ лежит в диапазоне 60 – 85%, в зависимости от различных технологических факторов.

Так, при концентрации цементной пыли за аспирационной коробкой – 100 г/м³, за циклоном (на входе в рукавный фильтр) будет примерно 28 г/м³. При такой запыленности перед РФ необходима интенсивная регенерация фильтр - элементов, что приводит к нестабильному расходу воздуха в системе аспирации.

Повышение эффективности улавливания первой ступени очистки может привести к стабилизации расхода воздуха в системе аспирации ТШМ за счет разгрузки потока от пыли.

В январе 2012 года по просьбе директора Краматорского цементного завода было проведено проектирование центробежных фильтров ЦФ2-6-20 для ТШМ 2,6 х 13 находящихся у них в эксплуатации.

На рис. 4. Приведен общий вид системы аспирации после проведения модернизации.

Рис.4. Система аспирации цементных мельниц №1-4 Краматорского цементного завода «Пушка»

где: 1- загрузочная воронка мельницы; 2-цементная мельница ТШМ 2,6 х 13; 3 - аспирационная коробка; 4 - центробежный фильтр ЦФ2-6-20; 5 - рукавный фильтр; 6 - центробежный вентилятор.

Общий вид изготовленных центробежных фильтров приведен на рис.5 и 6.

Рис. 5. Центробежный фильтр ЦФ2-6-20          Рис.6.Транспортировка  

 

В результате проведенной модернизации системы аспирации цементных трубных шаровых мельниц было достигнуто увеличение их производительности без увеличения энергозатрат на процесс измельчения.

Коэффициент улавливания центробежных фильтров в среднем составил 93%, при аэродинамическом сопротивлении порядка 800 Па.

Срок окупаемости проведенной модернизации составляет менее одного года, при условии эксплуатации 4000 часов в год цементных мельниц.

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМ АСПИРАЦИИ ТШМ

Для систем аспирации цементных мельниц в которых отсутствуют аспирационные коробки, либо применяются с недостаточными габаритами для максимально снижения концентрации пыли, может быть предложен вариант системы приведенный на рис.7. Такая компоновка в настоящее время смонтирована на Балаклейском цементном заводе (рис. 8). Изюминкой такого компановочного решения, является низконапорный центробежный фильтр ЦФ2-2-45Г, который позволяет с наименьшим аэродинамическим сопротивлением (до 500 Па) снизить пылевую нагрузку перед шестиканальным центробежным фильтров.

Рис.7. Общий вид системы аспирации ТШМ 4*13,5

Рис.8. Системы аспирации ТШМ 4*13,5 смонтированая на Балаклейском цементном заводе.

Эффективность улавливания пыли в центробежном фильтре ЦФ2-2-45Г значительно выше чем, в аспирационной коробке при практически том же аэродинамическом сопротивлении. Однако, такая система более компактна.

Смонтированная система аспирации представлеют собой трехступенчатую установку, состоящую из одного двухканального, двух шестиканальных центробежных фильтров и рукавного фильтра СМЦ.

Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 9.

 

 

Рис. 9 Принципиальная схема аспирационной системы цементных мельниц 4×13,5

Система аспирации работает следующим образом: запыленный газовый поток от цементной мельницы попадает в первую ступень предварительной разгрузки потока от пыли – центробежный фильтр ЦФ2-2-45Г, в котором происходит предварительная очистка. В аппарате ЦФ2-2-45Г поток распределяется по двум камерам, в которых происходит очистка, очищенный поток выход с двух сторон боковых стенок аппарата и по воздуховоду D=800мм направляется во вторую ступень очистки – шестиканальные центробежные фильтры ЦФ2-6-22.5 в которых происходит основная разгрузка потока от цементной пыли. Очищенный в шестиканальных фильтрах газовый поток по газоходам D=800мм направляется в рукавный фильтр СМЦ в котром происходит очистка газового потока до 50 мг/м³.