大型水煤浆厂的球磨机选型设计

设计技术煤炭工程2006年第11期大型水煤浆厂的球磨机选型设计曾鸣,徐志强,孙宗岳,张荣曾中国矿业大敩北京)化学与环境工程学院,北京100083)摘要:针对目前国内规模最大1.5Mt/a)的南海洁能燃料有限公司水煤浆厂的设计,介绍了Φ3.8×12m水煤浆专用球曆机的选型依据、结构特点以及投料试生产,试生产结果表明磨机选型合理,生产的水煤浆质量指标与预测值相符;南海水煤浆厂的建成投产,标志着我国水煤浆厂向大型化发展迈上了一个新台阶关键词∶水煤浆厂;大型化;球磨机中图分类号:TQ172.6*32文献标识码:B文章编号:1671-09592006)11002204水煤浆是20世纪70年代世界石油危机后兴起的一种250υh,工程项目采取一次性总体设计,分两期实施,每期生以煤代油的新型煤基流体燃料,它可以像油一样泵送、雾产能力0.75M/a。年工作6)h,每日24h,三班生产。若调化、贮存及稳定着火燃烧。我国以煤炭为基础能源,煤炭整工作制度和工艺条件后,最终制浆能力可达到2.OM′a占我国已探明化石能源储量的92.8%,在一次能源消费结1.2原料煤来源及煤质资料构中,煤炭约占π0%左右,而石油资源则相对短缺,以煤经过实地调研、方案比选以及成浆性试验结果等综合代油是我国的一项长期国策。从1993年开始,中国就进入因素比较,确定选用山东兖州矿业集团公司所属矿和选煤了石油净进口国的行列,而且进口量与日俱增,到203年厂作为本工程制浆原料煤供应基地。根据业主建议,并经已成为世界第二大石油进囗国,当年进口石油9000万。可行性研究论证,确定南海洁能燃料有限公司水煤浆制备近年来,由于国内外市场油价飚升,燃油电厂面临发电成原料煤为山东省兖州矿区的2号水洗精煤。该精煤的煤质本大幅度提高的困境,为了降低成本,一些燃油电厂开始分析委托国家煤炭质量监督检验中心其结果见表1。改烧水煤浆。广东龙光集团南海发电一厂经过深入调研,决定将该厂两台670/h燃油锅炉改烧水煤浆,并配套建设1.3水煤浆的质量指标年产150~200万t的南海洁能燃料有限公司水煤浆厂。煤浆干基重量浓度:67%±1%粒度上限300μm,-75um含量80%~85%1设计要求煤浆表观粘度:1200±200mPas(剪切率100s-和1.1厂型及工作制度5℃时)水煤浆制备厂设计生产能力15Ma,小时制浆能力为无硬沉淀的稳定期:一个月以上。表1兖州2号精煤的煤质分析水分/%灰分/%挥发份/%围定碳/%全硫分/%发热量/MJkg-1可磨性指数2球磨机的选型设计图1所示。制浆专用球磨机的生产能力因入磨的原料煤粒度组成球曆机是制浆生产的关键设备。球磨机的选择将对制煤的可黁性指数、霈要得到的产品细度、磨矿浓度及煤浆浆工艺和生产系列的确定、制浆厂的实际生产能力、工程的流变性等不同而有相当大的差别。由中国矿业大学北投资产生较大的影响。根据可行性研究报告的论证,以及京)与江阴市亚特机械制造有限公司合作开发研制的水煤浆兖州2号水洗精煤成浆性试验的初步结果,确定采用一段专用球磨机和有183×8m42.4×8或8.5、9m及曆机高浓度曆矿制浆工艺,该厂制浆生产工艺流程框图如Φ3.0中国煤化工已分别为枣庄八-、大同CNMHG收稿日期:2005-12-22作者简介:曾呶(1957-),男,四川內江人,工学博士,副教授,现在中国矿业大敩(北京)化学与环境工程掌院从事矿物加工的教学科研工作。206年第11期煤炭工程设计技术汇海、邢台东庞、白杨河电厂、胜利油田、茂名热电厂等置8台Φ3.0×1lm磨机。即使不受工业场地限制,这样大水煤浆厂所采用。对于l.5Mt/a的南海洁能燃料有限公司规模的水煤浆厂布置8台小规格磨机也不合理。因此,我水煤浆厂而言,其单系统生产规模为国内最大,如果选用们应以南海水煤浆厂的建设为契机,有必要开发研制更大现有最大规格的Φ3.0×llm水煤浆专用球曆机,需用8规格的球磨机,促进我国水煤浆专用设备的大型化台。然而,南海水煤浆厂的工业场地非常有限,不可能布制浆原料煤来白稳定剂干粉清水码头卸船抓斗Ql-0.165分散剂原液Q1=2491675Ql=18500w=066002=0.665Q2=167335W=00000W=81.8340Q2=08325d=10000d=6716受煤斗w203份散剂溶液阌[滴水】稳定剂溶液粗粒异物Ql=55500Ql=0.8325Q2=0.8325W=47175w606494W-0660转载点d=1500d=2000稳定性处理Q1=4950Q1=250.0000Q2=1675000T煤搬|W4245d=15.00球磨机W=0.4718d=1500高剪切处理Ql=248612破碎机Q2=167250381.5287d6727粗渣,回干煤棚一筛分除渣Q1=250.000缓冲仓Q2=1675000W=82.5000d=67.00周浆缓冲槽定量给料机储浆罐不合格浆Ql=182.9681搅拌桶Q2=1665010w=164671d=91.00室外废浆池装船去电厂装车外销图1制浆生产工艺流程框图2.1球磨机选型计算浆专用球曆机选型的依据。采用由中国矿业大学(北京)张荣曾教授开发的制浆用计算依据:山东省兖州、枣庄、新汶、淄博等矿区有连续曆机工艺参数优化设计软件”进行优化计算2],初关水洗精煤的可磨性指数(HCI)范围,分别按56、62、65步确定磨机的规格和运行参数、磨矿制浆主要工艺参数、进行计算;入磨原料煤粒度组成资料,参考胜利油田水煤磨矿功耗、磨矿产品的粒度分布等主要预测指标,作为制浆厂生产调试原料煤破碎产品粒度筛分拟合资料,见表2。表2胜利油田水煤浆厂原料煤破碎产品粒度筛分拟合结果粒度μ60000010003000150.075.058038013.02.4本级/%6.7719.314.5210.209.593.78累计/%96.7389.9645.8933.8224.221.291393.78磨矿浓度设定为67%,磨矿产品的粒度上限为300um,Φ3.5×13m磨机制浆能力:56.2~64.4t/h平均粒度控制在40~45μm。Φ3.8×12m磨机制浆能力:68.5-78.5t/h。根据上述条件,对估计可选用的Φ3.5×13m和Φ3.8中国煤化工选择5台43.5×13m或12m水煤浆专用球磨机分别进行高浓度磨矿制浆优化计4台CNMH即可满足要求。算,计算的主要结果如表3所示。2.2球磨机选型按上述计算依据和所要求的产品粒度条件下,计算结鉴于南海洁能燃料有限公司所提供的场地相对狭窄果表明应尽可能设置较少的制浆生产系列来满足生产的需要,同23设计技术煤炭工程2006年第11期时兼顾曆机价格、厂房布置、生产管理等综合因素,确定从生产的可靠性和对用户连续供浆的角度考虑,制浆系统全厂设置4个制浆生产系列,即选择4台Φ3.8×12m水煤设4个系列在调整生产能力方面也较为灵活。球磨机的主浆专用球磨机,一期工程先上2台,形成两个生产系要技术性能参数见表4表3制浆曆机规格选型优化计算主要结果计算项目名称D3.5×13m陋机Φ3.8×12m屠机可磨性指数HGI65曆矿浓度/%磨机转速/r:p:m曆机转速率/%71.16052亲装球量装介率/%35.14651运行功率/kW主电机功率/kW功指数11,1593310.172159,7440211.1593310.172159,74402优化次数/次标准差/%0.3374150.1858610.2502280.1891260,2047800.199373处理量/th6.19568.50378.453其中:磨煤量·h-137,65152.564化吨浆功耗/kWh35.4048.1630.9134.797130.38计吨煤功耗/kWh52.8351.947.33算产品平均粒度μ43.418443.4184结产品中-75μ/%82.5982.59产品粒度上限产品比表面积m2(cc)产品堆积效率/%72.16全厂需用台数/台表4Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机主要技术性能参数项目名称磨机类型传动方式有效容积/m3主电机功率kW筒体转速/rmin最大装球量/t单边双点性能参数湿式格子型18,516,40啮合传动2.3球磨机的可靠性中空轴及轴瓦结构,提高了筒体的刚性和承载能力及整机水煤浆专用球磨机与传统球磨机管磨机)的机械传动使用寿命,从而提高了整机运行的综合效率。同时,与同结构相同。虽然Φ3.8×12m水煤浆专用球磨杋在国内尚未规格采用中空轴及轴瓦结构的陋机相比,由于缩短了整机投入使用,但43.8乃至44.0、Φ4.2、Φ4.6m等球磨机的长度,可节省厂房空间约20%。(管磨机)在我国已有成熟的设计、生产和配套能力。大型综上所述,Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机具有与我国磨机配套的关键在于主减速器,国内主要的生产厂家如洛一般大型球磨机〔管磨机)相同的质量标准,可以确保运行阳重齿公司、南高齿等都已形成了传递功率800~4500kW安全可靠边缘传动减速器系列。3投料试生产Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机采用的多点啮合边绿传动减速器,具有结构设计合理、工艺先进、体积小、重量南海洁能燃料有限公司水煤浆厂一期工程,在经过了轻、运行可靠、维护成本低等优点,还提高了齿轮啮合时单机空载、联动空载和联动带水等试运转以及对试车中暴的接触精度,从而提高了整机运转的平稳性和承载能力,露的I中国煤化工午7月8日开始进行带负荷已广泛应用于大型唐机上。制浆批质量基本合格的水煤与磨机配套的2500~5000kW等大型异步电机,国内也浆。CNMHG联动生产调试方案,根有多家企业如沈阳电机厂、兰州电机厂等进行配套据中国矿业大敩北京)对Φ3.8×12m磨机磨矿制浆的计算Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机还采用了目前大型磨机杋预测结果,先后进行了磨杋在13和2/3球荷条件下不广泛采用的直接支撑筒体的滑履轴承,取消了传统磨机的同工艺参数(生产量、加药量、磨矿浓度等)的调试运行,206年第11期煤炭工程设计技术结合对水煤浆产品的质量要求,探索最佳的运行工艺参数。75μm含量>80%的要求下,磨机的制浆生产能力可以达到考虑到本次调试中生产的水煤浆,为配合发电一厂的生产58t/h以上,超过了计算机预测的54h能力调试,储存期可能较长,因此水煤浆产品的平均粒度适当3)曆机在1乃3与2/3球荷下,所获得排料浆的质量相控制得细一些,以利于提高水煤浆旳稳定性。曆矿制浆生近,都达到了设计规定的指标,相比之下后者略优于前者。产调试的综合结果见表5。4)由于磨矿产品的平均粒度有意识控制得细一些,分调试结果表明:散剂用量略偏大,一般达到0.55%。投入正常生产后平均1)磨机在1/3球荷、磨矿产品平均粒度40μm粒度应控制在40-45μm,分散剂用量预计可以减少到75m含量>80%的要求下,磨机的制浆生产能力可以达到0.50%以下。32th以上,达到或超过计算机预测的34t/h能力5)在调试期间,曆机设备运行正常、平稳,噪音明显2)曆机在2/③3球荷、曆矿产品平均粒度40μm、-低于Φ3.0m以下曆机。表5磨矿制浆生产调试综合表曆机运行时间设定产磨机排料分散剂日期编号时:分量t/h平均浓度/%平均粘度/mPas-75um/%平均粒径μm+300um/%用量/%1369rrrr2:0168.440.45104:010888880067.1481.6841.100.508:043140.780.025013:2466.8183.1436.291867.3484.2434.360.04221266.040.0139.350.5566.7638.350.550.5566.8567.0782,6410.552.35结语南海水煤浆厂一期工程的建成投产,表明国产水煤浆南海洁能燃料有限公司1.5M/a水煤浆厂自2003年11专用设备的设计、研发、制造达到了一个新水平,标志着月26日破土动工,到205年7月26日一期工程设备联动我国水煤浆厂向大型化发展迈上了一个新台阶。调试结束,历时1年8个月。目前,两个系列曆机2/3球参考文献荷)具备同时连续生产、处理量达114-120u/h的生产能力。调试期间已制备水煤浆660t,产品的各项质量指标均[1]周大地.2020中国可持续能源前景[M]北京∶中国环境达到设计规定。曆机在2/3球荷下,再经过一段时间的磨科学出版社,2003合试运行,即可进行100%球荷运行。届时,调整工作制度[2]张荣曾.水煤浆制浆技术[M1北京:科学出版社,199后,单系列生产0.5Mta水煤浆的目标一定能实现。责任编辑李振涛、A、、m③、m、的、的、的、A的③、、的、※信息资讯·建设信息※煤某炭关税调整有助,「中国煤化工财政部岀台新的煤炭及相关产品出口税收调整政策。我国将从1CNMH④品暂定关税税率。其中,成品油、煤炭、氧化铝等产品旳进口税率由3%~5%降为θ%~3%;另一方面,原油、煤炭和焦炭等产品将加征5%的出口关税。有关人士近日在接受《中国产经新闻》记者采访时表示,此次调整有利于促进煤炭行业的产业结构升级,提高煤炭自主供应能力,优化资源配置等,因而具有积极意义。[本刊记者]25