水煤浆专用球磨机选型及投料试生产

水煤浆专用球磨机选型及投料试生产

20世纪70年代，世界石油危机后，用煤炭代替石油的新兴产业燃料。泵送、雾和储存，以及稳定的火燃烧。我国以煤炭为基础能源,煤炭占我国已探明化石能源储量的92.8%,在一次能源消费结构中,煤炭约占70%左右,而石油资源则相对短缺,以煤代油是我国的一项长期国策。从1993年开始,中国就进入了石油净进口国的行列,而且进口量与日俱增,到2003年已成为世界第二大石油进口国,当年进口石油9000万t。近年来,由于国内外市场油价飚升,燃油电厂面临发电成本大幅度提高的困境,为了降低成本,一些燃油电厂开始改烧水煤浆。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670t/h燃油锅炉改烧水煤浆,并配套建设年产150～200万t的南海洁能燃料有限公司水煤浆厂。1设计要求1.1工程设计方案水煤浆制备厂设计生产能力1.5Mt/a,小时制浆能力为250t/h,工程项目采取一次性总体设计,分两期实施,每期生产能力0.75Mt/a。年工作6000h,每日24h,三班生产。若调整工作制度和工艺条件后,最终制浆能力可达到2.0Mt/a。1.2确定原料煤为2号水洗精煤经过实地调研、方案比选以及成浆性试验结果等综合因素比较,确定选用山东兖州矿业集团公司所属矿和选煤厂作为本工程制浆原料煤供应基地。根据业主建议,并经可行性研究论证,确定南海洁能燃料有限公司水煤浆制备原料煤为山东省兖州矿区的2号水洗精煤。该精煤的煤质分析委托国家煤炭质量监督检验中心完成,其结果见表1。1.3煤浆表观粘度煤浆干基重量浓度:67%±1%;粒度上限300μm,-75μm含量80%～85%;煤浆表观粘度:1200±200mPa·s(剪切率100s-1和25℃时);无硬沉淀的稳定期:一个月以上。2水煤浆专用球磨机的生产规模球磨机是制浆生产的关键设备。球磨机的选择将对制浆工艺和生产系列的确定、制浆厂的实际生产能力、工程投资产生较大的影响。根据可行性研究报告的论证,以及兖州2号水洗精煤成浆性试验的初步结果,确定采用一段磨机高浓度磨矿制浆工艺,该厂制浆生产工艺流程框图如图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、煤的可磨性指数、需要得到的产品细度、磨矿浓度及煤浆的流变性等不同而有相当大的差别。由中国矿业大学(北京)与江阴市亚特机械制造有限公司合作开发研制的水煤浆专用球磨机,现有Φ1.83×8m、Φ2.4×8(或8.5、9)m及Φ3.0×11(或12、13)m等规格,已分别为枣庄八一、大同汇海、邢台东庞、白杨河电厂、胜利油田、茂名热电厂等水煤浆厂所采用。对于1.5Mt/a的南海洁能燃料有限公司水煤浆厂而言,其单系统生产规模为国内最大,如果选用现有最大规格的Φ3.0×11m水煤浆专用球磨机,需用8台。然而,南海水煤浆厂的工业场地非常有限,不可能布置8台Φ3.0×11m磨机。即使不受工业场地限制,这样大规模的水煤浆厂布置8台小规格磨机也不合理。因此,我们应以南海水煤浆厂的建设为契机,有必要开发研制更大规格的球磨机,促进我国水煤浆专用设备的大型化。2.1高度重离子治理型水煤浆制备采用由中国矿业大学(北京)张荣曾教授开发的制浆用“连续磨机工艺参数优化设计软件”进行优化计算,初步确定磨机的规格和运行参数、磨矿制浆主要工艺参数、磨矿功耗、磨矿产品的粒度分布等主要预测指标,作为制浆专用球磨机选型的依据。计算依据:山东省兖州、枣庄、新汶、淄博等矿区有关水洗精煤的可磨性指数(HGI)范围,分别按56、62、65进行计算;入磨原料煤粒度组成资料,参考胜利油田水煤浆厂生产调试原料煤破碎产品粒度筛分拟合资料,见表2。磨矿浓度设定为67%,磨矿产品的粒度上限为300μm,平均粒度控制在40～45μm。根据上述条件,对估计可选用的Φ3.5×13m和Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机分别进行高浓度磨矿制浆优化计算,计算的主要结果如表3所示。按上述计算依据和所要求的产品粒度条件下,计算结果表明:Φ3.5×13m磨机制浆能力:56.2～64.4t/h。Φ3.8×12m磨机制浆能力:68.5～78.5t/h。根据制浆厂设计能力250t/h,选择5台Φ3.5×13m或4台Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机即可满足要求。2.2确定制浆生产系列鉴于南海洁能燃料有限公司所提供的场地相对狭窄,应尽可能设置较少的制浆生产系列来满足生产的需要,同时兼顾磨机价格、厂房布置、生产管理等综合因素,确定全厂设置4个制浆生产系列,即选择4台Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机,一期工程先上2台,形成两个生产系列。从生产的可靠性和对用户连续供浆的角度考虑,制浆系统设4个系列在调整生产能力方面也较为灵活。球磨机的主要技术性能参数见表4。2.3采用了多点聚合边缘传动传动驱动系统设备水煤浆专用球磨机与传统球磨机(管磨机)的机械传动结构相同。虽然Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机在国内尚未投入使用,但Φ3.8乃至Φ4.0、Φ4.2、Φ4.6m等球磨机(管磨机)在我国已有成熟的设计、生产和配套能力。大型磨机配套的关键在于主减速器,国内主要的生产厂家如洛阳重齿公司、南高齿等都已形成了传递功率800～4500kW边缘传动减速器系列。Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机采用的多点啮合边缘传动减速器,具有结构设计合理、工艺先进、体积小、重量轻、运行可靠、维护成本低等优点,还提高了齿轮啮合时的接触精度,从而提高了整机运转的平稳性和承载能力,已广泛应用于大型磨机上。与磨机配套的2500～5000kW等大型异步电机,国内也有多家企业如沈阳电机厂、兰州电机厂等进行配套。Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机还采用了目前大型磨机广泛采用的直接支撑筒体的滑履轴承,取消了传统磨机的中空轴及轴瓦结构,提高了筒体的刚性和承载能力及整机使用寿命,从而提高了整机运行的综合效率。同时,与同规格采用中空轴及轴瓦结构的磨机相比,由于缩短了整机的长度,可节省厂房空间约20%。综上所述,Φ3.8×12m水煤浆专用球磨机具有与我国一般大型球磨机(管磨机)相同的质量标准,可以确保运行安全可靠。3磨矿制浆生产调试结果南海洁能燃料有限公司水煤浆厂一期工程,在经过了单机空载、联动空载和联动带水等试运转以及对试车中暴露的问题进行整改后,从2005年7月8日开始进行带负荷制浆生产调试,并于当日产出第一批质量基本合格的水煤浆。从7月8日至7月26日,按照联动生产调试方案,根据中国矿业大学(北京)对Φ3.8×12m磨机磨矿制浆的计算机预测结果,先后进行了磨机在1/3和2/3球荷条件下不同工艺参数(生产量、加药量、磨矿浓度等)的调试运行,结合对水煤浆产品的质量要求,探索最佳的运行工艺参数。考虑到本次调试中生产的水煤浆,为配合发电一厂的生产调试,储存期可能较长,因此水煤浆产品的平均粒度适当控制得细一些,以利于提高水煤浆的稳定性。磨矿制浆生产调试的综合结果见表5。调试结果表明:1)磨机在1/3球荷、磨矿产品平均粒度40μm、-75μm含量>80%的要求下,磨机的制浆生产能力可以达到32t/h以上,达到或超过计算机预测的34t/h能力。2)磨机在2/3球荷、磨矿产品平均粒度40μm、-75μm含量>80%的要求下,磨机的制浆生产能力可以达到58t/h以上,超过了计算机预测的54t/h能力。3)磨机在1/3与2/3球荷下,所获得排料浆的质量相近,都达到了设计规定的指标,相比之下后者略优于前者。4)由于磨矿产品的平均粒度有意识控制得细一些,分散剂用量略偏大,一般达到0.55%。投入正常生产后平均粒度应控制在40～45μm,分散剂用量预计可以减少到0.50%以下。5)在调试期间,磨机设备运行正常、平稳,噪音明显低于Φ3.0m以下磨机。4水煤浆的水回收南海洁能燃料有限公司1.5Mt/a水煤浆厂自2003年11月26日破土动工,到2005年7月26日一期工程设备联动调试结束,历时1年8个月。目前,两个系列(磨机2/3球荷)已具备同时连续生产、处理量达114～120t/h的生产能力。