Глава 6

Валковые измельчители

6.1. Вертикальные валковые мельницы

Первая вертикальная валковая мельница была представлена на рынок её разработчиком немецкой фирмой Loesche GmbH в 1928 году [94]. Она предназначалась для помола угля. Понадобилось пятьдесят лет для продвижения этой конструкции в цементную промышленность. Это стало необходимым с расширением внедрения сухого способа производства цемента и обеспечением печей обжига клинкера производительностью 3000 тонн в сутки и более сырьевой мукой. К этому времени была решена проблема повышенного износа валков, усовершенствована конструкция мельницы с разработкой валковых модулей для 2-х, 3-х, 4-х и 6-ти валковых мельниц. С помощью всего лишь четырех различных конструкционных модулей было предусмотрено покрыть диапазон производительности от 80 т/час до 1000 т/час [95], изменяя при этом только количество валков. Перед каждым основным валком был установлен вспомогательный, задачей которого является подготовка постели материала перед его помолом под воздействием основного валка.

Была значительно повышена надежность мельницы, позволившая перейти к питанию печи от одной сырьевой мельницы вместо двух, использовавшихся ранее.

Аналогичное оборудование со своими отличиями выпускают фирмы: FLSmidth – Дания, Gebr. Pfeiffer AG – Германия, корпорация Krupp Polysius, Greate Wall Co – Китай.

Сызранский завод тяжелого машиностроения ОАО «Тяжмаш» выпускает вертикальные валковые среднеходовые мельницы МВС производительностью 5 – 125 т/час для размола до пылевидного состояния каменных углей, полуантрацитов, тощих углей и некоторых отходов обогащения в системах топливоприготовления на тепловых электростанциях.

Таким образом, в России имеется база для выпуска аналогичного оборудования и для цементной промышленности.

Вертикальная валковая мельница, выпускаемая фирмой Loesche для использования в производстве цемента, представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1. – Вертикальная валковая мельница Loesche

 

Исходный материал подается в мельницу через питатель 1 в центр вращающегося помольного стола 3.  Перед питателем установлен магнитный сепаратор, который удаляет редкие металлические включения через отводящую трубу 2. Под действием центробежной силы материал перемещается по помольному столу и попадает под действие гидропневматических подпружиненных основных валков 4. Под ними происходит помол материала. Маленькие вспомогательные валки 5, которые располагаются перед основными, обеспечивают подготовку слоя измельчаемого материала путем его деаэрации и предварительного уплотнения. При накатывании валки поднимаются на слой материала, приходит в действие пневмогидравлическая система. Имеется ограничитель хода валков, предотвращающий металлический контакт помольного валка с помольным столом.

Измельчаемый основными валками материал при вращении помольного стола перемещается к внешнему краю помольного стола. Через жалюзийное кольцо 6, которое окаймляет помольный стол, подается горячий газ 7, который подхватывает перемолотый материал различной тонкости и транспортирует его к сепаратору 8. Скребки вычищают не подхваченную газом крупку из кольцевого канала и направляют её в систему транспортировки крупки. Сепаратор в зависимости от его настройки отсеивает грубо перемолотый материал, который через сборный конус 9 возвращается на помольный стол для повторного помола. Готовый продукт заданной тонины проходит через сепаратор и покидает мельницу с потоком газа 10. Желаемая температура на выходе из мельницы в пределах от 80°С до 130°С достигается уже в зоне помола.

Мельница приводится в действие с помощью планетарного редуктора 11 и электродвигателя 12. Упорный подшипник в верхней части редуктора принимает усилия валков.

Перед запуском мельницы её гидравлические валки поднимаются над помольным столом, тем самым обеспечивая пуск с минимальным пусковым моментом. Этим вертикальная мельница выгодно отличается от шаровой.

Подвергающиеся износу помольные элементы, а именно облицовка валков и сегментов помольного стола легко заменяется.

В девяностых годах прошлого века в связи со строительством современных цементных заводов в юго-восточной Азии рост производительности сырьевых мельниц достигли 5000 и 10000 тонн в сутки. Такой стремительный рост, наряду с необходимостью масштабирования и решения вопросов износостойкости валков привел к тому, что встроенный в мельницу сепаратор оказался без достаточного внимания и в результате не оптимальным по конструкции. Материал увлекался газом с помольного стола и распределялся жалюзями по высоте ротора сепаратора неравномерно. Это уменьшало возможности разделения продукта и снижало потенциальные возможности мельницы.

Этот недостаток был устранен таиландской фирмой L.V.Technology.

Фирма производила на цементных заводах модернизацию жалюзийного аппарата сепаратора [96], обеспечившую равномерность распределения восходящего потока газа вместе с материалом по высоте ротора сепаратора. За счет неравномерности площади пропускного сечения жалюзей оказалось возможным на каждом уровне высоты ротора эффективно разделять продукт.

Такое решение позволило повысить производительность мельниц на 13%, например,  с 315 до 355 т/час, и снизить удельный расход электроэнергии на производство сырьевой муки на 3,0 кВт час/т сырьевой муки.

Первое испытание устройства ЭКОФОР на вертикальной валковой мельнице [97] проводились на заводе концерна Hanil Cement в Tanyang, Республика Корея. Вертикальная валковая мельница паспортной производительностью 350 т/час была снабжена экспертной системой управления, работающей без вмешательства оператора.

Подключение устройства ЭКОФОР было выполнено к верхней части корпуса планетарного редуктора со стороны противоположной приводу, как это показано на рисунке 6.2.

Автоматическое управление мельницей осуществлялось по сигналу  дифференциального давления  мельницы, характеризующим загруженность потока газа размолотым материалом. Уменьшение дифференциального давления свидетельствовало об освобождении мельницы от материала, и подача его в мельницу автоматически увеличивалась.

Рисунок 6.2. – Место подключения устройства к планетарному редуктору

 

На рисунке 6.3. представлен переходный процесс увеличения производительности мельницы, изменения дифференциального давления и нагрузки двигателя привода помольного стола на Hanil Cement [98].

Рисунок 6.3. – Переходный процесс после включения устройства

 

Видно, что автоматическая система не предусматривала отработку такого сильного воздействия, какое оказало устройство, и оно вызвало повышенную, с низкой частотой колебательность, которая закончилась через 1 час после включения устройства на более высоком уровне производительности мельницы. Данные испытания представлены в таблице 6.1.

 

Таблица 6.1. – Результаты испытания на Hanil Cement

Время

08.2000

Производи-

тельность,

т/час

Остаток   на сите 88 мкм, % Диффер. давление  мбар Удельный расход электроэнергии, кВт час/т
Усредненные без ЭКОФОР
00:00…13:00 337 18,1 933 17,05
 

14:00

ЭКОФОР включен в 13:00
345 19,1 947
15:00 346 18,5 973
16:00 352 19,3 976
17:00 361 20,5 975
18:00 355 17,5 976
14:00…18:00 Усредненное с ЭКОФОР
352 19,0 969 16,45

 

С помощью одного устройства производительность мельницы была увеличена на 15 т/час, экономия электроэнергии составила 210 кВт час за каждый час работы мельницы.

 

Таблица 6.2. – Результаты испытания устройства на заводе Hyundai Cement

 

Время

05.2001

 

Производи-тельность, т/час

Остаток

на сите

88 мкм,

%

Диффер.

давление,

мбар

Удельный

расход

электроэнергии,

кВт час/т

Без ЭКОФОР 394 19 1127 18,60
С ЭКОФОР 415 20,6 1139 17,77

 

Итоговые данные испытания на заводе Hyundai Cement Республика Корея на мельнице помола сырьевой муки представлены в таблице 6.2. Одно устройство повысило производительность мельницы на 21 т/час, а экономия электроэнергии составила 345 кВт час за каждый час работы.

Вертикальные валковые мельницы являются в настоящее время самым энергоэффективным оборудованием для помола сырьевой муки при сухом способе производства цемента. Они начали использоваться и для помола цемента и шлака. Устройство ЭКОФОР было апробировано на такой мельнице на заводе Hanil Cement в Tanyang, Республика Корея, таблица 6.3.

 

Таблица 6.3. – Результаты испытания при помоле цемента

Время

10-11.2000

Произво-дитель-ность,

т/час

Качество помола Скорость ротора сепара-тора,

%

 

Вибра-ция, мм

Удельный расход электро-энергии,

кВт час/т

Удельная поверхность см2 R0045

мкм

%

Усредненные без ЭКОФОР

25.10 -30.10.2000 140,4  

3189

6,1 77 2,3 19,07

      ЭКОФОР включен 31.10.2000

01.11.2000 148 3153 4,8 76 2,1 18,46
02.11.2000 149 3153 5 75 2 18,2

 

Производительность мельницы повышена на 8 т/час, потребление электроэнергии за час работы мельницы уменьшилось на 110 кВт час.

Требуемая тонкость помола для сырьевой муки составляет 15-20% на сите 90 мкм, а для помола цемента это требование значительно выше, в пределах 1 – 6 % на сите 45 мкм. Первоначально задачей для такого типа мельниц являлось достижение удельной поверхностью при помоле цемента значения 3500 см2/г, а теперь 4500 см2/г. Но, очевидно, что это предел. Принципиально в вертикальных валковых мельницах исключен ударный механизм воздействия на измельчаемый материал, используются только механизмы раздавливания и истирания. Таким образом, отсутствует возможность механоактивации продукта с кратковременным на него термическим воздействием [99], что важно для прочности цемента. Кроме того, в связи с имеющим место в этих мельницах узким распределением частиц цемента по размерам, повышается его водопотребность и связанное с этим ухудшение удобоукладываемости – текучести бетона.  Получить же высококачественный цемент с удельной поверхностью более 5000 см2/г пока возможно лишь в шаровых и вибрационных мельницах.

6.2. Системы помола с предварительным измельчением

Валковые дробилки высокого давления, которые также называют роллер–прессами, введены как новое оборудование для измельчения твердых материалов в 1984 году. К настоящему времени в мире их насчитывается в эксплуатации более шестисот, в основном производства Polysius [100], FLSmidth и KHD Humboldt Wedag. На рисунке 6.4, представлен в общем виде роллер–пресс немецкой фирмы KHD Humboldt Wedag [101].

Рисунок 6.4. – Механизмы роллер–пресса, где

1 – рама роллер–пресса, 2 – роллеры, 3 – подшипники валков, 4 – гидравлическая система, 5 – устройство загрузки, 6 – электродвигатели с планетарными редукторами, 8 – главные гидравлические цилиндры

 

Использование роллер–прессов в качестве предварительных измельчителей значительно повышает производительность систем помола в целом, снижает удельный расход электроэнергии на выпуск тонны готовой продукции.

Фирмой KHD Humboldt Wedag была разработана и по ходу внедрения модернизирована серия роллер–прессов десяти типоразмеров с размалывающим усилием от 2 до 32 МН, производительностью от 50 до 1500 т/час, с суммарной мощностью двух электродвигателей от 280 до 6000 кВт.

В России на ОАО «Волгацеммаш» также освоен выпуск пресс–валковых измельчителей на 50 и 100 т/час.

Большую сложность в эксплуатации роллер–прессов представляла проблема снижения износа рабочей поверхности роллеров, связанная с высокой, концентрированной энергонапряженностью, хотя измельчение в слое материала принципиально и уменьшает износ рабочей поверхности. Удельное давление измельчения было ограничено на уровне 7,0 Н/мм2 и разработана специальная футеровка рабочей поверхности роллеров, позволившая увеличить срок её службы до 20000 часов.

Рисунок 6.5. – Измельчение в роллер–прессе

Расстояние между роллерами стабилизируют, а минимальное всегда ограничено, например, на уровне 20 мм, чтобы исключить металлическое взаимодействие роллеров. Материал в расходном бункере над роллер–прессом поддерживается на постоянном в узких границах уровне, чтобы стабилизировать давление столба материала на зону дробления, сильно влияющее на качество полупродукта.В роллер–прессах измельчение осуществляется в слое материала под высоким давлением, которое главные гидравлические цилиндры прикладывают к подвижному роллеру в направлении сжатия слоя. Этот слой материала образуется между двумя роллерами с загрузкой их навалом и встречным вращением, как это показано на рисунке 6.5. Вследствие сужения пространства между роллерами материал подпрессовывается, происходит предварительное дробление гранул. Частицы перераспределяются, происходит заполнение пространства между ними. При прессовании часть   границ между фазами разрушаются. Происходит измельчение с широким распределением размеров частиц по размерам и с большим количеством мелких частиц, уплотненных в пластинки, которые в дальнейшем достаточно легко распадаются. В ходе этого процесса в частицах образуются зародышевые микротрещины, способствующие дальнейшему помолу.

Сначала роллер–прессы использовались для обеспечения предварительного измельчения по открытому циклу, то есть без сепарации – рисунок 6.6.а). Спрессованные пластинки материала после роллер–пресса подавались на дезагломератор и далее в шаровые мельницы замкнутого цикла. При этом достигалось снижение общего потребления электроэнергии на 20%. Первые роллер–прессы не были снабжены достаточно полной системой автоматизации, например, отсутствовала система стабилизации давления роллеров, имел место значительный неравномерный износ их рабочей поверхности.

Системы роллер–прессов первого поколения встретились нам при испытаниях устройств ЭКОФОР в Греции – Titan Kamari, в Испании – Lafarge Asland, в Южной Корее – Sungshin Cement. При испытании устройств на мельницах замкнутого цикла их свежее питание производилось полуфабрикатом после дробления исходного материала на роллер–прессах. Когда устройство улучшало показатели качества помола мельницы и требовалось увеличить её свежее питание, роллер–пресс, не оборудованный устройством ЭКОФОР,  с увеличением своей производительности одновременно ухудшал гранулометрический состав дробленого материала. В итоге прирост производительности всей системы в целом оказывался меньше ожидаемого.

Рисунок 6.6. – Схемы использования роллер–прессов

Таким образом, выявилась необходимость интенсифицировать роллер–пресс с использованием электронейтрализации. Тем более что в этой добротной конструкции имеется принципиально неустранимый недостаток, связанный с невозможностью использовать при дроблении широко используемые за рубежом жидкие интенсификаторы. Измельчение в роллер–прессе идет в весьма ограниченном энергонапряженном пространстве без перемешивания материала, и равномерное распределение интенсификаторов в измельчаемом материале невозможно.  Это ограничивает возможности таких систем помола, поскольку процесс измельчения в одном элементе системы, шаровой мельнице, интенсифицируется, а в роллер–прессе нет.

С развитием возможностей роллер–прессов они были включены в состав замкнутых систем предварительного измельчения. Для этого используются достигшие высокой селективности динамические сепараторы – рисунок 6.6.б), на выходе которых в таких системах удельная поверхность тонких частиц дробленого материала составляет 1700 – 1900 см2/г. Оставшиеся после сепарации частицы материала возвращаются на повторное дробление. При этом эффективность дробления увеличивается, так как эти частицы заполняют пустоты между крупными гранулами исходного продукта материала и при сжатии улучшают измельчение в слое материала. Коэффициент циркуляции, то есть отношение суммы свежего питания и возврата к свежему питанию, составляет в таких системах более четырех. Такой значительный возврат аккумулируется на мощном ковшовом элеваторе.

Компания KHD Humboldt Wedag вместо динамического сепаратора стала использовать для роллер–прессов собственной разработки оригинальный статический V – сепаратор – рисунок 6.6.в), который не имеет вращающихся частей. Он получил очень широкое распространение из-за своей простоты и дешевизны.

Иногда используется двойная сепарация – рисунок 6.6.г). После V – сепаратора, обладающего недостаточной селективностью, устанавливают динамический, но уже с меньшей производительностью.

Если бы в роллер–прессах могли использовать жидкие интенсификаторы помола, то внедрение нашей технологии проходило бы сложнее, так же как на шаровых мельницах, нередко в условиях неразумного противодействия сторонников использования только жидких интенсификаторов помола. Но такова уж конструкция роллер–прессов, что даёт нам возможность работать на ней без альтернативы [102].

Устройство ЭКОФОР подключается к роллер–прессам в соответствии с рисунком 6.7. к фитингам подачи охлаждающей воды в роллеры.

Рисунок 6.7. – Подключение устройства ЭКОФОР (установлено справа от роллер–пресса на колонне) к системе охлаждения роллеров

Если роллеры не охлаждаются водой, то устройство следует подключить к корпусам планетарных редукторов, как это показано на рисунке 6.8.

Рисунок 6.8. – Запасной вариант подключения к роллер-прессу

В любом случае необходимо иметь электропроводящую связь, пусть даже со скользящим контактом точки подключения устройства с рабочими поверхностями роллеров.

Первое испытание устройства проводилось в 2000 году на роллер–прессе POLYCOM на заводе Hanil Cement в Республике Корея [97]. Роллер–пресса работают под «завалом», пропуская через себя столько материала, сколько смогут. Однако, для стабилизации давления материала на зону прессования уровень материала в питающем роллер–пресс бункере поддерживается в достаточно жестких пределах. Зазор между роллерами при испытании не изменяли, а их давление, упавшее после включения устройства, было восстановлено на прежнем уровне.

После подключения устройства и его включения начинается переходный процесс, который представлен на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9. – Снижение мощности (кВт), потребляемой роллером при включении устройства ЭКОФОР

 

Это предпродажное испытание проводилось на роллер–прессе POLYCOM на заводе Sungshin Cement в Республике Корее. Устройство было включено в 10:30. Через пятнадцать минут мощность, потребляемая электродвигателем роллера, упала на 14%. Сказался результат действия устройства по улучшению размалываемости материала, связанного с исключением электростатической составляющей из состава сопротивления измельчению.

Значительно снизилась также и амплитуда колебаний мощности двигателя роллер–пресса, характерная для такого вида нагрузки. Это свидетельствует о принципиальном снижении риска вибрации роллеров.

После включения устройства наблюдается рост удельной поверхности отсепарированного полупродукта. Это улучшение после сепаратора роллер–пресса первоначально составляет +200… 500, а иногда до +700 см2/г. С учетом транспортного запаздывания полупродукт улучшенного качества вызывает рост удельной поверхности цемента на выходе мельницы замкнутого цикла, тем самым побуждает повысить производительность помольной системы в целом. Типовая динамика переходного процесса при включении устройства на ролл–пресс представлена в таблице 6.4.

 

Таблица 6.4. – Динамика изменения параметров роллер-пресса при электронейтрализации на заводе Sungshin Cement, 10.2005

Параметр Без ЭКОФОР C ЭКОФОР
через 1 час через 3 часа через 5 часов через 7 часов через 9 часов
Свежее питание, т/час 156 157 166 172 176 178
Удельная

поверхность

полупродукта, см2

1900 1946 1982 2033 2080 2020
Скорость вращения ротора сепаратора роллер-пресса, % 67 70 65 63 63 63
Давление

роллер-пресса, бар

91/94 82/91 88/93 95/95 95/89 98/97
Мощность

роллер-пресса, кВт

606/662 582/632 664/719 664/712 713/789 685/773
Удельная

поверхность

цемента, см2

3280 3322 3508 3322 3183 3360

 

Между системой предварительного измельчения c роллер–прессом и финишной мельницей устанавливается расходный бункер, положение уровня полупродукта в котором свидетельствует о балансе работы этих двух систем. Если питание мельницы увеличивается, уровень полупродукта в расходном бункере понижается. Это заставляет вручную или автоматически повысить свежее питание роллер-пресса и несколько снизить скорость вращения ротора его сепаратора.

Улучшение работы системы помола связано не только с улучшением размалываемости материала, вызванным его электонейтрализацией, но и преобразованием структуры поверхности роллеров. Это подтверждается длительным последействием устройства, когда его переводят для испытания на другую систему помола. Оставшаяся без воздействия система продолжает работать на высоком уровне производительности в пределах недели.

Только первые испытания устройств на роллер–прессах предусматривали их отдельное от мельниц включение. Это делалось для выявления типовой реакции роллер-пресса на устройство. Три первые, представленные в таблице 6.5. системы использовали динамические сепараторы, а на заводе Wopfinger иcпользовалась двойная сепарация с  V и динамическим сепаратором по схеме рисунка 6.6. в).

 

Таблица 6.5. – Показатели интенсификации роллер–прессов путем электронейтрализации (Без ЭКОФОР / С ЭКОФОР)

Фирма, страна, год Производительность Удельная поверхность, см2
т/час Прирост Полупродукта Цемента
т/час %
Hanil Cement,

Корея, 09.2000

195/

205

10 5,1 1150/

1570

2985/

3130

Sungshin Cement,

Корея, 10.2005

156/

178

22 14,1 1900/

2080

3280/

3360

Adana Cimento,

Турция, 01.2007

118/

128

10 8,5 1600/

1780

3200/

3330

Wopfinger,

Австрия, 01.2008

104,5/

113,8

9,3 8,9 2090/

2790

4190/

4290

 

В Австрии интенсификация системы помола проводилась совместно с французской фирмой CHRYSO, крупным производителем и промоутером жидких интенсификаторов помола. Нашей зоной ответственности была система предварительного измельчения с роллер–прессом, а CHRYSO – финишная мельница. Прирост производительности роллер–пресса за счет электронейтрализации составил более 9 т/час.

Самым отзывчивым на подключение устройства оказался за все испытания, как отдельных роллер–прессов так и комбинированных систем, роллер–пресс Sungshin Cement с приростом производительности + 22 т/час.

Удельный расход электроэнергии на помол цемента в таких системах составлял 20,0 – 25,0 кВт час/т цемента. За счет подключения одного устройства ЭКОФОР к роллер–прессу снижение удельного расхода электроэнергии составило 2 кВт час/т цемента или, например, 350 кВт час за один час работы системы помола на Sungshin Cement и 250 кВт час за один час работы на Adana Cimento. Экономические преимущества от применения устройств учитывали только экономию электроэнергии и не учитывали экономию на издержках на ремонт и техническое обслуживание, связанное с сокращением рабочего времени системы помола на выпуск того же, что и раньше количества цемента. Хотя это обычно делается для расчета эффекта применения жидких интенсификаторов помола [103].

Схема по рисунку 6.6. a), когда роллер–пресс производил полупродукт без сепарации, встретилась  в Канаде на Ciment Quibec в апреле 2002 . Три старые мельницы суммарной производительностью 89 т/час, при использовании устройства ЭКОФОР только на роллер–прессе, повысили производительность на 8%.

В комбинированных системах помола на предварительное измельчение приходится значительная часть общей работы.  Так, например, на Sungshin Cement из общих 3500 кВт, используемой на двухстадийный помол, доля мощности на измельчение в роллер-прессе составляет 43%. Из представленного на рисунке 6.10. распределения частиц  по размерам после сепаратора роллер-пресса видно, что это действительно уже полупродукт с содержанием большой доли готового цемента.

Рисунок 6.10. – Распределение частиц по размерам после предварительного измельчения в роллер- прессе и сепарации полупродукта

 

Это становится ещё более очевидным, если сравнить полученное распределение с распределением частиц готового цемента на рисунке 6.11.

Рисунок 6.11. – Распределение частиц цемента по размерам

 

Динамика интенсификации помола при включении второго устройства ЭКОФОР, кроме роллер-пресса ещё и на мельницу, приведена в таблице 6.6.

Использование второго устройства, подключенного к мельнице, позволило дополнительно увеличить её производительность на 13 т/час, а всего с учетом данных таблицы 6.6. на 35 т/час. Общее удельное потребление электроэнергии в целом было снижено на 4,5 кВт час/т цемента. Это означало экономию 1850 кВт час за каждый час работы системы помола.

 

Таблица 6.6. – Интенсификация помола на Sungshin Cement

Параметр Без ЭКОФОР С ЭКОФОР
С ЭКОФОР на РП С ЭКОФОР на РП и мельнице
Через 9 часов Через 11 часов Через 13 часов Через 14 часов Через 15 часов
Производительность, т/час 156 178 178 179 185 191
Удельная поверхность по полупродукта, см2 1900 2020 1990 2161 2119 2076
Скорость вращения ротора сепаратора роллер-пресса, % 67 63 63 63 63 61
Скорость вращения ротора сепаратора мельницы, об/мин 148 145 145 145 142 140
Разрежение

на выходе

мельницы, мбар

16,9 17,6 17,4 17 17,3 14,6
Удельная

поверхность

цемента, см2

3280 3360 3430 3534 3256 3349

 

В январе 2009 года на заводе Adana Cimento в Турции два устройства были включены на аналогичном оборудовании производства FLSmidth. Схема помола представлена на рисунке 6.12. В схеме использовался оригинальный сдвоенный сепаратор, принимающий в общий воздушный поток последовательно продукты помола после роллер-пресса и мельницы. Таким образом, частицы допустимого для цемента размера после роллер-пресса в мельницу не попадали и не загружали её бесполезной работой.

Рисунок 6.12. – Схема комбинированной системы помола на Adana Cimento, Турция

Общий прирост производительности системы помола составил 18 т/час или 15%. Скорость вращения ротора сепаратора мельницы была снижена на 8%. Снижение удельного расхода электроэнергии составило 3 кВт час/ т цемента или 400 кВт час за каждый час работы помольной системы. Динамика улучшения показателей представлена в таблице 6.7.

 

Таблица 6.7. – Интенсификация помола на Adana Cimento, Турция

Параметр

Без ЭКОФОР

С ЭКОФОР
На роллер- прессе На роллер-прессе и мельнице
Через 4 часа Через 11 часов Через 15 часов Через 19 часов
Производительность, т/час 118 128 128 134 136
Удельная поверхность полупродукта, см2 1600 1750 1790 1760 1730
Скорость вращения ротора сепаратора роллер-пресса, % 97 100 99,5 100 100
Скорость вращения ротора сепаратора мельницы, % 87 85 83 82 80
Разрежение

на выходе

мельницы, мбар

35 27 30 23 25
Удельная

поверхность

цемента, см2

3200 3280 3260 3330 3200

 

После отработки методики интенсификации отдельно роллер-прессов при включенном устройстве ЭКОФОР при всех дальнейших работах по интенсификации комбинированных систем помола устройства включались одновременно на роллер-прессе и мельнице.

Так на заводе Akcimento в Canakkale, Турция дополнительные 14 т/час, как это показано в таблице 6.8., были достигнуты уже через три часа после включения двух устройств на роллер– пресс и мельницу. Снижение удельного расхода электроэнергии составило 3,0 кВт час/т цемента или 540 кВт час за каждый час работы мельницы.

Все работы на комбинированных системах помола проводились на фоне использования в мельницах жидких интенсификаторов помола.

 

Таблица 6.8. – Интенсификация помола на Akcimento Canakkale, Турция

Параметр Без ЭКОФОР С ЭКОФОР на роллер-прессе и мельнице
Через 1 час Через 2 часа Через 3 часа
Производительность, т/час 165 171 174 179
Скорость вращения ротора

сепаратора роллер-пресса, %

62 62 58 57
Скорость вращения ротора

сепаратора мельницы, об/мин

619 591 589 589
Разрежение на выходе

мельницы, мбар

90 84 85 81
Удельная поверхность

цемента, см2

3450 3470 3400 3450

 

Необходимо отметить, что комбинированные системы помола являются наиболее энергоэффективными среди существующих в настоящее время систем тонкого помола.

6.3. Валковая мельница Horomill

Разработчики принципиально новой мельницы для производства цемента [104, 105] – французская компания Fives FCB совместно с Buzzi Cementi Италия зарегистрировали ее под торговой маркой Horomill ®. Она не похожа ни на одну традиционную мельницу. Её вращающийся барабан не содержит внутри мелющих шаров, а измельчение слоя материала производится на внутренней поверхности барабана с помощью роллера. Реализованная идея была в том, чтобы заменить одноразовое сдавливание с очень большим давлением, как у роллер-пресса, на несколько сдавливаний с меньшим усилием, но с промежуточными разгрузками давления и перемешиванием материала. Первая мельница производительностью 25 т/час появилась в 1993 году. К 1998 году разработан ряд мельниц на 40 – 225 т/час, к 1999 году на заводах были внедрены уже 20 мельниц, в настоящее время их более шестидесяти.

Рисунок 6.13. – Схема движения материала в мельнице

 

Барабан мельницы, схематически представленной на рисунке 6.13., опирается на гидродинамические  подшипники скольжения и приводится во вращение через размещенную на нём венцовую шестерню от редуктора с электродвигателем. Материал поступает во входной патрубок мельницы и центрифугируется на внутренней поверхности барабана. Горизонтальный, нагруженный гидросистемой роллер получает вращение от надвигающегося на него слоя материала, который в результате этого подвергается раздавливанию. Материал продвигается вдоль мельницы по винтовой траектории, с каждым оборотом после деформации срезается скребками, в перемешанном виде попадает на наклонную плиту, выполняющую функцию регулятора скорости движения материала. Эта плита направляет поток материала по ходу его движения на следующий этап измельчения. Таких этапов в мельнице может быть от четырех до шести, каждый с давлением 40-100 МПа. После этого измельченный материал попадает в выходной патрубок и элеватором подается на сепаратор.  Дезагломерация измельченного материала при этом не требуется. Недомолотый продукт возвращается из сепаратора на повторный помол. Циркулирующая нагрузка мельницы очень мала, также как и время измельчения материала, что облегчает работу системы автоматизации благодаря быстрой реакции на управляющее воздействие.

Бронефутеровка барабана выполнена из высокохромистых чугунных плит, скребки из карбида вольфрама, а роллер имеет бандаж из карбида титана. Высокий уровень автоматизации мельницы исключал переполнение мельницы материалом, представляющую опасность по особенностям её конструкции. Главным преимуществом мельниц является их низкий удельный расход электроэнергии, о чем свидетельствуют показатели таблицы 6.9.

 

Таблица 6.9. – Производственные показатели мельниц Horomill

Типоразмер HOROMILL Мощность двигателя, кВт Выпускаемая продукция, т/час
CEM II/A

3800 см2

CEM I

4000 см2

Сырьевая мука
3800 2100 110 70 270
4200 2700 140 90 350

 

Также как в вертикальных валковых мельницах в мельнице Horomill отсутствует ударное воздействие на измельчаемый материал, используются только механизмы раздавливания и истирания, в результате чего снижена вероятность механоактивации с её преимуществами для повышения прочности цемента. Затруднено также достижение удельных поверхностей более 4500 см2/г. Вцелом внедрение этого нового помольного оборудования идет очень непросто [106].

Устройство ЭКОФОР использовалось при совместном исследовании по повышению удельной поверхности с французскими специалистами технического центра Fives FCB.

Рисунок 6.14. – Мельница Horomill

 

Испытание проводились в августе 2003 года на мельнице Horomill завода французской компании Vicat в городе Konya, Турция, представленной на рисунке 6.14. Вклад ЭКОФОР в повышение удельной поверхности составил при этом 150 см2/г. Устройство подключалось к фитингу подачи охлаждающей воды в роллер, как это показано на рисунке 6.7.

Таким образом совместными мероприятиями специалистов Fives FCB и компании ЭКОФОР удалось доказать возможность выпуска на мельнице Horomill цемента с повышенной удельной поверхностью.