CMS煤磨選粉機(jī)在風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)中的應(yīng)用
何正凱、郭宏武、張端美、王炳東
1 前言
1997年福建龍巖三德水泥公司φ4×47m 2000t/d窯外分解線上采用了帶進(jìn)口的動(dòng)態(tài)選粉機(jī)的新型風(fēng)掃磨系統(tǒng)，使煤粉細(xì)度得到有效的控制。從而成功地采用全無煙煤煅燒水泥熟料，大幅度降低了熟料煅燒中燃料的成本。爾后，國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯水泥廠掀起了采用本地廉價(jià)的無煙煤或貧煤代替價(jià)格昂貴的煙煤的熱潮。為適應(yīng)此形勢(shì)，我們?cè)诙嗄暄兄频谌x粉機(jī)-HES高效選粉機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合煤粉制備過程的特點(diǎn)，開發(fā)出能有效降低和控制煤粉細(xì)度并能提高風(fēng)掃磨系統(tǒng)產(chǎn)量的國產(chǎn)的CMS煤磨選粉機(jī)。國內(nèi)首批兩臺(tái)完全國產(chǎn)化的CMS- 30(處理風(fēng)量30000m 3 /h)煤磨選粉機(jī)應(yīng)用在廣州石井水泥公司兩臺(tái)DTM2500/3900風(fēng)掃磨系統(tǒng)中，并于2000年上半年勝利投產(chǎn)，取得滿意的效果。于是，各廠紛紛仿效。湖南金磊水泥集團(tuán)、湖南 雪峰水泥集團(tuán)有限公司、 鄭州金龍水泥股份有限公司、廣東恒塔旋窯水泥廠、湖南普華水泥廠、鄭州長城鋁業(yè)公司水泥廠先后選用 CMS-30、CMS-22和CMS-15煤磨選粉機(jī)分別用在DTM2500/3900、φ2.4×4.75m、φ2.2×4.4(5.5)m和φ1.7×2.5m風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)上。使用效果都不錯(cuò)。目前，在國內(nèi)外推廣了近30多臺(tái)套 煤磨選粉機(jī)。其中，有兩臺(tái)出口到越南人民共和國。
2004 年我們還應(yīng)工源水泥廠的要求開發(fā)出了 HES ( M )型動(dòng)態(tài)選粉機(jī)并將該廠兩臺(tái) φ 2.2×11m開路煤磨改造為普通閉路煤磨， 磨制煙煤：無煙煤= 7 ： 3 的混合煤，細(xì)度 R 0.08 =9.9 %臺(tái)時(shí)產(chǎn)量達(dá)24t/h以上， 比改造前的開路磨提高產(chǎn)量 70 % 以上。 一臺(tái)煤磨就能滿足臺(tái)時(shí)產(chǎn)量共 80t.sh/h以上的 四臺(tái)余熱鍋爐窯的需要。創(chuàng)造了該廠煤磨產(chǎn)質(zhì)量的歷史新高。 磨制 煙煤：無煙煤= 3 ： 7 、煤粉細(xì)度 R 0.08 ≤ 7 %的 混合煤粉時(shí)，產(chǎn)量 為 18t/h以上。 兩臺(tái)閉路煤磨完全能 滿足 窯的需要。工源水泥廠的閉路煤磨是國內(nèi)首創(chuàng)，為開路煤磨的改造開辟了一條新路。
該機(jī)由傳動(dòng)部分、葉輪、導(dǎo)向葉片、灰斗、殼體、出風(fēng)管等部分組成。其分級(jí)原理與 HES選粉機(jī)雷同。從煤磨磨尾出來的含有半成品煤粉的氣流從選粉機(jī)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入選粉機(jī)內(nèi)，經(jīng)過有一定角度的導(dǎo)向(整流)葉片進(jìn)入分級(jí)室，在旋轉(zhuǎn)著的葉輪與固定的導(dǎo)向風(fēng)葉之間的環(huán)柱狀分級(jí)室內(nèi)形成水平強(qiáng)制旋渦流場，然后通過葉輪周邊的葉片進(jìn)入出風(fēng)管向外排出。氣流中的半成品在分級(jí)室內(nèi)隨氣流作水平渦流運(yùn)動(dòng)。在離心力和向心力的作用下，粗細(xì)物料粒子產(chǎn)生分級(jí)，細(xì)粉隨氣流進(jìn)入葉輪內(nèi)部從出風(fēng)管排出，由外部收塵器收集下來作為成品。粗粉在分級(jí)室內(nèi)回轉(zhuǎn)下降，然后掉入灰斗，由灰斗下端的粗粉排出口排出。
3 廣州石井水泥公司和湖南金磊水泥集團(tuán)有限公司煤磨改造概況
廣州石井水泥公司(以下簡稱為石井廠)和湖南金磊水泥集團(tuán)有限公司(以下簡稱為金磊廠)分別有兩條和三條φ 3.5×145m濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線各配一臺(tái)DTM2500/3900風(fēng)掃磨系統(tǒng)，兩廠擬用無煙煤代替煙煤煅燒水泥熟料，在采用新型的三通道、四通道燃燒器的同時(shí)，對(duì)煤磨系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。石井廠的改造內(nèi)容為：用CMS-30代替原φ2500粗粉分離器，保留原細(xì)粉分離器，切斷返回磨頭的循環(huán)風(fēng)和進(jìn)入窯用一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)管，系統(tǒng)的風(fēng)全部經(jīng)過MDC77-7煤磨袋式收塵器后排入大氣中。金磊廠的改造內(nèi)容為：用CMS-30代替原φ2500粗粉分離器，拆除細(xì)粉分離器，切斷返回磨頭的循環(huán)風(fēng)和進(jìn)入窯用一次風(fēng)機(jī)的風(fēng)管，系統(tǒng)的風(fēng)全部經(jīng)過FGM96-6(M)高濃度煤磨袋式收塵器后排入大氣中。兩廠改造前后的工藝流程圖見圖二、圖三、圖四，改造前后的主要設(shè)備、裝機(jī)容量、技改投資見表一。
表一、改造前后系統(tǒng)主要設(shè)備和 裝機(jī) 容量及 技改投資表
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兩廠改造前 |
石井廠改造后 |
金磊廠改造后 |
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煤磨 |
DTM2500/3900 380 （ 320 ）kw |
DTM2500/3900 380kw 裝球 25 t | DTM2500/3900 320kw 裝球 25 t |
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粗粉分離器 |
φ 2500 |
無 |
無 |
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煤磨選粉機(jī) |
無 |
CMS-30 |
CMS-30 |
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細(xì)粉分離器 |
φ 2750 |
同改造前 |
無 |
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煤粉風(fēng)機(jī) |
M9-26 N o 11.2D |
M6-31 N o 13.5D |
無 |
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煤磨袋式收塵器 |
無 |
MDC77-7 |
FGM96 － 6 （ M ）處理風(fēng)量 33000 m 3 /h |
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排風(fēng)機(jī) |
無 |
9-26 N o 12.5D |
9-26 N o 12.5D |
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系統(tǒng)總裝機(jī)容量 * |
石井廠 473kw |
563kw |
492.2kw |
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技改總投資** |
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288 萬元 |
132 萬元 |
*總 裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)范圍：從煤磨磨頭喂料機(jī)到煤粉倉的所有電機(jī)容量之和。** 技改總投資：含新型三通道(四通道)煤粉燃燒器、煤粉供給系統(tǒng)、煤磨系統(tǒng)的改造、更換部分窯襯、非標(biāo)件、設(shè)備安裝等的費(fèi)用。由于金磊廠技改時(shí)全部采用價(jià)格便宜的國產(chǎn)設(shè)備，因而大幅度地節(jié)約了技改投資。
眾所周知，用低揮發(fā)分的無煙煤和貧煤煅燒水泥熟料要有下面幾個(gè)技術(shù)條件：煤磨能有效降低和控制煤粉細(xì)度;高推力、低一次風(fēng)用量的新型燃燒器的應(yīng)用;煤粉的均勻穩(wěn)定地供給;盡可能高的二次風(fēng)溫度等。從表二可以看出帶 CMS煤磨選粉機(jī)可以有效地降低和控制煤粉細(xì)度。這為無煙煤和貧煤在回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。
表 2 CMS - 30 煤磨選粉機(jī)不同葉輪轉(zhuǎn)速下相應(yīng)的煤粉細(xì)度
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葉輪轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) / 分） |
180 |
200 ～ 240 |
260 ～ 280 |
300 ～ 320 |
320 ～ 340 |
340 ～ 360 |
360 ～ 420 |
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原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) / 分） |
450 |
500 ～ 600 |
650 ～ 700 |
750 ～ 800 |
800 ～ 850 |
850 ～ 900 |
900 ～ 1050 |
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煤粉細(xì)度（ R0.08% ） |
15.0 ～ 16.0 |
10.5 ～ 13.8 |
7.0 ～ 9.0 |
3.0 ～ 6.0 |
2.0 ～ 4.0 |
1.0 ～ 3.0 |
<1.0 |
? 系統(tǒng)產(chǎn)量高
采用粗粉分離器的煤磨系統(tǒng)，由于受粗粉分離器結(jié)構(gòu)的限制，如要磨制較細(xì)的煤粉，除調(diào)整粗粉分離器導(dǎo)風(fēng)葉角度外，尚需降低系統(tǒng)風(fēng)量，這勢(shì)必影響煤磨的粉磨效率和烘干效率，致使產(chǎn)量大幅度的下降。當(dāng)要求煤粉更細(xì)時(shí)帶粗粉分離器的煤磨系統(tǒng)則無能為力了。在一般情況下，無煙煤和貧煤比煙煤難磨，致使煤磨的產(chǎn)量滿足不了回轉(zhuǎn)窯的需要，從而制約了無煙煤和貧煤在回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用。而帶 CMS煤磨選粉機(jī)的煤磨系統(tǒng)則不然。由于選粉機(jī)可以進(jìn)行有效的分級(jí)把關(guān)。系統(tǒng)風(fēng)量可以適當(dāng)增大(按磨機(jī)筒體截面積和通過磨機(jī)風(fēng)量計(jì)算而得的磨內(nèi)風(fēng)速從傳統(tǒng)的1.1～1.5m/s提高到 1.6～1.8m/s)，無循環(huán)入磨的含濕量大的循環(huán)風(fēng)，提高了入磨熱風(fēng)的烘干能力。另一方面，由于選粉機(jī)分級(jí)效率較粗粉分離器的高，循環(huán)負(fù)荷小，磨內(nèi)負(fù)荷小可以提高磨內(nèi)粉磨效率。因而帶CMS選粉機(jī)的煤磨系統(tǒng)產(chǎn)量高。經(jīng)標(biāo)定，石井廠磨制混合煤粉(煙煤：無煙煤=2：8)，細(xì)度R0.08<5.0%時(shí)產(chǎn)量為14.0t/h左右。金磊廠磨制細(xì)度為R0.08<4%的混合煤粉(煙煤：無煙煤=2：8)時(shí)產(chǎn)量13.0t/h以上，比改造前提高產(chǎn)量40 % 以上，改造后可用兩臺(tái)新型風(fēng)掃磨系統(tǒng)供三臺(tái)華新窯用煤粉，節(jié)省了一臺(tái)煤磨的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。
由于技改時(shí)增加了煤磨選粉機(jī)、煤磨袋式收塵器等設(shè)備和加大了排風(fēng)機(jī)電機(jī)容量等原因，帶 CMS選粉機(jī)的煤磨系統(tǒng)磨制細(xì)度較小的無煙煤或貧煤煤粉時(shí)單位煤粉制備電耗比磨制一般細(xì)度的煙煤煤粉的帶粗粉分離器的老煤磨系統(tǒng)略高或基本持平。現(xiàn)將兩廠煤磨系統(tǒng)改造前后的一些相關(guān)指標(biāo)列于表三之中。
分級(jí)效率高。石井廠、金磊廠帶 CMS煤磨選粉機(jī)的煤磨系統(tǒng)與某水泥廠磨制無煙煤的 ? 2.2×5.8m帶粗粉分離器的傳統(tǒng)風(fēng)掃磨系統(tǒng)，煤粉和返磨粗粉細(xì)度的檢測結(jié)果列于表四。
表三、 兩廠煤磨系統(tǒng)改造前后的一些相關(guān)指標(biāo)
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石井廠 |
金 磊 廠 |
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改造前 |
改造后 |
改造前 |
改造后 |
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煙煤：無煙煤 |
100 : 0 |
20 :8 0 |
100 : 0 |
20 :8 0 |
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原煤入磨水分 % |
8 |
8 |
12 |
～ 10 |
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煤粉細(xì)度 |
（ R 0.08 % ） |
～ 15 |
< 5 |
< 12 |
< 5 |
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煤粉 產(chǎn)量 |
（ t/h ） |
14 . 5 |
14 . 0 |
6～9 |
> 13.0 |
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回轉(zhuǎn)窯熟料 產(chǎn)量（ t/h ） |
27 |
27.5 |
22～23 |
25～26 |
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煤粉 制備電耗（ kwh/t ） |
23 .9 |
32.0 |
36.5～45.6 |
<33 .1 |
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表四、煤粉和返磨粗粉細(xì)度的比較
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石井廠 |
金 磊 廠 |
帶粗粉分離器的某廠 |
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煤粉細(xì)度R 0.08 % |
16 . 2 |
5～6 |
2 . 5～3 |
8 |
3 . 2 |
1 . 6 |
0 . 8 |
3～5 |
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粗粉細(xì)度R 0.08 % |
50.5 |
39～41 |
31～33 |
45.3 |
40.0 |
39.2 |
33.6 |
～ 15 |
從表四可以看出，當(dāng)磨制同樣細(xì)度的煤粉時(shí)，帶 CMS煤磨選粉機(jī)的煤磨系統(tǒng)其返磨粗粉的細(xì)度遠(yuǎn)比帶粗粉分離器的傳統(tǒng)風(fēng)掃磨系統(tǒng)的要大。充分顯示出CMS煤磨選粉機(jī)的分級(jí)效率遠(yuǎn)比粗粉分離器高的優(yōu)點(diǎn)。
4、經(jīng)濟(jì)效益顯著
石井廠每噸無煙煤進(jìn)廠價(jià)格比煙煤低 80元左右，按實(shí)物煤耗0.26t/t-sh、回轉(zhuǎn)窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量27.5t/h、運(yùn)轉(zhuǎn)率為0.9計(jì)，采用混合煤粉(煙煤：無煙煤=2：8)后，每噸熟料可節(jié)省燃料費(fèi)用17元左右。一條φ3.5×145m濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線一年可節(jié)省368萬元左右。能在9個(gè)月左右回收技改投資。
金磊廠每噸無煙煤進(jìn)廠價(jià)格比煙煤低 100元左右，按實(shí)物煤耗0.26t/t-sh、回轉(zhuǎn)窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量25.5t/h、運(yùn)轉(zhuǎn)率為0.9計(jì)，不計(jì)無煙煤的熱值(26385kj/kg)比煙煤的熱值(23030 kj/kg)高和回轉(zhuǎn)窯臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高等的因素，每噸熟料可節(jié)省燃料費(fèi)用20.8元左右。一條φ3.5×145m濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線一年可節(jié)省410萬元左右。能在4個(gè)月之內(nèi)回收技改投資。
技改前，兩廠窯頭煤磨房內(nèi)的煤粉風(fēng)機(jī)和窯用一次風(fēng)機(jī)處呈正壓狀態(tài)。從風(fēng)機(jī)法蘭和裂縫處冒出的煤粉彌漫在車間之中，既污染了生產(chǎn)環(huán)境又增加了安全隱患。技改后，系統(tǒng)在全負(fù)壓下操作，車間內(nèi)無粉塵污染，生產(chǎn)環(huán)境得到顯著的改善。另一方面，改造時(shí)采用了高效的煤磨袋式收塵器對(duì)需排放的廢氣進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，可確保排放濃度小于 50mg/N m3 ，達(dá)到國家的環(huán)保要求。
煤磨選粉機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、處理量大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、動(dòng)載荷小，用它取代粗粉分離器極為方便，它既可用于老煤磨系統(tǒng)的改造，也可以用于新煤磨系統(tǒng)。 該機(jī)易磨損部位采用新型耐磨材料以及新技術(shù)新工藝處理，高可靠性，使用壽命長，維護(hù)量小。
結(jié)束語
CMS煤磨選粉機(jī)是在我院多年研制第三代選粉機(jī)━HES高效選粉機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合風(fēng)掃煤磨制備煤粉過程的特點(diǎn)而開發(fā)出來的專門用于煤粉分級(jí)的高效選粉機(jī)。它具有體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、選粉效率高、系統(tǒng)強(qiáng)力通風(fēng)、烘干能力強(qiáng)、產(chǎn)量高、能有效地降低和控制煤粉的細(xì)度、操作簡便、磨損小、使用壽命長、維護(hù)工作量小，結(jié)構(gòu)上和系統(tǒng)中充分考慮防自燃防爆措施，可安全生產(chǎn)等特點(diǎn)。它非常適合用于老式煤磨系統(tǒng)的改造，也可以用于新建的煤磨系統(tǒng)。它是應(yīng)諸回轉(zhuǎn)窯水泥廠因地制宜采用廉價(jià)的無煙煤或貧煤代替價(jià)格昂貴的煙煤來煅燒水泥熟料的潮流而開發(fā)的新產(chǎn)品。用無煙煤或貧煤比外地?zé)熋红褵剞D(zhuǎn)窯熟料每噸熟料可降低成本15～30元，一條φ3.5×145M濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線一年可以節(jié)省燃料費(fèi)用300～600萬元，可以在3～6個(gè)月內(nèi)回收包括新型三通道、四通道燃燒器、煤粉穩(wěn)流供給裝置和帶CMS煤磨選粉機(jī)的風(fēng)掃煤磨系統(tǒng)的技改費(fèi)用。它將為進(jìn)一步提高回轉(zhuǎn)窯水泥的經(jīng)濟(jì)效益作出新的貢獻(xiàn)。
