立磨在褐煤粉磨上的应用经验

  褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤，是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。

  化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和远运。由于它富含挥发分，挥发成分高达40%以上，所以易于燃烧并冒烟，含有可溶于碱液内的腐殖酸；其含碳量约为60%~77%，密度约为1.18~1.42g/cm3，无胶质层厚度，95%的褐煤热值基本低于13 376kJ/kg，干燥后恒湿无灰基高位发热量可提至 （20 064~27 588）kJ/kg，多呈褐色或褐黑色；褐煤水分大，在空气中易风化碎裂，燃点低（270℃左右）。储存超过两个月就易发火自燃，堆放高度不宜超过2m。正因为褐煤相比烟煤或其他煤种的种种劣势，工业上基本很少用作原、燃料，应用面狭小，工业领域一般将褐煤用作吸附剂或者催化剂载体。

  褐煤在缅甸的储藏量很高，约占其煤矿资源储藏量的52.86%，所以褐煤要是在水泥工业中能替代烟煤或其他煤种作为燃料，那不但大幅度降低生产成本，而且大大解决了水泥工业的燃料问题。

  褐煤的理化性质决定了在粉磨工序上的困难：首先其水分很高，一般到厂的原料水分都高达30%左右，况且缅甸的雨季每年要占到三分之一，空气湿度相当大，我们调试设备时原料的水分基本都在30%~35%之间。若是用传统的球磨机来进行粉磨，肯定是相当困难的，不但产量极低，而且操作非常不便，热能利用率极低，必须通过大幅度扩大设备型号来满足生产的需要，那样能耗会非常大，所有的投资和高能耗运行也必将给业主带来高额的运行成本。其次褐煤的挥发分很高，高达40%以上，燃点低，易于燃烧，故在粉磨工序中我们必须特别注意系统的温度控制。再次，褐煤的热值非常低，一般低于13 376kJ/kg，这次设备所用的原料热值基本在11 704kJ到14 546kJ之间，发热量低，燃烧量就要求高；所以用来粉磨的设备还必须能达到一个相对较高的产能，否则满足不了窑系统的煅烧需要。最后要说的就是耐磨件的使用，褐煤中往往含较多的煤矸石和其他种类的矿石成分，对易损件的损伤极大，故而我们必须在耐磨件的结构设计及材质设计上考虑充分，以满足粉磨工况的需求。综合以上种种因素以及现场设备的运行效果，业主当初考虑采用我公司的HRM1700/1900M煤粉立磨来对褐煤进行粉磨是相当明智的，下面我就从磨机的工作机理、工艺流程及各项运行参数进行详细阐述。

  1 HRM1700/1900M立磨外形结构（见图1）

  HRM1700/1900M煤粉立磨的结构与普通立磨大体一致，但在各部件匹配上有较大差别：它的碾磨装置为HRM1700M煤粉立磨的碾磨装置，但选粉机配对的是HRM1900M高细煤粉立磨的动静态组合式分离器，这样在保证碾磨效果的同时，大大增强了磨机的烘干能力，即可解决褐煤原料水分高的难题。经过热平衡计算，我们得出HRM1700/1900M磨可以满足该生产线对煤粉细度及水分的要求。其传动部分部件的配置和参数为表1。

  HRM1700/1900M煤磨的粉磨中径为1700mm，磨盘外径为2400mm；磨辊直径为1 400mm。配有大型防爆型超细分离器，磨机的粉磨结构上依然采用我公司传统的轮胎型辊面及碗型盘衬；主减速机及磨辊配有强制稀油润滑系统；液压系统中阀件及油泵均采用全自动控制；磨机设计时的理论产能为：W≥16t/h，煤粉细度：R0.08≤8%，原煤水分：M1≤15%（指游离态水）；煤粉水分：M2≤3%（指游离水，化合态水或者结晶水在此工序中是很难去除净的）。磨机工作机理为：电机带动减速机旋转，磨盘与减速机直连，与减速机推力盘一起旋转，物料通过全密封皮带秤下到磨盘中间，物料通过离心力向磨盘周边散布并进入磨辊下方进而粉磨，粉磨过的细物料被风环处的高速气流带起进入选粉机，成品穿过高速旋转的转子进入收尘器，非成品则从灰斗自由落到磨盘上进行重新粉磨。

  2 煤粉制备系统主机参数及工艺布置

  该煤粉制备系统主机参数见表2，工艺流程见图2，车间布置见图3，磨机运行时现场照片见图4。

  从图4所示照片可以看到，现场选粉机部分跟以往HRM1700M的选粉机不太一样，这是我公司为该项目专门设计的一款同HRM1700M立磨（煤磨）对接的HRM1900M立磨选粉设备，它具备高细煤粉立磨的所有优点，同时跟HRM1700M相比，有着更高的选粉分级能力和烘干能力。

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  3 粉磨过程中的运行参数（下面提供一组磨机连续运转时的系统运行参数）

  （1）原料褐煤的相关理化参数（参数由用户化验室提供）。原料名称（Coal Name）：褐煤；原料水分（Moisture）：33%；原料灰分（Ash）：26% ；原料挥发分（Volatile）：42%；原料H G I 指数（HGI）：52（HGI指数为合肥水泥研究设计院实验室提供）。

  （2）数据分析：表3中数据分析，磨机连续工作13个小时，出磨气体温度基本在55℃~63℃，磨机的产能受出磨温度的影响有所波动，但基本稳定在18t/h~19t/h；其中煤粉水分的测定，用户化验室用了两种方法分别对自由水分及非自由水分进行测定，表中数据可以看出，褐煤中非自由水含量是非常高的；窑系统基本每小时用煤粉量为13~16t/h，这对于1 500t/d的干法水泥生产线窑系统煤粉用量是非常高的，足可以说明燃料的热值很低，我们当时使用的褐煤热值基本在13 376kJ/kg到15 257kJ/kg。磨机运行非常平稳，料层厚度一般在25~30mm，人走到磨机边缘才会感觉到磨机是运行状态，所以说磨机运行相当稳定。我们对工艺的要求和对设备的设计也在非常合理的和规范的要求范围内。煤粉系统综合电耗基本在：32~35kWh/t，煤磨单机电耗在：16~19kWh/t。用用户的话讲：“该系统取得了很良好的经济效益”。

  我们在磨机耐磨件的选用上也独具一格，磨辊采用复合型堆焊耐磨辊套，而磨盘衬板采用高铬铸铁材质，喷口环处的风速经优化设计后尤为合理，磨机系统运行时基本没有外排（工艺设计时也没有设计外排提升机），只有褐煤中硬性煤矸石和铁块、焊条等杂物排出机外。

  （3）设备及工艺系统在调试时出现的典型问题。

  我们在调试时发现主电机电流不是很高，基本在480A上下15A波动，此时磨辊压力为9.2MPa，离主电机额定电流532A还有一定的距离，所以我们想通过加大磨辊压力来提高磨机的产能。于是逐渐将压力加大到11MPa，此时出现的问题是：磨机的主电机电流上下波动太大，多次超额定电流；但是磨机能稳定运行，要是加高产量，磨机运行的稳定性也变差。我们在中控与现场反复周旋，最后发现问题所在：原来在磨辊压力加的过大时，磨辊在物料上打滑，转动线速度跟正常的线速度不一致，所以导致磨机主机电流波动大，粉磨效率大大降低。这同样说明褐煤本身具备比较差的流动性，但是粉磨成一定细度的煤粉时，流动性增强。于是我们把磨机又恢复到之前19t/h的状态下稳定运行。

  4 结束语

  HRM1700/1900M煤粉立磨在此生产线上的稳定运行以及取得的良好粉磨效果，是褐煤粉磨技术上的一项重大突破，相信在国内外以及同行业的技术发展上是处于领先位置的，在此之前，还没有详细的资料文献记载。磨机具备粉磨兼烘干两大能力，尤其是当物料为水分含量非常高的褐煤时，烘干能力就显得更为重要；单机电耗16~19kWh/t，系统电耗为32~35kWh/t的能耗直接体现出设备的高效节能效果。在优质能源资源比较缺乏的地区，能很好的利用当地的现有资源也是一种不错的选择。我国褐煤资源也较为丰富，有着质硬、灰分含量中等特点，笔者在此建议在开发利用上充分考虑资源的特性，选择合适的开发设备，扬长避短，合理利用。