Условия эксплуатации мельниц, работающих по замкнутому циклу с сепараторами

Условия эксплуатации мельниц, работающих по замкнутому циклу с сепараторами

Мельницы, работающие по замкнутому циклу помола, оснащаются сепараторами двух типов (по характеру движения воздушного потока): воздушно-проходными и циркуляционными (центробежными).

Воздушно-проходными сепараторами оборудуются угольные или сырьевые мельницы, в которых одновременно с размолом происходит подсушка материала горячим газом, а циркуляционными (центробежными) — в основном цементные мельницы.

Как уже указывалось, кратность циркуляции материала в мельнице зависит от следующих факторов: сопротивляемости материала размолу, начальной крупности размалываемого материала, веса и ассортимента мелющих тел, отношения длины мельницы к диаметру и от показателей работы сепаратора.

Для трудноразмалываемых материалов требуется повышенная кратность циркуляции. При длинных мельницах время размола дольше, а, следовательно, кратность, циркуляции меньше. При помоле цемента в шаровых мельницах большого диаметра наивыгоднейшая кратность циркуляции колеблется в пределах 6 — 9. При помоле цемента в двух- или трехкамерных мельницах в зависимости от их длины оптимальное значение кратности циркуляции составляет 2,5 — 5.

С увеличением тонкости готового продукта кратность циркуляции возрастает, а с увеличением к.п.д. сепаратора — снижается.

Таким образом, для каждой помольной установки имеется свой оптимальный режим при наивыгоднейшем значении кратности циркуляции.

Работа сепаратора и совершенство его конструкции характеризуются значением к.п.д., т.е. отношением количества тонких фракций в готовой продукции и количества их в материале, поступающем на сепарацию.

К.п.д. сепаратора по абсолютной величине зависит от размера контрольного сита, по результатам просева, на котором определялась тонкость помола; поэтому для сравнительной оценки работы сепараторов при помоле цемента (рекомендуется пользоваться одним ситом — № 008).

Настройка сепараторов типа «Полидор», применяемых в отечественной промышленности, на заданную тонкость достигается путем изменения количества контрлопастей, устанавливаемых на диске над разбрасывающей тарелкой; с увеличением числа контрлопастей повышается тонкость помола готового продукта.

В том случае, если установлены все контрлопасти, а желаемая тонкость готового продукта не достигнута, необходимо изменить диаметр турбинки вентилятора, вставить вентиляторные лопасти меньших размеров или снизить скорость вращения вала. Во всех случаях для изменения тонкости готового продукта сепаратор необходимо отключить.

В воздушно-проходных сепараторах тонкость готового продукта регулируется путем изменения положения створок без отключения сепаратора. Устанавливая створки в радиальном положении (так называемые открытые створки), можно получить материал более грубого помола, а прикрывая створки (устанавливая их под определенным углом), — материал тонкого помола. Тонкость помола можно регулировать также путем изменения скорости воздуха в мельнице и сепараторе; увеличение скорости приводит к огрублению помола, а уменьшение — к более тонкому помолу.

Оптимальное значение кратности циркуляции установки определяют испытанием установки при различной тонкости помола материала, подаваемого в сепаратор, с обязательным определением количества готового продукта.

Если в установку входят два сепаратора, в которые поступает материал из разных камер мельницы или из разных мельниц, оптимальное значение кратности циркуляции определяют для каждой системы.

3.Интенсификация процессов помола цемента.Роль аспирации мельнеицы, температуры цемента, влажности среды.

Если при помоле твердых материалов в мельницу вводить в небольших количествах такие добавки как каменный уголь, канифоль. Лигнин или ПАВ (триэтаноламин, соапсток, мылонафт, суперпластификатор и др.), то налипания размалываемого материала на мелющие тела не происходит, он измельчается интенсивней и производительность мельницы повышается. Интенсифицирующее действие малых количеств ПАВ при помоле клинкера может быть объяснено с одлной стороны, расклинивающим эффектом микротрещин цементных частиц, а сдругой уменьшением и даже предотрвращением налипания на мелющие тела и агрегирования цемента.

2.Интенсификация помола цемента путем применения сепарратора.

Наиболее эффективным способом интенсификации помола цемента является перевод шаровой мельницы на замкнутый цикл с использованием сепаратора.

При наличии сепаратора с увеличением степени загрузки мельницы мелющими телами (с 0,24 до 0,27), а, следовательно. И с повышением мощности удельная поверхность размалываемого матерала увеличивается. Причем с сепаратором при помоле шлакопортландцемента эффект тем выше, чем выше содержание шлама.

Сепараторную мельницу можно применять в широком диапазоне размалываемости материала, т.е. она оказывается производительней при помоле как сравнительно мягких, так и более твердых материалов.

В короткой мельнице замкнутого ци кла создаются благоприятные условия при помоле шлакопортландцемента состоящего из 2-х компонентов различной сопротивляемостью размолу.

В сепараторе обеспечивается разделение материала как по величине зерен, так и по плотности.

В мельницах замкнутого цикла может быть достигнута тонкость помола до 500м2/кг без существенного изменения состава мелющих тел, а только путем регулировки сепаратора.

При выпуске цемента высоких марок и цемента из шихт с различной размалываемостью компонентов производительность мельницы замкнутого цикла на 10 – 12% ивыше.

При работе по замкнутому циклу снижается также удельный расход мелющих тел, и повышается срок службы бронефутеровки.

Аспирация заключаетс я в оборе из мельницы запыленного воздуха с последующей его очисткой. Помол цемента без аспирации сопровождается снижением производительности мельниц.

Аспирация оказывает влияние и на качество цемента. В цементе из мельницы с интенсивной аспирацией больше мелких фракций, что предопределяет интенсивное нарастание прочности в ранние сроки твердения.

При помоле сухого горрячего клинкера водяные пары, вносимые в полость мельницы аспирационным воздухом, уменьшают или полностью устраняют агрегирование и налипание, тем самым интенсифицируют процесс измельчения.

Также аспирационный воздух удаляет из мельницы излишнюю влагу и предотвращает тем самым «запаривание» первых камер.

Возрастание по мере повышения температуры сопротивляемости материала размолу происходит в основном из-за увеличения агрегирования и налипания его на мелющие тела и бронефутеровку. Повышение температуры особенно сильно сказывается при высоких значениях удельной поверхности материала. Исследования процесса помола клинкера и изучение влияния на сопротивляемость размолу влажности и температуры позволяют сделать следующий вывод: введение определенного количества воды в полость мельницы может оказаться эффективным средством интенсификации процесса помола вследствие возникновения адсорбционного эффекта . уменьшения твердости материала, сокращение налипания и снижения температуры.

ОБЕСПЫЛИВАНИЕ В ЦЕМЕНТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ.

Производство цемента связано со значительным пылевыделением. Больше всего пыли выделяется с отходящими из вращающихся печей газами. Наряду с этим пыль выделяется при дроблении, сушке и помоле сухого сырья, угля и клинкера, при охлаждении клинкера в холодильниках вращающихся печей, а также при упаковке и в процессе погрузочно – разгрузочных работ на складах сырья, угля, клинкера и добавок. Пылеобразование вызывает также большие потери в производстве и уменьшает срок службы вращающихся частей машины. Предельно допустимые концентрации пыли в воздухе рабочей зоны производственных помещений 4 – 10 мг/м3 в зависимости от вида пыли (цементная, угольная и т. д.) и содержания в ней SiO2. Концентрация пыли в газах и воздухе, выбрасываемых в атмосферу после очистки их в пылеулавливающих установках, не должна быть более 80 мг/м3. В населенных пунктах, находящихся в близи цементных заводах, запыленность воздуха не должна превышать 0,5 мг/м3.

Чтобы обеспылить заводские помещения, необходимо в первую очередь обеспечить полную герметизацию производственных агрегатов и транспортных устройств и создать, внутри аппаратов разрежение. Для уменьшения пылеобразования, кроме герметизации заводской аппаратуры, целесообразно уменьшать высоту падения пылящих материалов, увлажнять и охлаждать пересыпаемые и транспортируемые материалы. Все газы, отсасываемые дымососами из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также воздух, отбираемый аспирационными установками, подаются в пылеуловительные устройства. Здесь из них выделяется пыль, которая возвращается в производство, а очищенные газы выбрасываются наружу. Запыленность газов, отходящих из вращающихся печей и сушильных барабанов и аспирируемого воздуха мельниц, составляет 10 – 100 г/м3 и выше.

Аспирационные установки ставят для каждого пылеобразующего агрегата. С вентилятором, отсасывающим запыленный воздух, они связаны газоходами. При аспирации мельниц аспирационная установка должна создавать соответствующее разрежение для просасывания воздуха через мельницу с нужной скоростью (примерно 2 м/с) и препятствовать попаданию пыли в помещение.

В соответствии с характером сил, осаждающих частицы пыли из газового потока, применяемые на цементных заводах пылеуловители разделяются на группы (таблица 1).

Таблица 1. Пылеуловители и область их применения

В качестве пылеуловительных аппаратов на цементных заводах обычно применяют пылеосадительные камеры, циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры. Пылеосадительные камеры служат для обеспыливания газов, отходящих от вращающихся печей и сушильных барабанов. Для более интенсивного осаждения пыли к камерах устраивают перегородки. Степень очистки газов в пылеосадительных камерах невелика (3-15%).

Циклоны могут обеспыливать газы с температурой до 400 С. Степень очистки газов в них 80 – 95%. Циклоны полностью улавливают только крупные частицы пыли. Частицы размером менее 5мкм практически не улавливаются.

Батарейные циклоны представляют собой группу из большого (не менее25) числа циклонов малого диаметра. Запыленный газ последовательно проходит через все их секции. Степень очистки запыленного воздуха доходит до 95%. Циклоны и батарейные циклоны можно применять для обеспыливания газов, отходящих из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также аспирируемого воздуха из мельниц и транспортного оборудования.

Преимущества рукавных фильтров заключается в высокой степени очистки воздуха (97-99.9%) и в простоте обслуживания. Их недостаток – большое гидравлическое сопротивление ткани, составляющее 600 – 1000 Па. Рукавные фильтры применяют для обеспыливания дробильных устройств, мельниц для помола сухого сырья или цемента, а также упаковочных машин и транспортного оборудования.

Принцип действия электрофильтров основан на использовании явления ионизации газа при воздействии коронного разряда электрического тока высокого напряжения.

В зависимости от направления движения газов электрофильтры бывают вертикальные и горизонтальные. Электрофильтры могут быть одно – или двухсекционными, которые состоят из двух соединенных и работающих параллельно электрофильтров. Возможно и большее число секций. Электрофильтры отличаются конструкцией осадительных (карманные, волнистые, игольчатые, и др.) электродов. Максимально допустимая температура газов в электрофильтре в зависимости от его конструкции 150 – 400 С.

Для снижения температуры поступающих в электрофильтр газов и увеличение влажности, что повышает эффективность очистки, применяют форсунки для тонкого распыления воды или скруббера, которые устанавливают перед электрофильтрами.

Степень очистки газов в электрофильтрах доходит до 85 – 99%. В них улавливают частицы пыли размером менее 10 мкм. Производительность электрофильтров до 500 тыс. м3/ч. Электрофильтры широко применяют в цементной промышленности. Это наиболее эффективные пылеулавливающие аппараты. Их можно использовать для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей, сушильных барабанов и аспирируемого воздуха угольных, сырьевых и цементных мельниц.

Для индивидуальной защиты людей, обслуживающих обеспыливающие устройства, используют респираторы и ряд других средств.

Вентиляторы для аспирации цементных мельниц

Пыль — это совокупность мелких твердых частиц во взвешенном состоянии. Промышленные пыли полнодисперсны, т. е. состоят из частиц разных размеров (от 1 до 300 мкм).

Пыль размером от 1 до 50 мкм называется мелкодисперсной. Доля мелкодисперсной пыли в общем пылевыделении может достигать 15-20%. Время осаждения этой пыли определяется скоростью витания (закон Стокса), зависит от очень многих факторов и может достигать нескольких часов. К негативным свойствам мелкодисперсной пыли следует отнести большую опасность для человеческого организма в силу большей химической и физической активности по сравнению с крупнодисперсной пылью. Мелкодисперсная пыль проникает в легкие человека вплоть до альвеол и острыми краями травмирует слизистую оболочку, что приводит к заболеванию пневмокониозами.

Аспирация — это удаление (как правило, с помощью местных отсосов — МО) и очистка газопылевых смесей, образующихся в процессе производства той или иной продукции.

Технологический процесс производства сухих строительных смесей — весьма сложный и многоступенчатый. Почти все операции по приготовлению ССС сопровождаются пылением, однако безусловным "лидером" среди источников пыли является фасовка.

Организацию системы пылеудаления на заводах, выпускающих сухие смеси, рассмотрим на примере одного из ведущих российских производителей ССС.

Схема аспирации одной из действующих линий фасовки приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема аспирации 1-й линии фасовки: (1) — система укрытий (местные отсосы), через которые происходит пылеудаление. Обычно их несколько, и они штатные, т. е. разработаны и установлены производителем фасовочного оборудования. При помощи шлангов различного диаметра (2) и аспирационного коллектора (3) укрытия подсоединены к системе аспирации, в которую также входит газоочистное оборудование (5), пылевой вентилятор (6), соединенные между собой системой воздуховодов (4). Очищенная (в той или иной степени) газопылевая смесь выбрасывалась в атмосферу через воздуховод, накрытый "зонтом" (7).

Для оценки эффективности работы этих систем аспирации были произведены замеры запыленности воздуха в рабочей зоне фасовщика, а также измерены концентрации пыли до и после газоочистного оборудования. По результатам этих измерений запыленность в рабочей зоне составила 36 мг/м. куб., что многократно превышает ПДК и обусловлено тем, что:
• не вся пыль, выделяющаяся при фасовке, удаляется местными отсосами (низкая эффективность МО);
• скорости воздуха в сечении укрытий низкие и не выровнены (неудачная конструкция аспирационного коллектора);
• неправильно спроектированная система аспирации (по напору вентилятора, по скорости и расходу воздуха, по диаметрам воздуховодов и пр.) не обеспечивает эффективного удаления и очистки газопылевых выделений;
• низкая степень очистки газоочистных устройств (ГОУ) обусловлена ошибочностью выбора количества ступеней очистки и самого ГОУ.
• выброс пыли в атмосферу был накрыт зонтом (по СНИПу положен "факельный" выброс), поэтому большая часть пыли в безветрие осаждалась на крыше предприятия и его территории.

При проектировании аспирации линии фасовки мы постарались учесть и избавиться от всех вышеперечисленных недостатков.

Для этого пришлось (см. Рис. 2 Схема аспирации 3-й линии):
— изменить и дополнить систему аспирационных укрытий (1) и (2);
— пересчитать и изготовить другой аспирационный коллектор (4);
— подобрать нужные диаметры гибких шлангов (3);
— изменить всю систему воздуховодов (5);
— применить двухступенчатую схему очистки: первая — циклон со встречным закрученным потоком ЦЗП 7000 (6), вторая — рукавный фильтр ФРИП 60 (7);
— обеспечить "факельный" выброс (9) пыли в атмосферу;
— подобрать соответствующий пылевой вентилятор (8).

Фактически был разработан и реализован новый проект системы аспирации.

После монтажа и пуско-наладочных работ были проведены замеры запыленности в рабочей зоне и степень очистки каждой ступени. Результаты этих замеров приведены в таблице 1.

Таблица 1

Максимальная разовая концентрация пыли в рабочей зоне в течение смены составила 4,0 мг/м. куб.

Среднесменная концентрация в рабочей зоне по одной составляющей (кремний диоксид кристаллический (кварц) при содержании пыли в % не более 70) составила 1,8 мг/м. куб., что ниже ПДК на 10%.

Все измерения были проведены аккредитованной лабораторией.

Запыленный воздух удаляется от рабочих мест, и после очистки выбрасывается в атмосферу. Объемы удаляемого воздуха аспирационной системой таковы (6000-7000 куб. м./час), что вызывает дефицит его притока, и появляется необходимость в дополнительной приточной системе общеобменной вентиляции той же производительности (стоимость такой системы на импортном оборудовании — примерно 15 тыс. евро), а также увеличиваются затраты на нагрев приточного воздуха в зимнее время.

Если аспирационные системы грамотно спроектированы, корректно смонтированы и устойчиво работают, обеспечивая стабильные ПДК и ПДВ, появляется возможность рециркуляции очищенного воздуха с помощью дополнительной ступени очистки.

К сожалению, в данном случае двух ступеней очистки оказалось недостаточно для рециркуляции (возврата очищенного воздуха в производственное помещение). Однако существует возможность (теоретическая) установки третьей ступени (электростатический фильтр с функцией саморегенерации, степень очистки 98%), которая позволит вернуть очищенный воздух в цех (если не весь, то большую его часть). Какую именно часть — покажут замеры запыленности третей ступени.

Выбор электростатического фильтра в качестве третей ступени не случаен. Дело в том, большинство ГОУ эффективно очищает крупную фракцию пыли (более 50 мкм), а мелкая фракция (менее 50 мкм) "проскакивает" транзитом через все ступени очистки. Электростатический фильтр как раз и предназначен для эффективного улавливания мелкой фракции. Установить такой фильтр в качестве второй ступени очистки невозможно, так как максимально допустимая входная концентрация пыли будет многократно превышена

Заметим, что экономическая эффективность третей ступени очистки очевидна: стоимость оборудования и работ по ее установке в полтора раза ниже стоимости приточной системы, при этом отпадает необходимость тратить немалые деньги на нагрев приточного воздуха.

Все действующие системы аспирации должны быть выверенными и сбалансированными для каждого конкретного производства.

Важно понимать, что эффективность работы любой системы аспирации зависит от исполнителя, разрабатывающего и монтирующего систему, от его опыта, щепетильности, вдумчивости и порядочности при решении каждой проблемы на каждом ее этапе.

Все описанные в этой статье работы:
• проектирование системы аспирации
• разработка, конструирование, изготовление и монтаж дополнительных укрытий
• монтаж системы аспирации
• пуско-наладка
• паспортизация системы
были выполнены ЗАО "ВКП Технология"

Способ аспирации мельницы Советский патент 1981 года по МПК B02C19/00

Изобретение относится к производству гидравлических цементов и может быть испольеовано при помоле кускового сырья в промышленности строительных материалов, металлурги)Ческой и химической промышленности.

Известен способ аспирации мельницы сухого помола путем отсоса воздуха из рабочего объема мельницы 1.

Недостатком данного способа является то, что оптимальные условия аспир&ции достигаются при скоростях протягиваемого воздуха 1 м/с при разрежении в мельнице до 65 мм вод. ст.

Это приводит к сущестбенным подсосам по всему аспирациониому тракту, ухудшает эффективность обеспыливания аспирационного воздуха, увеличивает количество отсасывающего воздуха.

Целью изобретения является снижение количества отсасываюше.го воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в способе аспирации мельницы сухого помола путем отсоса воздуха из рабочего объема мельницы, одновременно с отсосом воздуха производят ввод импульсов ударных волн давления в рабочий объем мельницы со стороны ее загрузочной горловины.

Ввод импульсов ударных волн давления способствует йзмучйванию и транспортированию тонких фракций размалываемого материала (готовой продукции). Кроме 5 того, ударные волны очищают поверхности шаров от прилипших к ним частиц размолотого материала, предотвраш,ая «буферное действие (смягчение удара). Обеспечиваются -благоприятные условия охлаждения мелющих тел воздушным потоком и улучшаются условия процесса помола.

Частоту импульсбв ударных воля дав.ления обеспечивают в пределах — один импульс в 3-5 с.

15 Кроме того, для повышения эффективности воздействия ударной волны в импульсную камеру вводят воду.

На чертеже, схематически показана мельница с устройством для подачи импульсов ударных волн давления и ввода воды, расположенным непосредственно в технологическом тракте аспирации (у загрузочного конца мельницы).

Процесс аспирации цементной мельни25 цы осуществляют следующим образом.

Запускают трубную цементную мельницу 1, разделенную на камеры перегородкой 2 и загружают ее через загрузочную горловину 3 материалом, предназна30 ченным для измельчения. Одновременно в

импульсную камеру 4 подают горючий газ по газопроводу 5 и воздух по воздухопроводу 6. В смесителе 7 происходит их смешивание, при этом образуется взрывная газовая смесь. По мере заполнения импульсной камеры 4 на запальник 8 от электронного блока зажигания (на чертеже не показан) поступает электрический сигнал в виде искрового разряда, который воспламеняет взрывную газовую смесь. Происходит взрывообразное сгорание последней и образование при этом энергии ударных волн давления. Частота импульсов ударных волн давления составляет 1 импульс в 3-5 с. Одновременно по трубопроводу 9 в импульсную камеру 4 подают воду, которая диспергируется ударными волнами в импульсном режиме. Следующие друг за другом импульсы придают потоку аспирационного воздуха дискретный пульсирующий характер, что проявляется в чередовании зон повыщенного давления и разрежения. Такой режим движения аспирационного воздуха по технологическому тракту способствует турбулизации потока, интенсификации взмучивания тонких фракций размолотого материала и транспортировке их из рабочего объема мельницы.

Кроме того, ударные волны очищают поверхность шаров от прилипших к ним частиц шихты, тем самым предотвращая «буферное действие. Это способствует улучшению помола и охлаждению мелющил тел воздущным потоком, повышает производительность мельницы.

Ввод в импульсную камеру воды, которая диспергируется в импульсном режиме, обеспечивает активный массо- и теплообмен, повышает энергию ударной волны, снижает температуру в мельнице, способствует интенсификации процесса помола.

Пример. Способ был апробирован в промышленных условиях Краснодарского межколхозного цементного завода. В процессе работы цементной мельницы размером 3,0X14,0 м по ее технологическому тракту просасывали аспирационный воздух со скоростью (отнесенной к полному сечению мельницы) 0,6 м/с. Количество

просасываемого воздуха на 1 кг шихты составило 0,il-0,2 м.

Разрежение в мельнице составляло 20-30 мм вод. ст.

5 Одновременно с просасыванием аспирационного воздуха в рабочий объем мельницы со стороны ее загрузочной горловины вводились импульсы давления. В качестве генератора ударных волн давления 0 была использована импульсная камера объемом .15 литров.

В качестве взрывной газовой смеси была применена смесь пропана и воздуха

E (кислорода) с соотношением — —

или- (соотношение взято

из уравнения горения пропана).

Частота импульсов волн давления составляла 1 импульс в 3-5 с. Для обеспечения усиления эффекта ударной волны в импульсную камеру постоянно подава лась вода.

Режим работы цементной мельницы, оснащенной импульсной камерой, .был составлен при следующих условиях:

одну смену (8 ч) мельница работает в режиме с импульсной камерой, следующую смену — без импульсной камеры; мельница загружалась на максимальную производительность на одной и той же щихте (щлакопортланд-цемент «400); количество аспирационного воздуха, выходившего из 5 мельницы, было стабильным на всем протяжении эксперимента; испытания проводились на щести режимах работы импульсной камеры

I-I импульс за 2 с, П-I импульс за 3 с,

о III-I импульс за 4 с, IV-I импульс за 5 с,

V-I импульс за 6 с, VI-I импульс за 7 с,

среднечасовая производительность мельницы определялась за фактически проработанное время.

5 Результаты испытаний приведены в таблице.

На основании проведенного эксперимента можно сделать вывод, что с применением импульсной камеры производительность мельницы возросла на 0,44 т/ч, т. е.

на 1,07%, снизилось количество отсасывающего воздуха.

Способ аспирации цементных мельниц отличается простотой технологической схемы, не требует большой реконструкции существующего производственного оборудования и больших площадей.

Способ аспирации мельницы сухого путем отсоса воздуха из рабочего

объема мельницы, отличающийся тем, что, с целью снижения количества отсасывающего воздуха, одновременно с отсосом воздуха производят ввод импульсов волн давления в рабочий объем мельницы со стороны ее загрузочной горловины.

принятый во внимание при экспертизе:

1. Дешко Ю. И. и др. Измельчение материалов в цементной промышленности. М., 1966, с. 199-20.1.