|
|
節能減排趨勢下大型立式輥磨機的開發應用與優化設計(二) |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-08-25 14:43:55 瀏覽次數: |
|
|
1 大型立式輥磨機目前存在的問題
我國已經具有大型立式輥磨機生產能力,國產立磨在國內應用推廣存在的問題之一是源于國外的設計,對國內原材料性質波動幅度大的情況難以適應;還有就是缺乏有效的控制系統,確切地說,是缺乏能夠結合工藝的調節控制和操作優化系統。造成國產立磨的實際應用效果依賴于原材料狀況和DCS 集成商與最終用戶操作人員的水平,其節能優勢未能充分發揮作用。
由于立磨設計技術和優化控制屬各立磨制造企業的商業秘密,核心技術很難引進,制約著立磨粉磨系統的應用效果;進口立磨及其控制系統產品價格昂貴,高于國產設備一倍以上,我國企業難以承受,不便推廣和應用;國內生產過程本身是粗放型的,生產條件變化范圍大,運行工況經常出現波動,國外已有的立磨控制系統并不完全適合于我國的原材料和工藝情況,往往出現“水土不服”的現象,難以發揮效用。
我國從上世紀80 年代開始多家單位引進國外立磨,并不斷消化、吸收形成了我們自己的大型立式輥磨機設計、生產能力。但國產立式輥磨與國外先進立磨相比能耗仍至少高5%,原因在于:
(1) 設計方面缺少系統理論和基礎數據支持,導致我國立磨對于原材料波動適應性較差,能源利用率不高;
(2) 系統匹配問題,構成粉磨系統的設備來自多個不同國內廠家,相互匹配欠佳,難以達到整體效率最佳;
(3) 運行控制方面,缺少適應性運行優化支持,在原材料波動和產量變動情況下粉磨系統穩定性和能效不高。
必須針對我國工業現狀研制具有自主知識產權的用于水泥工業的節能型大型立式輥磨機及其運行控制系統,其意義在于:
提高我國粉磨機械設計水平,提高制造企業核心競爭力;保障立磨應用效果,由于推廣立磨在水泥行業的推廣應用;降低水泥、煤炭、電力企業生產的能耗水平,提高企業競爭力;促進水泥、煤炭、電力等行業節能降耗目標的實現。
2 大型立式輥磨機的優化設計
2.1 面向節能的大型立式輥磨機結構優化設計
(1)研究磨輥直徑與寬度對物料粉磨的影響優化磨輥結構,對磨盤座及壓力框架與磨輥輥體等主要承載的大型部件進行靜、動態載荷下的結構分析與結構設計、有限元計算,優化磨盤、磨輥結構。
(2)研究粉磨壓強對物料粉磨的影響,將粉磨壓強由引進技術時的450 kN/m2 提高至630 kN/m2,在相同工況下,預計產量可以提高15%~20%,產量的提高預示著單位電耗的降低,從而實現節能目標。
(3)研究當代先進的靜、動態高效選粉機,引進國外先進技術,對選粉機進行優化設計,從而降低選粉機內部的循環負荷,提高磨機選粉效率。
(4)改內循環設計為部分外循環設計,噴口環風速降低至40~60 m/s,預計磨內壓差可以降低15%~30%,入磨風量可以減少10%,從而降低系統風機的電耗,實現節能的目標。
2.2 粉磨系統參數優化設計
(1)研究料床厚度、磨盤風速等對物料粉磨的影響,尋找最佳的工藝參數,讓磨機在穩定運行的狀況下,電耗達到最低點。
(2)研究磨輥與磨盤襯板曲率對粉磨能力、單位電耗的影響,適當增加磨輥的曲率半徑,確定最佳的研磨曲率,實現提高產量降低電耗的目的。
2.3 粉磨過程工藝控制
大型立式輥磨機粉磨系統成套控制系統,實現粉磨過程工藝控制,達到立磨系統在原料波動和工作點變動情況下的穩定運行。具體包括:
(1)總風量、出口風溫、磨內壓差等工藝回路調節控制。
(2)飽磨、空磨及其它異常工況判斷處理。
2.4 實現臺時產量最優化
大型立式輥磨機系統在線操作優化系統,根據實際生產產品規格/品種、喂料品質,確定最佳風量、磨輥壓力、給料量以及分離器轉速,實現臺時產量最優化。
(1) 生產單一規格產品時,通過調整風量、磨輥壓力、給料量以及分離器轉速,以適應原料品質波動和工況擾動;
(2) 生產多種規格產品時,通過粉磨壓力、磨機風量以及分離器的轉速調節,以適應于產品規格改變。
3 優化設計大型立式輥磨機在工業領域節能減排中的重要意義
節能降耗是我國經濟社會發展的必然選擇,是科學發展觀的基本要求。我國工業發展面臨的當務之急是如何降低能源和資源消耗,提高資源利用效率,建設資源節約型社會,實現可持續發展。
水泥行業是我國節能降耗重點行業之一,其能耗占到全國總能耗4.7%。在水泥生產成本中,能耗成本占到60%以上,其中電耗占總成本的20%~30%,而粉磨電力消耗約占總電耗的60%。立磨與目前廣泛使用的球磨相比具有明顯優勢,這種新型粉磨設備大大提高了粉磨效率,使水泥生料粉磨電耗從過去的20 kWh/t 降為13~15 kWh/t。水泥粉磨電耗從過去35~40 kWh/t 降為25~30 kWh/t。與過去傳統的球磨機相比,節電30% 左右。
因此,推廣大型立式棍磨機在水泥行業的應用對于水泥行業實現節能降耗具有重要意義。實現新型節能立磨推廣應用80%,按噸水泥綜合電耗100 kW·h/t,其中粉磨電耗占60%,我國水泥產量按2006 年的12.36億t 計,則每年節電80%×100×60%×30%×12.36 =178 億kW·h。以日產2 500 t 水泥生產線為例,每年節電100×30%×2500×300=22 500 000 kW·h,按遼寧省水泥行業平均電價0.558 元/ kW·h 計算,每年可直接為應用企業節約成本1 255萬元。
大型立式輥磨機的節能設計與運行優化,能有效降低設備的能耗,從而促進相關行業節能降耗目標的實現,并給應用企業帶來可觀的經濟效益;有利于打破國外的高技術壟斷,形成我們獨立自主的高技術產業;有利于提升我國裝備制造業的科技創新能力,提升我國大型裝備設計水平和運行水平,以及裝備制造業的國際競爭力;有利于提升我國立磨設備的制造水平和研發能力,促進企業全面掌握和提升該類產品的核心設計技術,使我國立磨具有當代國際先進水平,在價格方面遠低于進口立磨,在技術與制造方面完全可以替代進口產品,實現大型立式輥磨機的產業化。研究立磨的關鍵技術,開發研制具有自主知識產權的大型立式輥磨機,對于提高效率、降低消耗、發展循環經濟、保護環境、提高國產重大技術裝備的研發與制造水平都有重大意義。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|