設計技術煤炭工程2006年第11期大型水煤漿廠的球饜機選型設計曾鳴,徐志強,孫宗岳,張榮曾中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院,北京100083)摘要:針對目前國內規(guī)模最大1.5Mt/a)的南海潔能燃料有限公司水煤漿廠的設計,介紹了Φ3.8×12m水煤漿專用球曆機的選型依據、結構特點以及投料試生產,試生產結果表明磨機選型合理,生產的水煤漿質量指標與預測值相符;南海水煤漿廠的建成投產,標忐著我國水煤漿廠向大型化發(fā)展邁上了一個新臺階關鍵詞:水煤漿廠;大型化;球磨機中圖分類號:TQ172.6ˉ32文獻標識碼∶B文章編號:1671-09592006)1002204水煤漿是20世紀70年代世界石油危機后興起的一種250/h,工程項目采取一次性總體設計,分兩期實施,每期生以煤代油旳新型煤基流體燃料,它可以像油一樣泵送、霧產能力0.75Ma。年工作6h,毎日24h,三班生產。若調化、貯存及穩(wěn)定著火燃燒。我國以煤炭為基礎能源,煤炭整工作制度和工藝條件后,最終制漿能力可達到2OM/a。占我國已探明化石能源儲量的92.8%,在一次能源消費結1.2原料煤來源及煤質資料構中,煤炭約占70%左右,而石油資源則相對短缺,以煤經過實地調研、方案比選以及成漿性試驗結果等綜合代油是我國的一項長期國策。從1993年開始,中國就進入因素比較,確定選用山東兗州礦業(yè)集團公司所屬礦和選煤了石油凈進囗國的行列,而且進囗量與日俱增,到200年「作為本工程制漿原料煤供應基地。根據業(yè)主建議,并經已成為世界第二大石油進口國,當年進口石油9000萬可行性研究論證,確定南海潔能燃料有限公司水煤漿制備近年來,由于國內外市場油價飚升,燃油電廠面臨發(fā)電成原料煤為山東省兗州礦區(qū)的2號水洗精煤。該精煤的煤質本大幅度提高的困境,為了降低成本,一些燃油電廠開始分析委托國家煤炭質量監(jiān)督檢驗中心完成,其結果見表1改燒水煤漿。廣東龍光集團南海發(fā)電一廠經過深入調研,決定將該廠兩臺670h燃油鍋爐改燒水煤漿,并配套建設1.3水煤漿的質量指標年產150~200萬t的南海潔能燃料有限公司水煤漿廠。煤漿干基重量濃度:67%±I%粒度上限300pm,-75um含量80%~85%1設計要求煤漿表觀粘度:1200±200mPa·s(剪切率100s-1和1.1廠型及工作制度25℃時水煤漿制備廠設計生產能力15Mta,小時制漿能力為無硬沉淀的穩(wěn)定期:一個月以上表1兗州2號精煤的煤質分析水分/%灰分/%揮發(fā)份/%固定碳/%全硫分/%發(fā)熱量/Mkg-1可曆性指數MSQ34.12562球磨機的選型設計圖1所示制漿專用球磨機的生產能力因入磨的原料煤粒度組成球曆機是制漿生產的關鍵設備。球磨機的選擇將對制煤的可黁性指數、需要得到的產品細度、磨礦濃度及煤漿漿工藝和生產系列的確定、制漿廠的實際生產能力、工程的流變性等不同而有相當大的差別。由中國礦業(yè)大學(北投資產生較大的影響。根據可行性研究報告的論證,以及京)與江陰市亞特機械制造有限公司合作開發(fā)研制的水煤漿兗州2號水洗精煤成漿性試驗的初步結果,確定采用一段專用球磨機,現有Φ1.83×8m、Φ2.4×8(或8.5、9)m及曆機高濃度曆礦制漿工藝,該廠制漿生產工藝流程框圖如Φ3.0×1或1、13)m等規(guī)格,已分別為棗莊八一、大同收稿日期:2005-12-22作者簡介:曾呶(1957-),男,四川內江人,工學博士,副教授,現在中國礦業(yè)大敩北京)化學與環(huán)境工程學院從2006年第11期煤炭工程設計技術匯海、邢臺東龐、白楊河電廠、勝利油田、茂名熱電廠等置8臺Φ3.0×1lm磨機。即使不受工業(yè)場地限制,這樣大水煤漿廠所采用。對于1.5Mta的南海潔能燃料有限公司規(guī)模的水煤漿廠布置8臺小規(guī)格磨機也不合理。因此,我水煤漿廠而言,其單系統(tǒng)統(tǒng)生產規(guī)模為國內最大,如果選用們應以南海水煤漿廠的建設為契機,有必要開發(fā)研制更大現有最大規(guī)格的Φ3.0×Ilm水煤漿專用球曆機,需用8規(guī)格的球磨機,促進我國水煤漿專用設備的大型仳。臺。然而,南海水煤漿廠的工業(yè)場地非常有限,不可能布制漿原料煤來白穩(wěn)定劑干粉清水碼頭卸船抓斗!Qi分散劑原液Q1=249.1675Ql=1850w=3700w=06102=01665Q2=1673335W=00000a d=100.00W=81.8340Q2=0.8325d=67,16受煤斗W21013份分散劑溶液[清水][定劑容液粗粒并物濾漿Ql=55500Ql=0.8325Q2=0.8325W=47175w606494W-0660轉載點d=1500ld=2000穩(wěn)定性處理Q1=49950Ql=250.0000Q2=0.7493Q2=1675000T煤播-1500W=4.2457l=0551W=825000Q2=0.0832球磨機W=04718d=1500高剪切處理Ql=2486125破碎機Q2=1672503W=81.5287d67271均質熟化粗渣,回干煤媒棚一篩分除渣Q1=250.0000緩沖倉Q2=167.5000_』W=82.5000d=67.00調漿緩沖槽定量給料機儲漿罐不合格漿Ql-=182.9681Q2-16650攪拌桶W=16467d=91.00室外廢漿池裝船去電廠裝車外銷圖1制漿生產工藝流程框圖2.1球磨機選型計算漿專用球曆機選型的依據。采用由中國礦業(yè)大學北京)張榮曾教授開發(fā)的制漿用計算依據:山東省兗州、棗莊、新汶、淄博等礦區(qū)有″連續(xù)磨機工藝參數優(yōu)化設計軟件”進行優(yōu)化計算2],初關水洗精煤的可曆性指數(HGⅠ)范圍,分別按56、62、65步確定磨機的規(guī)格和運行參數、磨礦制漿主要工藝參數、進行計算;入磨原料煤粒度組成資料,參考勝利油田水煤磨礦功耗、磨礦產品的粒度分布等主要預測指標,作為制漿廠生產調試原料煤破碎產品粒度篩分擬合資料,見表2。表2勝利油田水煤漿廠原料煤破碎產品粒度篩分擬合結果粒度6000300.010000500.0300.0150.075.058.038.013.0本級/%6.7714.53.78累計/%96.7389.9645.8933.8221.2917,.139.663.78磨礦濃度設定為67%,磨礦產品的粒度上限為300mΦ3.5×13m磨機制漿能力:56.2~64.4Uh平均粒度控制在40~45μm。Φ3.8×12m磨機制漿能力:68.5~78.5Uh。根據上述條件,對估計可選用的Φ3.5×13m和Φ3.8根據制漿廠設計能力250/h,選擇5臺Φ3.5×13m或12m水煤漿專用球磨機分別進行高濃度磨礦制漿優(yōu)化計4臺Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機即可滿足要求。算,計算的主要結果如表3所示。2球磨機選型按上述計算依據和所要求的產品粒度條件下,計算結鑒于南海潔能燃料有限公司所提供的場地相對狹窄果表明應盡可能設置較少的制漿生產系列來滿足生產的需要,同設計技術煤炭工程2006年第11期時兼顧曆機價格、廠房布置、生產管理等綜合因素,確定從生產的可靠性和對用戶連續(xù)供漿的角度考慮,制漿系統(tǒng)全廠設置4個制漿生產系列,即選擇4臺Φ3.8×12m水煤設4個系列在調整生產能力方面也較為靈活。球磨機的主漿專用球唐機,一期工程先上2臺,形成兩個生產系列。要技術性能參數見表4。表3制漿磨機規(guī)格選型優(yōu)化計算主要結果計算項目名稱3.5×13m陋機Φ3.8×12m磨機可磨性指數HGI5665曆礦濃度/%操磨機轉速/rpm曆機轉諫率/%71.1605273.11365裝球量件介率%35.146535.18300運行功率/kW主電機功率/kW功指數1,1593310,172151.1593310.17215優(yōu)化次數/次6931399標準差/%0.3374150.2502280.189126處理量/t56.19564.35878優(yōu)其中:磨煤量/1h141.30543.12050.351化噸漿功耗/Wh計噸煤功耗kW47.33算產品平均粒度μ43.418443.4184結產品中-75μ/%果品粒度上限μ產品比表面積/m3:(cc)0.86570.8657產品堆積效率/%全廠需用臺數/臺表4Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機主要技術性能參數項目名稱磨機類型傳動方式有效容積/m主電機功率/kW筒體轉速/rmin最大裝球量/t性能參數單邊雙點濕式格子型118,5250016.40192嚙合傳動2.3球磨機的可靠性中空軸及軸瓦結構,提高了筒體的剛性和承載能力及整機水煤漿專用球磨機與傳統(tǒng)球磨機管磨機)的機械傳動使用壽命,從而提高了整機運行的綜合效率。同時,與同結構相同。雖然Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機在國內尚未規(guī)格采用中空軸及軸瓦結構的磨機相比,由于縮短了整機投入使用,但Φ3.8乃至φ4.0、Φ4.2、Φ4.6m等球磨機的長度,可節(jié)省廠房空間約20%管磨機)在我國已有成熟的設計、生產和配套能力。大型綜上所述,Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機具有與我國磨機配套的關鍵在于主減速器,國內主要的生產廠家如洛般大型球曆機管磨機)相同的質量標準,可以確保運行陽重齒公司、南高齒等都已形成了傳遞功率800~4500kW安全可靠。邊緣傳動減速器系列。Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機采用的多點嚙合邊緣3投料試生產動減速器,具有結構設計合理、工藝先進、體積小、重量南海潔能燃料有限公司水煤漿廠一期工程,在經過了輕、運行可靠、維護成本低等優(yōu)點,還提高了齒輪嚙合時單機空載、聯動空載和聯動帶水等試運轉以及對試車中暴的接觸精度,從而提高了整機運轉的平穩(wěn)性和承載能力,露的問題進行整改后,從2005年7月8日開始進行帶負荷已廣泛應用于大型磨機上制漿生產調試,并于當日產出第一批質量基本合格的水煤與磨機配套的2500~5000kW等大型異步電機,國內也漿。從7月8日至7月26日,按照聯動生產調試方案,根有多家企業(yè)如沈陽電機廠、蘭州電機廠等進行配套。據中國礦業(yè)大學北京)對Φ3.8×12m磨機磨礦制漿的計算Φ3.8×12m水煤漿專用球磨機還采用了目前大型磨機機預測結果,先后進行了磨機在1/3和2/3球荷條件下不2006年第11期煤炭工程設計技術結合對水煤漿產品的質量要求,探索最佳的運行工藝參數。75μm含量>80%的要求下,磨機的制漿生產能力可以達到考慮到本次調試中生產的水煤漿,為配合發(fā)電一廠的生產58t/h以上,超過了計算機預測的54h能力。調試,儲存期可能較長,因此水煤漿產品的平均粒度適當3)磨機在1/3與2/3球荷下,所獲得排料漿的質量相控制得細一些,以利于提高水煤漿的穩(wěn)定性。曆礦制漿生近,都達到了設計規(guī)定的指標,相比之下后者略優(yōu)于前者產調試的綜合結果見表5。4)由于曆礦產品的平均粒度有意識控制得細一些,分調試結果表明散劑用量略偏大,一般達到0.55%。投入正常生產后平均1)磨機在1/3球荷、磨礦產品平均粒度40μm、粒度應控制在40~45μm,分散劑用量預計可以減少到75pm含量>80%的要求下,磨機的制漿生產能力可以達到0.50%以下32t/h以上,達到或超過計算機預測的34t/h能力5)在調試期間,曆機設備運行正常、平穩(wěn),噪音明顯2)曆機在2/3球荷、磨礦產品平均粒度40μm、低于Φ3.0m以下磨機。表5磨礦制漿生產調試綜合表日期機運行時間設定產磨機排料分散劑編號時:分量t/h平均濃度%平均粘度/mPa,s-75μm/%平均粒徑/μm+300m%用量/%68.5479,5344.210.5079.701166.4043.18310.507:1567.02l12641.700.260.50130.5013:2466.810.030.501668.99121037.380.551966.040.0110.5582.120.5511:460.080.5566.6l82,4938.720.5538.330.5566.7282.8937.8766.5839.17五南海水煤漿廠一期工程的建成投產,表明國產水煤漿南海潔能燃料有限公司1.5M/a水煤漿廠自2003年11專用設備的設計、研發(fā)、制造達到了一個新水平,標志著月26日破土動工,到200年7月26日一期工程設備聯動我國水煤漿廠向大型化發(fā)展邁上了一個新臺階調試結束,歷時1年8個月。目前,兩個系列曆機2/3球參考文獻荷)具備同時連續(xù)生產、處理量達114-120/h的生產能力。調試期間已制備水煤漿6601,產品的各項質量指標均[1]周大地.2020中國可持續(xù)能源前景[M]北京:中國環(huán)境達到設計規(guī)定。磨機在2/3球荷下,再經過一段時間的磨科學出版社,2003合試運行,即可進行100%球荷運行。屆時,調整工作制度[2]張榮曾、水煤漿制漿技術[M]北京:科學出版社,1996后,單系列生產0.5Mta水煤漿的目標一定能實現。責任編輯李振濤)※信息資訊·建設信息※煤炭關稅調整有助產業(yè)升級財政部岀臺新的煤炭及相關產品岀口稅收調整政策。我國將從11月1日起調整部分進出口商品暫定關稅稅率。其中成品油、煤炭、氧化鋁等產品的進口稅率由3%~5%降為0%~3%;另一方面,原油、煤炭和焦炭等產品將加征5%的出口關稅。有關人土近日在接受《中國產經新聞》記者采訪時表示,此次調整有利于促進煤炭行業(yè)的產業(yè)結構升級,提高煤