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        TRML36.4脫硫石灰石輥磨的開發(fā)及應(yīng)用

        2020-06-06 09:39:10郭磊孫文東豐旺于濤
        水泥技術(shù) 2020年3期
        關(guān)鍵詞:有限元設(shè)計

        郭磊,孫文東,豐旺,于濤

        1 概述

        目前電廠發(fā)電使用最廣泛的燃料仍是煤炭,煤炭燃燒排放的二氧化硫等氣體會對空氣造成污染。為減少二氧化硫的排放,進一步保護環(huán)境,國家發(fā)改委、環(huán)??偩致?lián)合發(fā)布了《燃煤發(fā)電機組脫硫電價及脫硫設(shè)施運行管理辦法(試行)》,明確規(guī)定了脫硫設(shè)施建設(shè)安裝、在線監(jiān)測、脫硫電廠電價加價、運行監(jiān)管、脫硫產(chǎn)業(yè)化等方面的政策措施。

        電廠脫硫一般采取石灰石-石膏脫硫工藝,該工藝是目前世界上技術(shù)最成熟、使用最廣泛的脫硫工藝。實際運行經(jīng)驗表明,電廠脫硫石灰石粉(石膏)細度在45~75μm時脫硫效果最佳。

        目前,國內(nèi)外用于制備45μm和60μm石灰石粉的設(shè)備主要有球磨機和立式輥磨機兩種,其中,立式輥磨機在石灰石粉制備方面比球磨機更加節(jié)能,烘干效果較好,占地面積較小,土建投資較少,因此,大部分電廠脫硫制備石灰石粉開始采用輥磨方案。

        我公司一直致力于立式輥磨的研發(fā)設(shè)計,為客戶提供輥磨系統(tǒng)化解決方案。2017年5月,陜西榆林某公司與我公司簽訂了年產(chǎn)50萬噸脫硫石灰石粉輥磨系統(tǒng)供貨合同,其粉磨系統(tǒng)工藝由我公司設(shè)計。

        2 TRML36.4石灰石粉磨系統(tǒng)工藝流程和主要參數(shù)

        2.1 粉磨工藝流程(圖1)

        2.2 主機配置參數(shù)(表1)

        3 TRML36.4脫硫石灰石輥磨的技術(shù)特點

        3.1 模塊化設(shè)計

        磨輥、搖臂、磨盤根據(jù)模塊化標(biāo)準設(shè)計規(guī)范,采用最新的模塊化通用設(shè)計,大大提高了設(shè)計開發(fā)效率,減少了圖紙的錯誤率,同時提高了備品備件的可互換性;磨機采用4輥布置方案,磨輥檢修或更換備件時,可保證對向兩個磨輥單獨運轉(zhuǎn),滿足70%的設(shè)計產(chǎn)量,降低了停機率。

        圖1 TRML36.4石灰石粉磨系統(tǒng)工藝流程圖

        3.2 有限元分析及優(yōu)化設(shè)計

        根據(jù)中國水泥發(fā)展中心對石灰石物料粉磨試驗報告的分析,相對于普通生料,石灰石物料易磨性差且細度要求高,因此,針對主要粉磨部件和選粉部件,TRML36.4脫硫石灰石輥磨在原有TRMR36.4生料輥磨的基礎(chǔ)上進行了有限元分析和優(yōu)化設(shè)計。

        磨盤、搖臂、磨輥等承受粉磨載荷的關(guān)鍵部件在原有生料磨的基礎(chǔ)上通過有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(圖2~圖5),在關(guān)鍵部位應(yīng)力沒有明顯變化的前提下,實現(xiàn)了輕量化的目標(biāo)。

        表1 TRML36.4粉磨系統(tǒng)主機配置

        3.3 結(jié)構(gòu)特點

        TRML36.4脫硫石灰石輥磨是我公司針對粉磨脫硫石灰石而設(shè)計的,其主要結(jié)構(gòu)特點如下:

        (1)具有自動抬輥、落輥功能,可實現(xiàn)空載啟動,降低啟動力矩。

        (2)輥套和磨盤襯板采用“鑄鋼+堆焊”的形式,磨損后可補焊重復(fù)使用。

        (3)磨輥可通過翻輥裝置翻出磨外,便于檢修和維護。

        (4)采用多層螺栓固定式擋料圈,螺栓規(guī)格多樣,可靈活組合成多種擋料高度,便于在調(diào)試中控制料層。

        (5)風(fēng)環(huán)為普通無百葉結(jié)構(gòu),可通過在4個磨輥下方增減遮擋板,控制通風(fēng)面積,靈活調(diào)節(jié)風(fēng)環(huán)風(fēng)速。

        (6)可實現(xiàn)對向兩個磨輥單獨運轉(zhuǎn),另外兩個磨輥抬起不工作,提高運轉(zhuǎn)率。

        (7)搖臂與中殼體采用新型三道密封結(jié)構(gòu),可減少磨機漏風(fēng)量。

        (8)采用動靜態(tài)籠型高效選粉機,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變頻調(diào)節(jié),選粉效率高。

        圖2 盤體有限元分析

        圖3 輥軸有限元分析

        圖4 上搖臂有限元分析

        圖5 下?lián)u臂有限元分析

        圖6 TRML36.4脫硫石灰石輥磨現(xiàn)場運行圖

        4 TRML36.4脫硫石灰石粉磨系統(tǒng)的應(yīng)用情況

        2018年5月,TRML36.4脫硫石灰石粉磨系統(tǒng)在陜西榆林某公司開始帶料試車,磨機一次投料成功,各運行參數(shù)正常,于2018年9月達標(biāo)達產(chǎn),各項指標(biāo)均滿足合同要求。圖6為TRML36.4磨機現(xiàn)場運行圖。

        4.1 石灰石原料

        粉磨所用石灰石原料粒度相對較小(圖7),原料配比如表2所示。

        4.2 成品

        石灰石成品檢測結(jié)果見表3。

        表2 原料配比

        4.3 產(chǎn)量與電耗

        磨機原料配比、喂料量及產(chǎn)量情況見表4。

        表3 石灰石成品檢測結(jié)果

        表4 原料配比、喂料量及產(chǎn)量

        表5 SR3700選粉機運行情況

        圖7 石灰石原料外觀

        圖8 磨機中控畫面

        根據(jù)在考核期間對磨機電耗的統(tǒng)計數(shù)據(jù),估算磨機主電機電耗為10.5kWh/t,循環(huán)風(fēng)機電耗為11.3kWh/t。中控室操作畫面如圖8所示。

        4.4 風(fēng)溫與風(fēng)壓

        磨機穩(wěn)定運行時,磨機入口溫度控制在135℃左右,入口負壓550~600Pa;磨機出口溫度85℃左右,出口負壓4 500~5 000Pa左右,磨機壓差為4 000~4 500Pa。

        4.5 研磨壓力、磨機振動和料層情況

        有桿腔壓力8.0MPa,磨機運行正常,垂直振動值在1.5~2.5mm/s,擋料圈高度85mm,料層厚度基本穩(wěn)定在55~60mm,波動較小。

        4.6 磨機噴水情況

        在無噴水情況下,磨機振動大,難以形成穩(wěn)定料層,較難平穩(wěn)運行。當(dāng)噴水量控制在35L/min時,磨機運行平穩(wěn),粉磨效率較高。

        4.7 選粉機

        磨機穩(wěn)定運行期間的選粉機運行情況如表5所示。

        5 結(jié)語

        TRML36.4脫硫石灰石輥磨的現(xiàn)場運行情況表明,TRM型石灰石輥磨技術(shù)在脫硫石灰石粉磨領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟,該磨機的成功投產(chǎn)是TRM型輥磨在水泥行業(yè)外其他工業(yè)領(lǐng)域的又一成功應(yīng)用實例。

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