В предыдущих подразделах мы уже разобрали роль воздушных потоков в работе шаровой мельницы и динамического сепаратора, их целевые показатели для технологической настройки этого оборудования (читатель также имел возможность ознакомиться с соответствующими методами измерения и расчета). Здесь система помола будет рассмотрена как единый технологический механизм. Помимо мельницы и сепаратора, система включает газоходы, рукавные фильтры, аэрожелоба, заслонки и пр. — устройства, так или иначе связанные с воздушными потоками и составляющие единую технологическую цепочку — энергетический поток (подробнее в подразделе про энергетический баланс).
За пример возьмем технологическую схему на рис. 1. Пронумеруем на ней места ручных измерений главных воздушных потоков1, соединяющихся перед рукавным фильтром BF. В точках 3 и 4 воздушный поток можно оценить только расчетным путем, т.к. туда нельзя поместить измерительный инструмент.
Потоки на рис. 1:
- черная стрелка — свежее питание;
- красная стрелка — питание сепаратора;
- розовая стрелка — цемент;
- зеленая стрелка — возврат / крупка;
- синяя штриховая стрелка — воздух.
Технологической оборудование на рис. 1:
- BC — ленточный конвейер;
- BM — шаровая мельница;
- FV1-FV3 — маятниковые заслонки;
- AS1-AS4 — аэрожелоба;
- BE — ковшовый элеватор;
- SR — динамический сепаратор;
- BF — рукавный фильтр;
- FN — центробежный вентилятор;
- FM — поточный весоизмеритель.
Рекомендации по каждой точке (что измерять, чем измерять и какие параметры рассчитывать) сведены в табл. 1.
| № | Место | Измеряемый параметр | Инструмент для измерений | Вычисляемый параметр | Целевое значение (ориентир) | Комментарии | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | горизонтальный газоход на влете в первую камеру цементной мельницы | температура воздушного потока [°C] | короткая термопара | объемный расход Q1 [Нм³/ч] | Точного ориентира нет. Главное — чтобы пыль из мельницы не вылетала через точки 1 и 2 наружу, естественно, если нет проблем с конструктивом загрузочного лотка. | Суммарный объемный расход в этих двух точках (Q1+Q2) позволит рассчитать скорости воздушного потока внутри мельницы. | |
| скорость воздушного потока [м/с] | анемометр | ||||||
| 2 | защитный короб приводного барабана ленточного конвейера, питающего мельницу | скорость воздушного потока [м/с] | анемометр | объемный расход Q2 [Нм³/ч] | |||
| 3 | свободное воздушное пространство над шарами в первой камере мельницы | скорость воздушного потока v3 [м/с] | от 0.6 до 1.5 м/с С одной стороны скорости должно быть достаточно для аспирации и охлаждения мельницы, с другой — воздушный поток не должен захватывать с собой большое количество сыпучего материала. | Для вычисления скоростей воздушного потока (v3 и v4) требуются: объемный расход воздуха внутри мельницы (Q1+Q2), его приблизительная температура (обычно для расчета мы принимаем 50-100 °С; можно сориентироваться по температуре на влете/вылете из мельницы), площади поперечного сечения воздушного пространства над шарами в первой и второй камерах, соответственно. | |||
| 4 | свободное воздушное пространство над шарами во второй камере мельницы | скорость воздушного потока v4 [м/с] | |||||
| 5 | вертикальный газоход, поднимающий запыленный воздух из мельницы в динамический сепаратор | динамическое давление [Па] | дифманометр с трубкой Пито-Прандтля | объемный расход Q5 [Нм³/ч] | Приемлемое значение подсоса наружного воздуха: Q5 — (Q1 + Q2) < 1000-2000 Нм³/ч | Q5 — (Q1 + Q2) — подсос наружного воздуха через маятниковую заслонку FV1 | |
| температура потока [°C] | длинная термопара | ||||||
| статическое давление внутри газохода [Па] | дифманометр с прямой трубкой или шлангом | скорость воздушного потока v5 [м/с] | Стандартный диапазон, препятствующий оседанию пыли в газоходе: v5=15-25 м/с | Подобная скорость желательна в любом газоходе, по которому протекает запыленный воздух или другая газовая смесь. | |||
| относительная влажность воздуха внутри газохода [%] | гигрометр | ||||||
| 6 | газоход первичного воздуха динамического сепаратора | скорость воздушного потока [м/с] | анемометр | объемный расход Q6 [Нм³/ч] | Q5+Q6≈75% от Q5+Q6+Q7 | Fd/Qd=1.6-2.5 кг/м³ | Отношение питания сепаратора Fd [кг/ч] к суммарному расходу первичного и вторичного воздуха Qd (Q5+Q6+Q7) в целом должно соответствовать рекомендациям изготовителя сепаратора. Его тонкую настройку проводят по показаниям эффективности сепарации и кривой Тромпа. Обратите внимание, что Qd рассчитывают для естественных, а не нормальных условий, т.е. для температуры и статического давления воздушного потока прямо на вылете из сепаратора. |
| 7 | газоход вторичного воздуха динамического сепаратора | скорость воздушного потока [м/с] | анемометр | объемный расход Q7 [Нм³/ч] | Q7≈25% от Q5+Q6+Q7 | ||
| 8 | газоход на вылете из рукавного фильтра | динамическое давление [Па] | дифманометр с трубкой Пито-Прандтля | объемный расход Q8 [Нм³/ч] | Приемлемое значение подсоса наружного воздуха: Q8 — Qd < 5000 Нм³/ч | Q8—Qd — подсосы наружного воздуха через маятниковые заслонки FV2 и FV3. Подсосы — это, конечно, плохо (перерасход энергии и др.), но главное, чтобы они не оказывали негативного влияния на скорости и расходы технологических газовых потоков, рассмотренных в предыдущих строках. | |
| температура потока [°C] | длинная термопара | ||||||
| статическое давление внутри газохода [Па] | дифманометр с прямой трубкой или шлангом | скорость воздушного потока v8 [м/с] | v5=15-25 м/с | ||||
| относительная влажность воздуха внутри газохода [%] | гигрометр | ||||||
В целом анализ воздушных потоков системы помола заключаются в:
- Настройке скоростей воздуха внутри мельницы;
- Настройке расходов первичного и вторичного воздуха динамического сепаратора;
- Поиске и минимизации подсосов наружного воздуха;
- Проверке площадей поперечного сечения газоходов на оптимальную скорость воздуха;
- Сведении газового баланса.
Поговорим немного о каждом пункте по-отдельности:
1. Правильно разработанная система помола практически не нуждается в настройке воздушных потоков. Однако, в реальности бывают как ошибки проектирования, так и случаи неправильной эксплуатации.
Например, возможна ситуация, когда заслонка первичного воздуха динамического сепаратора SR была полностью закрыта. В результате вентилятор FN высасывал объем первичного воздуха через мельницу, а он приблизительно в 5-10 раз больше требуемого для ее аспирации. Естественно, скорости воздуха внутри камер многократно превышали норму. Значительное количество материала, включая крупную фракцию, выносилось в сепаратор.
Другой пример: неправильная геометрия загрузочного лотка перекрывает поперечное сечение газохода на влете в мельницу. Это влечет снижение скорости воздуха внутри ее камер и, как следствие, ухудшение аспирации и охлаждения.
В технологической схеме на рис. 1 регулировка расхода воздуха через мельницу осуществляется жалюзийными заслонками на влетах в патрубки первичного и вторичного воздуха динамического сепаратора SR, а также частотой вращения центробежного вентилятора FN.
2. С настройкой воздуха динамического сепаратора ситуация примерно такая же, как и в п. 1. При нормально спроектированной и правильно эксплуатируемой системе помола в большинстве типовых систем заслонки работают вблизи полностью открытого положения. Технолог занимается только тонкой настройкой по показаниям эффективности сепарации и кривой Тромпа. Однако, в действительности могут быть различные отклонения, требующие не только технологического, но и технического вмешательства.
Один из главных индикаторов настройки воздуха — показатель Fd/Qd . Его фактическое значение должно соответствовать рекомендациям разработчика динамического сепаратора. Отклонение в верхнюю сторону, одновременное ухудшение эффективности сепарации, увеличение байпаса могут свидетельствовать о перегрузе сепаратора сыпучим материалом или недостаточном расходе первичного/вторичного воздуха. Слишком малое отношение Fd/Qd — это тоже плохо — возможно, сепаратор не допитан, либо через него летит слишком много воздуха.
3. Подсосы — это нежелательный наружный (окружающий) воздух, который проникает в систему через неплотности технологического оборудования, плохо функционирующие заслонки (газовые замки), инспекционные люки, крышки, отверстия в газоходах и т.п. Во-первых, подсосы воздуха забирают на себя часть производительности вытяжного вентилятора системы помола FN, приводя к перерасходу электроэнергии. Так, если имеется значительный подсос через крышки рукавного фильтра BF, то могут пострадать и эффективность сепарации SR, и аспирация мельницы. Во-вторых, подсосы способны нарушить температурный режим помола, например, зимой, когда на улице мороз. В-третьих, в определенных случаях, подсосы оказывают прямое влияние на функционирование технологического оборудования. Пример — выход из строя маятниковой заслонки FV3 на выгрузке крупки из динамического сепаратора SR. Подсос воздуха из аэрожелоба AS3, поднимаясь вверх по хопперу SR, т.к. его вытягивает вентилятор FN, будет мешать нормальному течению воздуха в зоне сепарации (см. подраздел про динамические сепараторы).
Поиск подсоса между двумя измерительными точками — это несложная задача. Она решается путем определения разности нормальных расходов воздуха (Нм³/ч) в этих местах.
4. При проектировании газоходов для запыленных газов (не только на Помоле цемента, но и в других производственных участках цементного завода) придерживаются стандартного диапазона скоростей потока: ≈15-25 м/с.
При недостаточной скорости, <15 м/с, пыль может оседать в горизонтальных или близких к горизонтальным участках. Поэтому в таких случаях стараются конструировать вертикальные или крутые (угол наклона ≥45°) газоходы.
Скорости газа выше ~25 м/с обычно характерны для промышленных (и бытовых) пылесосов — она нужна для специфичных задач и создает значительную потерю давления, уменьшая производительность вентилятора FN.
Если технология не позволяет изменить расход воздуха через газоход, а его скорость запредельна, то следует рассчитать/рассмотреть изменение поперечного сечения газохода.
5. Заключительным этапом анализа воздушных потоков помола цемента является подведение газового баланса. Газовый или воздушный (в случае технологической схемы на рис. 1, где протекает только воздух) баланс должен привести к приблизительному (±3%) равенству расходов воздуха, поступивших в систему и вылетевших из нее. Для рис. 1 он описывается уравнением:
Левая часть уравнения соответствует расходу газа после рукавного фильтра, правая — сумме входящих воздушных потоков и подсосов.
Если все измерения и расчеты верны, то по (1) должно быть достигнуто приблизительное равенство. Однако, это не всегда получается сделать с первого раза — приходится повторного делать измерения, проверять расчеты, искать дополнительные подсосы и т.п., затем опять сводить баланс. Важно понимать, что без правильного репрезентативного газового баланса нельзя переходить к энергетическому.
- Помимо главных воздушных потоков есть и второстепенные: подсосы, аспирация аэрожелобов и другого оборудования. Для простоты примера они не включены в рассматриваемую технологическую схему. Вдобавок, аспирация транспортирующего оборудования может быть реализована через отдельные локальные фильтры, т.е. изолирована от главных воздушных потоков. ↩︎
Добавить комментарий