Hogyan csökkentsük a kWh-t tonnánként: Praktikus energiatakarékos karok a csiszolósorokban

Miért a kWh/tonna a megfelelő követendő mérőszám?

A teljes villanyszámla megmutatja, hogy mennyit költ. A fajlagos energiafogyasztás (SEC) – kWh-ban mérve egy tonna késztermékre – megmutatja, milyen hatékonyan költi el. A különbség azért számít, mert a teljesítmény és a termék finomsága folyamatosan változik. A 900 kW teljesítményű, 60 t/h-s feldolgozású malom 15 kWh/t-val működik; ugyanaz a malom 45 t/h-val most 20 kWh/t-t fogyaszt. Ugyanaz a motor, egészen más történet.

A SEC kiszámítása a rendszer teljes teljesítményfelvétele (a főhajtás osztályozó ventilátorok szállítószalagjai) osztva a nettó kimenő tonnatartalommal meghatározott finomság mellett. A nemfémes ásványokat feldolgozó Raymond típusú ingamalmok esetében a tipikus SEC tartomány tól 14-28 kWh/t az anyag keménységétől, a célhálótól és a berendezés állapotától függően. A jól hangolt vonal és az elhanyagolt vonal közötti különbség gyakran meghaladja a 8 kWh/t-t – ez elég ahhoz, hogy egy közepes méretű üzemben évi több százezer dollárral megnövelje az üzemeltetési költségeket.

Mielőtt elkezdené a berendezések fejlesztését, érdemes egy őszinte alapállást kialakítani. Mérjen minden egyes alrendszert külön, naplózza a SEC-t az előtolási sebesség és a termék finomsága alapján két-négy hétig, és térképezze fel, hol áll valójában. A legtöbb üzem azt tapasztalja, hogy a legrosszabb hatékonysági hiányosságok működési, nem pedig mechanikai jellegűek. Ez az alapvonal egyben minden értelmes alapja is csiszolórendszer méretezési és energiatervezési gyakorlat .

Ahol az energia elveszett egy csiszolósorban

A komplett őrlősor nem csak a malom. Az energia minden szakaszban áramlik és szivárog. A bontás megértése az első lépés a megfelelő karok megcélzása felé.

Egy tipikus Raymond malomkörben, amely kalcium-karbonátot vagy mészkövet 200–325 mesh-re dolgoz fel, a hozzávetőleges teljesítménymegosztás így néz ki: a fő őrlési hajtás a teljes rendszer igénybevételének nagyjából 50–60%-át adja; az osztályozó motor és a hozzá tartozó forgórész 5–10%-kal járul hozzá; a fő keringtető ventilátor 20-30% -ot fogyaszt; a fennmaradó rész pedig serleges lifteket, adagolókat és porgyűjtést takar. A ventilátor terhelése a leggyakrabban alulbecsült – és a leginkább korrigálható anélkül, hogy magához a malomhoz kellene hozzányúlni.

Az energia pazarlása négy elsődleges mechanizmus révén történik: túlcsiszolás (finomabb részecskéket állít elő, mint a specifikáció megköveteli), a már finom anyag visszaforgatása vissza a malomba a rossz besorolás miatt, fojtott vagy fix fordulatszámú ventilátorok többlet légáramlással fut, és kopott érintkezési felületek amelyek csökkentik a köszörülési erőátvitel hatékonyságát. Minden mechanizmusnak van egy speciális karja. Az alábbi szakaszok egyenként foglalkoznak velük.

Az elemzés szerint a Az IEA értékelése a nehézipar energiahatékonysági útjairól , a hagyományos golyósmalmokról a nagynyomású őrlőhengerekre és a függőleges hengerművekre való átállás az egyik legnagyobb hatású beavatkozás, de a meglévő berendezések működési optimalizálása e megtakarítások jelentős részét még a tőke lekötése előtt megragadhatja.

1. kar: Takarmány-előkészítés és előzúzás

A Bond Work Index kapcsolat könyörtelen: a méretcsökkentéshez szükséges energia a takarmányméret és a termék méretének arányával. A Raymond malom 30 mm-es kövekkel való betáplálása, amikor egy pofás zúzógép ezt az előtolást először 10 mm-re tudta növelni, azt jelenti, hogy a malom olyan munkát végez, amelyet egy olcsóbb gép is elvégezhetett volna. Az ajánlott előtolási méretre való előzúzás – jellemzően 15 mm alatti a legtöbb ingamaró esetében – közvetlenül csökkenti a maró terhelését és csökkenti a SEC-t.

A nedvesség ugyanilyen fontos. A nedves vagy ragadós adagolás hatására az anyag bevonja a csiszolófelületeket, csökkentve a hatékony érintkezési erőt, és agglomerációt okozva, amely meghiúsítja az osztályozást. A 3–4% feletti felületi nedvességtartalmú anyagoknál az előszárítás vagy a malomkörön keresztüli forró gázos seprés visszaállítja az őrlési hatékonyságot. A nyers malomrendszereken végzett tanulmányok kb 6–7% egyszerűen a takarmánynedvesség és a bejövő részecskeméret optimalizálásával — a malom változtatása nélkül.

Az előtolási sebesség konzisztenciája ugyanolyan fontos, mint az előtolás mérete. A szabálytalan előtolás – kitörések, majd éhezés – arra kényszeríti a malmot, hogy az alul- és túlterhelt állapotok között ingasson, mindkettő felfújja a SEC-t. A változtatható sebességű adagoló az adagolótölcséren lévő szintérzékelővel, amely az előtolási sebességet a cél ±5%-án belül tartja, az egyik legalacsonyabb költségű beavatkozás bármely csiszolósoron.

2. kar: Osztályozó és elválasztó hangolás

Az osztályozó egy csiszolókör vezérlőszelepe. Ha durva részecskéket juttat a termékbe, Ön panaszokat kap az ügyfelektől. Ha a finom részecskéket visszavezeti a malomba, akkor újra megőrölöd – és kétszer fizetsz. A rossz besorolás az elkerülhető energiapazarlás legnagyobb forrása a legtöbb őrlősoron, mégis ritkán kap ugyanolyan figyelmet, mint maga a malomhajtás.

A legfontosabb diagnosztikai módszer a Tromp-görbe (vagy partíciós görbe) – a besorolási valószínűség és a részecskeméret görbéje. Az éles Tromp-görbe közel tökéletes elválasztást jelent; a lapos a bírság jelentős megkerülését jelenti vissza a malomba. A leválasztó teljesítményének javítása – a forgórész fordulatszámának beállításával, a lapátok ellenőrzésével és a légáramlás kiegyenlítésével – dokumentált 6-10 kWh/t megtakarítás malomkörben, ahol a szeparátor elsodródott a tervezési pontjától.

Raymond malom áramkörök esetén az osztályozó rotor fordulatszáma az elsődleges hangolási paraméter. A rotor sebességének növelése növeli a termék finomságát, de növeli a recirkulációs terhelést és a teljesítményfelvételt is. Az optimális a legalacsonyabb forgórész-fordulatszám, amely még mindig megfelel a termékspecifikációnak – nem az a fordulatszám, amely a lehető legjobb terméket állítja elő. Az üzemeltetők gyakran a szükségesnél gyorsabban futtatják az osztályozókat minőségi pufferként, és felesleges energiaprémiumot fizetnek. A strukturált finomság-ellenőrzés a tényleges vevői specifikációk alapján gyakran feltárja a lehetőséget az osztályozó sebességének 10–20%-os csökkentésére anélkül, hogy ez befolyásolná a termék elfogadását.

3. kar: Ventilátorrendszer optimalizálása és VFD vezérlés

A ventilátortörvények könyörtelenek: az áramfelvételi mérleg a ventilátorsebesség kockájával. A teljes fordulatszám 90%-án működő ventilátor a teljes sebességnek csak 73%-át használja fel. Egy 80%-os ventilátor csak 51%-ot használ el. Ezek a számok magyarázatot adnak arra, hogy a fő keringető ventilátorokon lévő változtatható frekvenciájú hajtások (VFD) miért tartoznak folyamatosan a leggyorsabban megtérülő befektetések közé a köszörűművekben.

A legtöbb régebbi csiszolósor lengéscsillapítót vagy bemeneti lapátot használ a légáramlás fojtójára – ez a módszer energiát pazarol azzal, hogy a ventilátort teljes sebességgel működteti, majd mesterségesen korlátozza a teljesítményt. A lengéscsillapító vezérlés VFD vezérlésre cserélése a fő malomventilátoron jellemzően csökkenti a ventilátor energiafogyasztását 3-4 kWh/t termék , gyakran 18 hónap alatti megtérülési idővel. Ugyanez a logika vonatkozik a leválasztóventilátorokra és a porgyűjtő ventilátorokra is, amelyek együttesen a rendszer energiájának további 5–8%-át teszik ki.

A VFD-ken kívül a légcsatorna szivárgása és eltömődése rendszeres ellenőrzést érdemel. A részlegesen elzárt osztályozó visszatérő csatorna a ventilátort keményebb munkára kényszeríti a levegő sebességének fenntartása érdekében; a szivárgó szívócsatorna hamis levegőt szív be, ami hígítja a malom légáramának teherbíró képességét és csökkenti az osztályozás hatékonyságát. Mindkét probléma nem látható a motorteljesítmény-mérőn, de egyértelműen megnövekedett SEC-ként jelenik meg. A ventilátor specifikációinak a köszörülési kör követelményeihez való igazítására vonatkozó részletes útmutatást ez a forrás tartalmazza ventilátor választék köszörűrendszerekhez .

4. kar: Csiszolóközeg és henger/gyűrű kopás kezelése

A csiszolási hatékonyság csendben romlik, mivel a kopó alkatrészek elvesztik geometriájukat. A Raymond malom őrlőhengerei és őrlőgyűrűi egy meghatározott érintkezési profilon keresztül adják át az erőt az anyagra. Ahogy a profil kopik, az érintkezési felület növekszik, a fajlagos nyomás csökken, és a malomnak tovább kell működnie, hogy ugyanazt a méretcsökkenést elérje – több energiát fogyasztva tonnánként. A golyósmalom áramköreivel kapcsolatos tanulmányok azt mutatják, hogy az elhasználódott közegek tervezési fokozatos visszaállítása a tonnánkénti energiát csökkenti. 3-8% ; ugyanez az elv vonatkozik a görgő/gyűrű szerelvényekre is.

Ennek gyakorlati következménye, hogy a kopásfigyelést az energiakövetéshez kell kötni, nem csak a termékminőséghez. A SEC fokozatos emelkedése a takarmány vagy a termék specifikációjának változása nélkül gyakran a túlzott kopás első megbízható jele – hetekkel a termékminőség romlása előtt, amely jellemzően karbantartási beavatkozást vált ki. Egy egyszerű SEC-trend diagram elkészítése a heti kopásmérések mellett lehetővé teszi a karbantartás ütemezését proaktív, nem pedig reaktív módon.

A kopó cserealkatrészek anyagának kiválasztása a hosszú távú SEC-re is hatással van. A magas krómtartalmú hengerek és gyűrűk hosszabb ideig megőrzik profiljukat, mint a szabványos öntvények, csökkentve az újracsiszolás gyakoriságát és a karbantartási intervallumok között felhalmozódó energiaveszteséget. Az eredeti és az utángyártott alkatrészek közötti kompromisszum ebben az összefüggésben részletesen foglalkozik a köszörűhenger és gyűrűkopás csere útmutató .

5. kar: Köszörülési segédeszközök száraz porsorokhoz

A kémiai őrlési segédanyagok jól beváltak a cementcsiszolásban, de alkalmazásukat a nemfémes ásványi anyagok feldolgozásában – kalcium-karbonát, barit, talkum, kaolin – kevésbé tárgyalják, és gyakran alulhasznosítják. A mechanizmus egyszerű: mivel a részecskék eltörnek, a frissen szabaddá vált felületek nagy elektrosztatikus töltést hordoznak, ami a finom részecskék újra agglomerálódását és a csiszolófelületek bevonását okozza, ami csökkenti a hatékonyságot. A köszörülési segédanyagok ezeken a felületeken adszorbeálódnak, semlegesítik a töltést, és szétszórva tartják a részecskéket – javítva a folyóképességet, élesítve az osztályozást, és csökkentve a kívánt finomság eléréséhez szükséges energiát.

Az adagolási arányok alacsonyak, jellemzően a takarmány tömegére vonatkoztatva 0,01–0,05%, az energiaelőny pedig anyagspecifikus. Finom hálóvá őrölt kemény ásványokhoz, redukciók 2-5 kWh/t SEC dokumentálták. A termék finomsági eloszlása ​​is szorosabbá válik, ami lehetővé teszi az osztályozó sebességének csökkentését (további vágási energia), miközben továbbra is megfelel a specifikációnak. A kulcs a tesztelés: egy laboratóriumi malompróba a jelölt segédanyaggal és anélkül, amely mind a teljesítményfelvételt, mind a részecskeméret-eloszlást méri, megadja azokat az adatokat, amelyek szükségesek az üzemi léptékű alkalmazás igazolásához.

Egy gyakorlati szempont a Raymond malom köröknél: az őrlési segédeszközöknek kompatibilisnek kell lenniük a levegő osztályozási rendszerrel. A por folyóképességét jelentősen megváltoztató segédeszközök befolyásolhatják az osztályozóban lévő részecskék aerodinamikai viselkedését, eltolva a vágási pontokat. Az adagolási sebességek rögzítése előtt ajánlott egy ellenőrzött üzembe helyezés, több osztályozó sebességgel végzett termékmintavétellel.

6. kar: Folyamatvezérlés és működési pont stabilitás

A változékonyság az energiahatékonyság rejtett ellensége. Egy stabilan 18 kWh/t-val működő malom kevesebb teljes energiát fogyaszt egy műszak alatt, mint egy átlagosan 17 kWh/t, de 14 és 22 között ingadozó malom. Azok a csúcsok – amelyeket az előtolás túlfeszültsége, az osztályozó instabilitása vagy a kezelői korrekciók okoznak – aránytalanul sok energiát fogyasztanak és felgyorsítják a kopást. A működési pont stabilitásának szigorítása gyakran a leggyorsabb út az érdemi SEC-csökkentéshez hardverváltás nélkül.

Az automatikus folyamatvezérlő (APC) rendszerek a köszörűsorokhoz úgy működnek, hogy folyamatosan, kis mértékben módosítják az előtolási sebességet, az osztályozó sebességét és a ventilátor csappantyújának helyzetét a malomterhelés (motoráram vagy rezgés), a termék finomságának (online lézerdiffrakció vagy az osztályozó nyomáskülönbségéből következtethető) és a rendszer légáramlásának valós idejű mérése alapján. Egy SAG malomkör automata vezérlőrendszerének három hónapig tartó validálása azt találta, hogy az átlagos SEC a kézi működtetés melletti 9,29 kWh/t értékről visszaesett. 8,75 kWh/t automata vezérlés mellett – 5,8%-os csökkenés a teljes időszak alatt, hardverváltás nélkül.

Azon üzemek esetében, amelyek nem állnak készen a teljes APC-beruházásra, egy egyszerűbb köztes lépés egy meghatározott működési ablak létrehozása és betartatása: dokumentált céltartományok az előtolási sebességre, az osztályozó sebességére, a ventilátoráramra és a malomnyomás-különbségre vonatkozóan, eltolási szintű KPI követéssel ezekhez a célokhoz képest. Ez önmagában – a fegyelem, nem pedig az automatizálás révén – jellemzően a SEC 2–4%-át állítja helyre azáltal, hogy kiküszöböli a krónikus működési eltolódást.

A sorrend számít. A működési optimalizálásnak mindig az első helyen kell lennie – nincs értelme új osztályozót telepíteni egy olyan vonalra, ahol a ventilátor fix fordulatszámon működik, és az előtolás minden műszakban 30%-kal ingadozik. Először ragadja meg az alacsony költségű nyereséget, hozzon létre egy stabil alapvonalat, majd értékelje, hogy a fennmaradó hiány mely tőkebefektetéseket indokolja.

Azon üzemek számára, amelyek azt fontolgatják, hogy a Raymond malom konfiguráció vagy a függőleges hengermalom megfelel-e jobban energia- és teljesítménycéljaiknak, részletes összehasonlítás érhető el ebben Raymond malom vs függőleges hengermalom energia és termelési költség útmutató . A függőleges csiszolórendszereket már működtető és az életciklus költségelőnyét számszerűsíteni kívánó műveletek esetében a a haszonkulcs javulása az alacsonyabb működési költségek révén a függőleges köszörülésben hasznos keretet biztosít. A teljes berendezés-frissítést értékelő üzemek esetében pedig a LYH996 intelligens függőleges gyűrűs hengeres maró az energiahatékony köszörülési technológia jelenlegi generációját képviseli – egyesíti az integrált osztályozást, a hidraulikus görgőnyomás-szabályozást és a kompakt lábnyomot, amely csökkenti a SEC és a teljes rendszer ventilátorterhelését a hagyományos lengőmaró konfigurációkhoz képest.

A kWh/tonna csökkentése nem egyetlen beavatkozás – ez egy fegyelem. A legalacsonyabb SEC-t azok az üzemek tartják fenn, amelyek folyamatosan nyomon követik, minden megmagyarázhatatlan emelkedést kivizsgálnak, és szisztematikusan átdolgozzák a karokat, ahelyett, hogy tőkemegoldásokhoz nyúlnának, mielőtt a működőképesek kimerülnének.