球磨机提效节能技术_长沙天瑞能源科技有限公司

现状与问题 STATUS QUO AND PROBLEMS

球磨机利用研磨介质之间的挤压力与剪切力来粉碎物料，广泛用于冶金、陶瓷、选矿、化工、水泥、火电等行业矿磨、制粉作业，普遍存在电耗高、钢耗高、粉磨效率低等问题。
球磨机为能耗大户，火电机组球磨机年耗电约130亿kW.h，水泥粉磨年耗电约770亿kW.h，矿山、冶金行业球磨机年耗电约200亿kW.h。主要系统能耗现状介绍如下：
1、双进双出直吹式钢球磨煤机制粉系统

该种制粉系统结构简单，投资较省，煤种适用范围广，系统运行的可靠性高，出力调节范围大，对机组调峰运行适应性强。目前燃用无烟煤、贫瘦煤的300MW、600MW级火电机组采用双进双出钢球磨直吹式制粉系统较多。但低负荷运行时磨煤单位电耗较高，其磨煤机运行单位电耗约为26-37kW.h/t(原煤)，粉磨系统工序电耗高达37-48kW.h/t(原煤)。

2、中间储仓式钢球磨煤机制粉系统
该种制粉系统磨煤机运行不受机组负荷制约，可长期处于最佳工况下运行。正常运行时磨煤机单位电耗19-22kW.h/t(原煤)，制粉系统工序电耗为28-33kW.h/t(原煤)。

3、水泥厂水泥粉磨系统
带辊压机预粉碎水泥粉磨系统工序电耗：30-40kWh/t（水泥）

4、影响球磨机粉磨效率的主要因素
4.1 无效能耗高。球磨机内物料粉磨方式为随机非约束点接触式粉碎，且物料受的挤压力较小。研磨体分布无序，未按物料粉碎能耗进行分级破碎研磨，存在大球粉磨小物料、小球撞击大颗粒现象，因而粉磨效率低；同时因工况调整不合理，通风出力、干燥出力与粉磨出力三者不匹配，存在磨好的物料未及时带出，物料过磨。

4.2 钢球提升高度不够。衬板波形磨损后对钢球的携带能力下降，钢球由抛落运行变为泻落运动，因而钢球对物料的冲击破碎能力减少，粉磨效率下降。

4.3 研磨体级配与装载量不合理。未根据不同物料特性合理选择研磨体规格与装载量。
4.4 研磨体耐磨性差。运行一段时间后失圆率增加，粉磨出力降低。

技术优势 technological superiority

本公司针对球磨机存在能耗高、能量利用率低问题，通过与华中科技大学、长沙理工大学合作，找出影响粉磨效率的关键问题，研究出一套球磨机综合节能提效技术，已获得国家发明专利与实用新型专利技术11项。通过分析评价球磨机系统能耗状况，提出粉磨系统节能提效综合优化方案，项目实施后可实现粉磨系统节能10%～20%。本技术介绍如下：

1、钢球级配技术（国家发明专利：201110309023.7 ）

通过检测典型粉碎物料的可磨系数、破碎能耗及粒度分布特性，根据球磨机结构特性，分析物料与钢球在磨机内运动规律，根据球磨机出力、出口粉料细度与均匀性指数要求，综合考虑特殊物料含量（如煤中的石块等杂物）的影响，通过建立符合该球磨机及物料的最佳粉碎模型，计算钢球最佳级配与装载量，降低物料在破碎粉磨过程的无效能耗，提高粉磨效率，实现节能。

2、分级衬板技术（国家发明专利：201110116733.8、201220016836.7等）
（1）钢球自动正向分级

根据物料及大、小钢球在球磨机内的运动轨迹，合理设计球磨机衬板结构，使接触衬板的钢球随着筒体旋转过程中同时受到轴向推力。对于单进单出球磨机，将大钢球及大块物料推向进料端，小钢球及小颗粒推向出料端；对于双进双出筒式钢球磨，则将大钢球推向两端，小钢球推向中间。实现钢球在球磨机内自动正向分级，使大小钢球分级规律与物料颗粒分布规律保持一致。即实现大钢球对大块物料进行破碎，小钢球对小颗粒物料进行研磨，提高钢球对物料颗粒的破碎能力，减少无效能耗。
本技术特别适应于没有预破碎装置、且物料中含大块难磨物料较多的粉磨系统，如磨制煤中含煤矸石和石块较多的钢球磨煤机，应用于湖南创元电厂取得良好效果。

（2）优化钢球落点
当球磨机转速一定时，钢球抛落高度与衬板波形关系很大。经试验研究结果证实，普通正弦波形衬板携带钢球高度较低，钢球一般做涉落（滑落）运动。对于难磨的物料，其破碎能力不足。特别当波形被磨低后，对球磨机出力影响较大。
本技术设计了一种携带钢球能力较强的抛物曲面衬板，是普通波形衬板携带钢球高度的1.1-1.2倍。通过优化设计衬板结构，选择性价比高的衬板材质，从衬板曲面形状、衬板固定方法、螺栓固定方式、衬板与衬板的连接方式、筒体衬板与端衬板的搭接方式等方面进行优化，保证了钢球抛落高度达到一定值，且使大部分钢球落点在于与垂直中分面夹角为10-15°的区域，避免了抛落的钢球直接砸在衬板上，导致衬板使用寿命缩短，有效防止衬板在运行中脱落与螺栓松脱漏粉。
该种结构衬板携带钢球的曲面在磨损后仍然能基本保持原设计形状，持续保持衬板对钢球的携带能力，解决了传统结构形状的衬板（如传统正弦波形衬板）因携带钢球的曲面在被磨损后带球能力降低导致粉磨效率下降的问题。
下图为本公司针对火电厂磨煤机设计的一种自固式组合分级衬板，用于创元电厂。

（3）优化球磨机粉磨系统运行工况
通过进行系统通风出力测试、干燥出力及粉磨出力测试、分离器分离效率测试，系统分析评估粉磨系统能耗现状、各设备运行工况参数及存在的问题，提出粉磨系统优化调整措施并组织实施，确保系统在最佳工况下运行。
对于带有预破碎或预粉磨的系统，根据破碎粉磨装置的粉磨效率，调整各粉磨破碎设备的进出物料的粒度，合理设计各粉磨破碎设备的能耗分配，实现能量利用效率最大化。
（4）选择综合性价比高的钢球
根据被研磨物料的粒度、粉碎特性及球磨机衬板结构形状与耐磨性指标，分析不同规格形状钢球（或钢棒）的磨损规律、钢球磨耗与运行成本，提出与物料、衬板相匹配的钢球材质要求及硬度、金相组织等质量指标。

应用效果及案例 The application effect and the case

1、节能效益：以300MW及600MW火电机组所配置的典型磨煤机为例

序号	项目	单位	300MW	600MW
1	磨煤机型号	/	MG350/650	BBD4360
2	电机额定功率	kW	1120	1700
3	实际运行功率	kW	844	1470
4	预计节电率	%	15	15
5	年运行时间	h	4500	4500
6	单台磨年节电量	万kW.h	56.97	99.225
7	四台磨年节电量	万kW.h	227.88	595.35
8	电价	元/kW.h	0.45	0.45
9	单台磨年节电效益	万元	25.64	44.65
10	单台机组磨煤机台数	台	4	6
11	单台机组年节电效益	万元	102.5	267.9

2、典型应用案例
案例1：湖北汉川电厂磨煤机节能改造

用户名称：湖北汉新发电有限公司	项目所在地：湖北省孝感市汉川市新河镇
项目名称：磨煤机节能技术改造	项目实施时间：2013年6月至2013年12月
项目概况：湖北汉新发电有限公司一期为DTM350/600型磨煤机，二期为MG350/650型磨煤机，委托长沙天瑞能源科技公司对#1、#3炉磨煤机进行节能改造，项目目标为磨煤机节能改造后磨煤单耗下降15%。
改造效果： #3炉1A、1C磨于2013年6月份完成改造，经性能试验结果表明，两台磨煤平均单耗为15.44 kW.h/t，比未改造磨煤机单耗下降了3.32kW.h/t，下降幅度达到17.7%。 #1炉1A磨于2013年12月份完成改造并进行性能试验，其单耗平均为14.89 kWh/t，比#2机组未改造的磨煤机平均单耗下降3.92kWh/t，下降幅度达到20.81%。一期、二期四台炉共16台磨煤机全部改造后，年节电量达1000万kWh以上，年减排量达8000吨CO₂，节能减排效益相当可观。

案例2：湖南创元发电有限公司磨煤机节能技术改造
创元电厂两台300MW机组配八台DTM350/700磨煤机，已全部进行了节能改造。其中#1炉C磨改造后运行电流86.79A，D磨未改造时运行电流109.51A，节电20.75%。如下图：

案例3：湖南创元新材料有限公司碳素阳极球磨机节电改造
湖南新材料公司碳素阳极生产线配置一台中信重型机械厂生产的φ3.0×5.5m风扫磨，用于粉碎石油焦熟料，配套电机功率为630kW。项目改造情况如下：

序号	内容	单位	改造前	改造后
1	球磨机出力	t/h	15.48	15.14
2	粉磨单耗	kW.h/t	32.68	26.82
3	节电率	%	/	17.93

案例4：贵州黔东发电有限公司磨煤机节能改造
贵州黔东发电有限公司两台600MW机组配置12台BBD4360型磨煤机。1D磨煤机于2013年11月完成钢球级配优化节能改造。改造前磨煤机运行平均电流为165-169A，改造后磨煤机平均运行电流为135-140A，节电率约为20%。

案例5：云南威信电厂磨煤机节能改造
云南威信电厂两台600MW机组配置12台BBD4360型磨煤机。#1C磨煤机于2014年11月改造完成。改造前磨煤机运行平均电流为160A，改造后磨煤机平均运行电流为126A，节电率约为20%。

案例6：安徽省合肥联合发电有限公司第二发电厂节能改造

安徽省合肥联合发电有限公司第二发电厂为降低磨煤机运行耗电量，于2016年7月份招标（项目编号：0086-16LXFW1170126）委托马鞍山市程鹏耐磨材料有限公司对#2炉#1磨进行了节能型耐磨钢球改造。本项目在#2机组小修时实施，于2016年9月下旬完成了项目改造工作，在机组小修后机组启动时进行磨煤机最大出力试验与考核风量下煤粉细度调试。

改造效果：改造后磨煤机最大出力达到了60.5t/h，磨煤机正常运行电流下降了19A，节电率平均达到20.06%，超过了考核标准节电率≥12%、电流下降11A的要求。煤粉均匀性指数由改前平均0.712提高到0.906，提高了27.19%。

磨煤机编号	改前运行电流（A）	出力（t/h）	单耗（kwh/h）	改后运行电流（A）	出力（t/h）	单耗（kwh/h）	节电率
#1磨煤机	112	46	21.51	94.4	47.4	17.59	18.20%
#2磨煤机	115.4	46	22.16				20.61%
#3磨煤机	112.9	44.6	22.36				21.33%
平均	113.43	45.53	22.01	94.4	47.4	17.59	20.06%

上图为改造的#1磨运行画面：出力为61.5t/h，差压2.8kpa，电流95.7A。风量20.2Nm3/s.