مقایسه آسیاب عمودی و آسیاب گلوله ای در سیستم پودرسازی سنگ آهک

مقایسه آسیاب عمودی و آسیاب گلوله ای در سیستم پودرسازی سنگ آهک

1. تجزیه و تحلیل ساختار تجهیزات

1. آسیاب گلوله ای

آسیاب گلوله ای از یک استوانه افقی، یک محور توخالی برای تغذیه و تخلیه مواد و یک سر سنگ زنی تشکیل شده است.سیلندر یک استوانه بلند با بدنه سنگ زنی در داخل است.به طور کلی، این یک توپ فولادی است و با توجه به قطرهای مختلف و نسبت های معین به داخل سیلندر بارگذاری می شود.بدنه سنگ زنی نیز می تواند از قطعات فولادی ساخته شود.

این ماده با توجه به اندازه ذرات مواد آسیاب انتخاب می شود و مواد از طریق شفت توخالی در انتهای تغذیه آسیاب گلوله ای به داخل سیلندر بارگذاری می شوند.هنگامی که آسیاب گلوله ای می چرخد، بدنه آسیاب به دلیل عمل اینرسی، نیروی گریز از مرکز و اصطکاک به صفحه آستر سیلندر مجاور متصل می شود.استوانه را برمی دارند و وقتی به ارتفاع معینی می رسند، بر اثر نیروی جاذبه خود به پایین پرتاب می شود و بدنه سنگ زنی که در حال سقوط است، مواد داخل استوانه را مانند یک پرتابه خرد می کند.

مواد به صورت مارپیچی و یکنواخت از طریق شفت توخالی تغذیه توسط دستگاه تغذیه وارد محفظه اول آسیاب می شود.در اتاقک تخته های آستر پلکانی یا تخته های آستر راه راه وجود دارد و گوی های فولادی با مشخصات مختلف داخل آن تعبیه شده است.چرخش سیلندر نیروی گریز از مرکز تولید می کند تا توپ های فولادی را به ارتفاع معینی برساند.پس از افتادن به زمین برخورد کرده و مواد را آسیاب می کند.مواد در انبار اول خرد می شوند و سپس از طریق یک محفظه وارد انبار دوم می شوند.انبار دوم دارای آستر صاف است و همچنین با توپ پر شده است، سپس دوباره مواد را آسیاب کنید.پودر از طریق رنده تخلیه تخلیه می شود تا عملیات آسیاب کامل شود.

در حین چرخش سیلندر، بدنه سنگ زنی نیز دارای پدیده لغزش است.در طول فرآیند لغزش، به مواد اثر سنگ زنی داده می شود.به منظور استفاده موثر از اثر سنگ زنی، هنگام آسیاب کردن مواد با اندازه ذرات بزرگتر به طور کلی 20 مش، استوانه بدنه سنگ زنی که توسط تخته پارتیشن به دو بخش تقسیم می شود، به یک انبار دوتایی تبدیل می شود.هنگامی که مواد وارد انبار اول می شود، توسط توپ های فولادی خرد می شود.هنگامی که مواد وارد انبار دوم می شود، آهنگر فولادی مواد را آسیاب می کند و مواد ریز آسیاب شده از انتهای تخلیه تخلیه می شود.تخلیه شفت، هنگام آسیاب کردن مواد با ذرات خوراک کوچک، مانند سرباره ماسه شماره 2، خاکستر بادی درشت، سیلندر آسیاب می تواند یک آسیاب تک سیلو بدون پارتیشن باشد و از حجم آسیاب نیز می توان برای مقاطع فولادی استفاده کرد.

2. آسیاب عمودی

آسیاب عمودی یک تجهیزات سنگ زنی ایده آل در مقیاس بزرگ است که به طور گسترده در سیمان، برق، متالورژی، صنایع شیمیایی، مواد معدنی غیر فلزی و سایر صنایع استفاده می شود.خرد کردن، خشک کردن، آسیاب کردن، درجه بندی و انتقال را ادغام می کند و راندمان تولید بالایی دارد.این می تواند مواد خام بلوک، دانه ای و پودری را به مواد پودری مورد نیاز خرد کند.

شکل 2: نمودار شماتیک ساختار آسیاب عمودی

اصل کار آسیاب عمودی: موتور کاهنده را به حرکت در می آورد تا دیسک آسیاب را به چرخش درآورد و موادی که قرار است آسیاب شود توسط تجهیزات تغذیه قفل هوا به مرکز دیسک آسیاب چرخان فرستاده می شود.تحت اثر نیروی گریز از مرکز، مواد به سمت حاشیه دیسک سنگ زنی حرکت کرده و وارد میز غلتکی سنگ زنی می شوند.تحت عمل دستگاه هیدرولیک و بازوی انتقال، غلتک سنگ زنی نیروی سنگ زنی را به مواد موجود در میز غلتکی اعمال می کند و مواد با اکستروژن و برش خرد می شوند.در همان زمان، باد با سرعت زیاد از حلقه باد اطراف سنگ آسیاب به سمت بالا پاشیده می شود و مواد زمین توسط جریان هوا با سرعت بالا در حلقه باد منفجر می شود.از یک طرف، مواد درشت تر برای آسیاب مجدد به سنگ آسیاب دمیده می شوند.مواد خشک می شود و پودر ریز برای طبقه بندی توسط هوای گرم به جداکننده وارد می شود.پودر ریز واجد شرایط همراه با جریان هوا از آسیاب خارج می شود و توسط تجهیزات جمع آوری گرد و غبار به عنوان محصول جمع آوری می شود.همراه با مواد تازه تغذیه شده دوباره آسیاب می شود و این چرخه کل فرآیند آسیاب را تکمیل می کند.

3. مکانیزم سنگ زنی آسیاب گلوله ای و آسیاب عمودی

3.1 مکانیزم سنگ زنی آسیاب گلوله ای

همانطور که همه ما می دانیم آسیاب گلوله ای به عنوان یک تجهیزات آسیاب سنتی همیشه در موقعیت انحصاری در عملیات سنگ زنی مواد قرار داشته است.با توجه به نقص های زیر در مکانیسم آسیاب آسیاب گلوله ای، میزان استفاده موثر از انرژی بسیار کم است.بر اساس گزارش داده ها، به طور کلی تنها 1 تا 3 درصد است.بنابراین صرفه جویی در انرژی عملیات سنگ زنی نیز یکی از مواردی است که در صرفه جویی و کاهش مصرف باید به آن توجه شود.

مکانیسم آسیاب آسیاب گلوله ای بر اساس ضربه و سنگ زنی و ویژگی های آن است:

(1) لازم است دهها تن و حتی صدها تن بدنه و مواد سنگ زنی را همزمان به ارتفاع معینی برسانیم.

(2) نیروی جسم سنگ زنی که بر روی مواد وارد می شود به شدت تغییر می کند که توسط انسان قابل کنترل نیست.

(3) برخوردهای بیهوده بین بدنه های سنگ زنی و بین بدنه های سنگ زنی و آستر وجود دارد و مقدار زیادی انرژی هدر می رود.

(4) پدیده بیش از حد سنگ زنی وجود دارد.

(5) سر و صدای بلند، به طور کلی 100-120dB (سطح صدا)؛

(6) بدن سنگ زنی مصرف زیادی دارد.

در گذشته، تبدیل صرفه جویی در انرژی سیستم آسیاب محدود به تبدیل خود آسیاب گلوله ای و سیستم آن بود، مانند بهبود آستر آسیاب، صفحه محفظه، تنظیم درجه بندی بدنه آسیاب، تهویه داخل آسیاب، کاهش اندازه ذرات مواد ورودی و غیره. به تأثیر خاصی در افزایش تولید و صرفه جویی در انرژی دست یافت، اما اساساً مشکلات موجود در مکانیسم آسیاب آسیاب گلوله ای را حل نکرد.

3.2 مکانیزم سنگ زنی آسیاب عمودی

هنگامی که آسیاب عمودی مواد را آسیاب می کند، بستر مواد تشکیل شده توسط مواد سست را از طریق سطوح دو عنصر نورد فشرده در داخل فشرده می کند و به تدریج آنها را خرد یا به صورت پودر در می آورد.

غلتک های آسیاب در آسیاب عمودی متحرک هستند و فشار سنگ زنی توسط بستر مواد فشرده پر شده در شکاف بین غلتک ها منتقل می شود.

عملیات آسیاب عمودی دارای ویژگی های اصلی زیر است:

(1) نیروی غلتک سنگ زنی بر روی مواد را می توان به طور مصنوعی کنترل کرد تا اطمینان حاصل شود که نیروی وارد بر مواد و تجهیزات یکنواخت و ثابت است.

(2) پودر خوب واجد شرایط را می توان به موقع مرتب کرد.

(3) بدنه آسیاب عمودی عملیات کم سر و صدا را متوجه می شود.

(4) پنج فرآیند خرد کردن، سنگ زنی، خشک کردن، درجه بندی و انتقال را ادغام می کند.

با توجه به ساختار معقول و روش آسیاب آسیاب عمودی، راندمان آسیاب آسیاب عمودی بیشتر از آسیاب گلوله ای است.

2، تجزیه و تحلیل سیستم سنگ زنی

1. مقایسه طرح های آسیاب گلوله ای و آسیاب عمودی

1.1 مقایسه طرح های فرآیندی برای پودر کردن آسیاب گلوله ای و پودر آسیاب عمودی

سنگ زنی سنگ آهک را می توان با استفاده از آسیاب عمودی یا آسیاب گلوله ای انجام داد.بالای آسیاب عمودی دارای جداکننده است.با تنظیم شیر حلقه هوا می توان ظرافت محصول را تغییر داد و بار بستر مواد داخل آسیاب یکنواخت و پایدار باشد.پس از تخلیه پودر از آسیاب، برای جمع آوری به همراه جریان هوای فن اگزوز وارد غبارگیر کیسه پالس می شود و سپس از طریق تجهیزات انتقال افقی و عمودی وارد سیلو پودر سنگ آهک برای ذخیره سازی می شود، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است. آسیاب گلوله ای، پس از تخلیه پودر، ابتدا از یک متمرکز کننده پودر کارآمد برای مرتب سازی عبور می کند.متمرکز کننده پودر دارای یک روتور است که توسط یک موتور فرکانس متغیر هدایت می شود و به صورت عمودی می چرخد.با تنظیم سرعت روتور و میزان تهویه متمرکز کننده پودر، ظرافت محصول نهایی تنظیم می شود.مواد درشت مرتب شده از طریق یک نوار نقاله پیچی برای آسیاب بیشتر به ورودی آسیاب فرستاده می شود.پودر با ظرافت لازم برای جمع آوری به همراه جریان هوای فن اگزوز وارد غبارگیر کیسه پالس می شود و سپس مانند شکل 3 از طریق تجهیزات انتقال افقی و عمودی وارد سیلو پودر سنگ آهک برای ذخیره سازی می شود.

شکل 3: نمودار جریان فرآیند سیستم پودرسازی آسیاب گلوله ای

شکل 4: نمودار جریان فرآیند سیستم پودر آسیاب عمودی

جریان فرآیند نشان داده شده در شکل 3 یک "سیستم جمع آوری گرد و غبار دو مرحله ای" است.این فرآیند پیچیده است، تجهیزات سیستم زیادی وجود دارد، و نقاط خرابی سیستم بسیاری وجود دارد.این سیستم با عملکرد دشوار، محدودیت های متعدد در طرح فرآیند، و ردپای بزرگ مشخص می شود.اگرچه نیازی به جمع کننده های غبار با غلظت بالا نیست، سرمایه گذاری نسبی نیز قابل توجه است.

جریان فرآیند نشان داده شده در شکل 4 یک "سیستم جمع آوری گرد و غبار اولیه" است.دارای مزایای جریان فرآیند ساده، تجهیزات سیستم کمتر، نقاط خرابی سیستم کمتر، عملکرد راحت سیستم، طرح فرآیند انعطاف پذیر، و عدم ساییدگی در پروانه فن اصلی سیستم است.اما نیاز به پیکربندی یک جمع کننده گرد و غبار با غلظت بالا دارد که نسبتاً گران است.

از طریق مقایسه، می توان دریافت که فرآیند سنگ زنی عمودی ساده است، منطقه و فضای کمی را اشغال می کند.سنگ زنی عمودی خود دارای یک متمرکز کننده پودر است و نیازی به متمرکز کننده پودر اضافی و تجهیزات بالابر ندارد و در نتیجه تجهیزات سیستم کمتری دارد.این سیستم دارای نقاط عیب کمی، عملکرد راحت و طرح فرآیند انعطاف پذیر است.فرآیند ساده است، چیدمان فشرده است و می توان آن را در فضای باز مرتب کرد.مساحت ساختمان حدود 70 درصد سیستم آسیاب گلوله ای و فضای ساختمان حدود 50-60 درصد سیستم پودر آسیاب گلوله ای است.

1.2 مقایسه طرح های سیستم پودرسازی آسیاب گلوله ای و سیستم پودرسازی آسیاب عمودی

سیستم پودر آسیاب عمودی نوع HVM مورد استفاده در یک نیروگاه سوخت فسیلی با سیستم پودر آسیاب گلوله ای اصلی کارخانه مقایسه می شود.

جدول 1: مقایسه طرح های سیستم تهیه پودر سنگ آهک

از جدول 1 می توان دریافت که استفاده از سیستم آسیاب گلوله ای تقریباً 10٪ بیشتر از استفاده از سیستم فرز عمودی سرمایه گذاری می کند.با این حال، تمام شاخص های فنی و اقتصادی پایین تر از سیستم پودر آسیاب عمودی است.به خصوص برای مصرف برق در واحد محصول، سیستم فرز عمودی 30٪ تا 40٪ کمتر از سیستم فرز توپی است.مشاهده می شود که سیستم پودر آسیاب عمودی از نظر شاخص های فنی و اقتصادی بسیار برتر از سیستم پودر آسیاب گلوله ای است.از نظر سایر شاخص های فنی، سیستم پودر آسیاب عمودی نیز بسیار پیشرفته تر است.

3- تجزیه و تحلیل نتیجه گیری

از طریق مقایسه جامع بین سیستم آسیاب گلوله ای و سیستم فرز عمودی، می توان دریافت که مزایای سیستم آسیاب عمودی نسبت به سیستم آسیاب گلوله ای عبارتند از:

(1) کاهش قابل توجه هزینه های سرمایه گذاری تولید

سیستم پودر آسیاب عمودی دارای جریان فرآیند ساده، طرح فشرده و ردپای کوچک است.خود آسیاب عمودی با یک متمرکز کننده پودر عرضه می شود، بدون نیاز به متمرکز کننده پودر اضافی و تجهیزات بالابر.گرد و غبار حاوی گاز از آسیاب را می توان مستقیماً توسط یک جمع کننده گرد و غبار کیسه ای با غلظت بالا جمع آوری کرد، بنابراین فرآیند ساده است، چیدمان فشرده است و می توان آن را در فضای باز مرتب کرد.مساحت ساختمان حدود 70 درصد سیستم آسیاب گلوله ای است و فضای ساختمان حدود 50-60 درصد سیستم آسیاب گلوله ای است.

(2) راندمان تولید بالا، حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست

آسیاب عمودی از اصل سنگ زنی لایه مواد بستر برای آسیاب کردن مواد با مصرف انرژی کم استفاده می کند.مصرف برق سیستم پودرسازی 30 تا 40 درصد کمتر از سیستم پودرسازی آسیاب گلوله ای است.علاوه بر این، با افزایش رطوبت مواد خام، اثر صرفه جویی در انرژی آشکارتر است و پدیده ای از چسباندن توپ وجود ندارد.آسیاب عمودی صدای ضربه فلزی برخورد توپ های فولادی با یکدیگر یا برخورد با صفحه آستر در آسیاب گلوله ای را ندارد، بنابراین نویز کم است که 20-25 دسی بل کمتر از آسیاب گلوله ای است.علاوه بر این، آسیاب عمودی یک سیستم کامل بسته را اتخاذ می کند و سیستم تحت فشار منفی کار می کند، بنابراین گرد و غبار وجود ندارد و محیط تمیز است.

(3) بهره برداری و نگهداری آسان، تعمیر و نگهداری راحت

آسیاب عمودی مجهز به سیستم کنترل خودکار است که می تواند به کنترل از راه دور دست یابد و کار با آن آسان است.با تعمیر سیلندر روغن و چرخاندن بازوی راکر، تعویض آستین غلتکی و صفحه آستر راحت و سریع است و از دست دادن زمان از کار افتادگی شرکت را کاهش می دهد.با توجه به این واقعیت که اجزای اصلی سنگ زنی از مواد مقاوم در برابر سایش ساخته شده اند، سایش به سرعت آسیاب گلوله ای نیست.تعویض مکرر بدنه سنگ زنی حتی در صورت نیاز به تعمیر و نگهداری اجزای سنگ زنی برای مدت زمان کوتاهی امکان پذیر است.

(4) کیفیت محصول پایدار و تشخیص آسان

ترکیب شیمیایی محصول پایدار است و توزیع اندازه ذرات یکنواخت است که برای عملکرد محصول بعدی مفید است.این ماده در آسیاب عمودی فقط 2-3 دقیقه باقی می ماند در حالی که در آسیاب گلوله ای 15-20 دقیقه طول می کشد.بنابراین ترکیب شیمیایی و ظرافت محصولات آسیاب عمودی را می توان به سرعت اندازه گیری و اصلاح کرد.

(5) بدنه سنگ زنی دارای سایش کم، میزان استفاده بالا و سایش کم است

بدنه سنگ زنی دارای سایش کم و میزان استفاده بالا است.به دلیل عدم تماس مستقیم فلز بین غلتک سنگ زنی و دیسک سنگ زنی در حین کار آسیاب عمودی، سایش کم است و مصرف فلز در واحد محصول به طور کلی 5-10 گرم در تن است.عمر مفید قطعات مقاوم در برابر سایش حدود 10000 ساعت است.

(6) ظرفیت خشک کردن بالا

آسیاب های عمودی از هوای گرم برای انتقال مواد استفاده می کنند.هنگام آسیاب کردن مواد با رطوبت بالا، دمای هوای ورودی را می توان کنترل کرد تا اطمینان حاصل شود که محصول رطوبت نهایی مورد نیاز را برآورده می کند.در آسیاب عمودی می توان موادی با رطوبت تا 20 درصد را خشک کرد.

(7) سر و صدای کم، گرد و غبار کمتر و محیط عملیاتی تمیز

در عملکرد آسیاب عمودی، غلتک آسیاب و دیسک آسیاب مستقیماً با یکدیگر تماس ندارند و صدای ضربه فلزی از برخورد توپ های فولادی با یکدیگر یا برخورد با صفحه آستر در آسیاب گلوله وجود ندارد.بنابراین، صدا کم است، که 20-25 دسی بل کمتر از یک آسیاب گلوله ای است.علاوه بر این، آسیاب عمودی یک سیستم کاملا مهر و موم شده را اتخاذ می کند که تحت فشار منفی، بدون گرد و غبار عمل می کند و محیط تمیز است.