WPŁYW CECH GEOMETRYCZNYCH BIEŻNI MIAŻDŻĄCEJ NA WYDAJNOŚĆ MŁYNA PIERŚCIENIOWO-KULOWEGO

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: ENERGETYKA z. 126

1995 N r kol. 1281

Tadeusz CHM IELNIAK Józef CZEPIEL

- WYNIKI BADAŃ EKSPERYMENTALNYCH

S tr e sz c z e n ie . W pracy przedstaw iono wyniki eksperym entalnych b a d ań wpływu w ybranych cech geometrycznych układu mielącego m ły

n a pierścieniowo-kulowego n a jego wydajność, jednostkow e zużycie energii n a przem iał, opory przepływu przez młyn i inne wyniki pracy.

E k sperym ent został przeprowadzony n a instalacji badawczej In sty tu tu M aszyn i U rządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej wyposażonej w m łyn średniobieżny o skali półtechnicznej (młyn ten je s t geometrycz

nie podobnym modelem m łyna M KM -33 w skali 1:7,5). W szerokim zakresie zbadano wpływ zewnętrznego k ą ta opasania kul, a w węzszym - wpływ nacisku ku l m iażdżących n a w arstw ę m ieliwa - n a wyniki pracy m łyna.

THE INFLUENC E OF THE GEOMETRICAL FEATURES OF

GRINDING SYSTEM ON THE LOADING OF THE RING-BALL MILL - EXPERIMENTAL RESULTS

S u m m ary. The paper p resen ts resu lts of experim ental studies of th e influence of some geometric featu res of th e pulverizing system of a ring and ball m ill on its efficiency, energy consumption, resistance of flow inside th e m ill and other mil preform ance. The experim ent was p er

form ed on a te s t sta n d equipped w ith a m edium speed sem i-industrial m ill in th e In stitu te of Power M achinery of the Silesian Technical U niversity (the mill is a geom etrically sim ilar model of th e MKM-33 m ill in th e scale of 1 : 7.5). The influence of th e angle of contact of the balls (in broader range) and of th e p ressu re exterted by the grinding balls (in narro w er range) on mill perform ance was studied.

(2)

134 Tadeusz Chmielniak, Józef Czepiel

D E R EIN FLU ß DER K ONSTRUK TIONSEIG ENSCH AFTEN DES

MAHLSYSTEMS AUF DIE LEISTUNGSFÄHIGKEIT DER

RING-KUGELM ÜLE - ER G E BN ISSE D E R EXPERIMENTALEN FO RSC H U NG EN

Z u sa m m en fa ssu n g . In dieser B ehandlung sind Ergebnisse ex

p erim en taler U n tersuchungen des Einflusses einer Ausw ahl geometri

scher M erkm ale der v erm ahlenden E lem ente der Ring-Kugelmühle a u f die Leistung, E n ergieverbrauch pro Vermahlungseinheit, W iderstand der D urchström ung durch die M ühle, sogleich andere auf

gezeichnet worden. Diese V ersuche w urden an einer Prüfanlage des In stitu ts für Energom aschinen u n d - anlagen der Schlesischen Technis

chen U niv ersität durchgeführt, die m it einer M ittellaufm ühle in halbtechnischer Sk ala a u sg e sta tte t w ar (diese M ühle ist ein geom etrisch ähnliches Modell der M ühle M KM -33 im M aßstab 1: 7.5).

In einem w eiten U m fang w urde der Einfluß des äußeren Umfas

sungsw inkels der Kugeln a u f die L eistu n g sp aram eter der Mühle ü berprüft, dagegen in einem engeren U m fang der Einfluß des Drucks der quetschenden Kugeln a u f die M ahlgutschicht.

1. W STĘP

M łyny pierścieniow o-kulow e są podstawowym rodzajem młynów stosowa

nych w krajowej energetyce do przem iału węgla kam iennego. Są one ważnym elem entem bloku energetycznego, w dużym stopniu decydującym o ekonomice procesu spalan ia węgla w kotle, zużyciu energii n a potrzeby w łasne, a także wpływającym n a wielkość emisji do atm osfery s-zkodliwych związków - głów

nie tlenków azotu. Tlenki azotu NOx n ależą obok dw utlenku siarki do tych związków nieorganicznych powstałych w procesie spalania, które m ają zasad

niczy negatyw ny wpływ n a środowisko człowieka. Pow stały w czasie spalania paliw tlenek azotu NO w pow ietrzu atm osferycznym ulega reakcjom chemicz

nym, powodując w rezultacie pow staw anie tzw. fotochemicznego smogu, kw aśnych deszczy, powiększonej koncentracji w strefie przyziemnej. Tlenki azotu oddziałują negatyw nie n a św iat roślinny - powodując głównie niszcze

nie lasów iglastych, oraz n a organizm y żywe - wpływając szkodliwie na zdrowie ludzi i zw ierząt. N a ilość wytworzonych w procesie spalan ia tlenków azotu istotny wpływ m a gran u lacja pyłu węglowego. Drobny przem iał dwoja

ko oddziałuje n a ograniczone tw orzenie się NOx:

a) pośrednio, przez zwiększenie szybkości spalania pyłu, pozwalając n a spa

lanie z niedom iarem pow ietrza w strefie intensyw nego spalania;

b) bezpośrednio - przy spalaniu odpowiednio miałkiego pyłu z niedomiarem pow ietrza następuje redukcja ju ż wytworzonego NOx.

Polepszenie jakości przem iału węgla w m łynach pierścieniowo-kulowych m ożna uzyskać poprzez obniżenie w entylacji m łyna i zm iany w klasycznym

(3)

Wpływ cech geometrycznych bieżni miażdżącej. 135

odsiewaczu odśrodkowym bądź przez zastosow anie odsiewacza wirującego.

Polepszeniu jakości pyłu produkowanego przez m łyn towarzyszyć będzie obni

żenie m aksym alnej wydajności m łyna, w ynikające z ograniczenia zdolności przemiałowej jego u k ład u mielącego. Aby utrzym ać moc bloku energetycznego na nie zm ienionym poziomie, należy zapewnić właściwą wydajność młynów.

Oczywistym rozw iązaniem byłaby w ym iana istniejących w elektrow ni mły

nów n a jed n o stk i większe. Pomijając mogące w ystąpić ograniczenia lokaliza

cyjne, zasadniczą w adą takiego rozw iązania będą wysokie koszty. Powstaje więc potrzeba poszukiw ania sposobów intensyfikacji procesu przem iału w układzie mielącym. N ajbardziej w iarygodne wyniki można by uzyskać prow a

dząc odpowiednie b ad an ia n a obiekcie rzeczywistym. Wiążą się jed n a k z tym wysokie n ak ład y oraz ograniczenia n a tu ry techniczno-organizacyjnej. Le

pszym, ja k się wydaje, rozw iązaniem je s t przeprowadzenie ich n a obiekcie doświadczalnym o mniejszej skali i dopiero potem zweryfikowanie (w sposób już ukierunkow any) w skali pełnej.

Głównym celem przedstaw ionych tu badań było poszukiwanie sposobów zintensyfikow ania procesu m ielenia w m łynach średniobieżnych poprzez zm iany cech geometrycznych bieżni m iażdżącej. Szczegółową charakterystykę zastosowanych układów mielących oraz podstawowe założenia do bad ań za

mieszczono w p. 2.3.

2. STANOWISKO DOŚWIADCZALNE 2.1. O pis sta n o w isk a

Ogólny schem at stanow iska pomiarowego przedstawiono n a rys. 1. Odpo

wiednio przygotowany węgiel (nadaw a do m łyna) je s t transportow any wóz

kiem sam ojezdnym do zasobnika 5, skąd za pomocą podajnika ślimakowego 6 podaw any je s t przez ru rę zsypową do u k ład u mielącego m łyna 1. Wydajność podajnika m ożna regulować w sposób ciągły za pomocą bezstopniowej prze

kładni pasowej napędzanej silnikiem 7. Czynnikiem su sząco-transportują- cym (zwanym dalej czynnikiem w entylującym ) w instalacji są rozcieńczone spaliny, uzyskiw ane w wytwornicy spalin 3. Pow ietrze potrzebne do spalania gazu ziemnego oraz regulacji stru m ien ia i tem p eratu ry czynnika w entylujące

go m łyn je s t tłoczone przez dm uchaw ę 2 przez zawory regulacyjne powietrza pierw otnegol5 i wtórnego 16 oraz gazu 14. S trum ień i tem p e ra tu ra czynnika wentylującego przed m łynem u sta la n a je s t niezależnie od siebie poprzez zm ianę ilości spalanego gazu i ilości pow ietrza zimnego. Pom iar strum ieni czynnika gazowego odbywa się za pomocą kryz ISA. M ieszanina pyłowo—po

w ietrzna odprowadzana je s t z m łyna rurociągiem do odpylacza cyklonowe

go 10. Drobne frakcje pyłu unoszone z odpylacza są wychwytywane w baterii filtrów workowych 13. Pył odseparow any w odpylaczu cyklonowym może być

(4)

Rys. 1. Schem at stanow iska doświadczalnego Fig. 1. D iagram of th e te s t sta n d

kierow any za pomocą klapy 11 do zbiornika pyłu 12 lub do naczynia do poboru próbek pyłu 20. K onstrukcja m łyna doświadczalnego 1 je s t w zasadniczych rozw iązaniach ta k a sam a, ja k kon stru k cja m łyna przemysłowego. W bada

niach użyto 10-kulowego u k ład u mielącego (jest on geometrycznie podobnym modelem u k ład u mielącego m łyna M KM -33, wykonanym w skali 1 : 7,5).

Pierścień m iażdżący je s t napędzany silnikiem elektrycznym asynchronicz

nym za pośrednictw em przekładni pasowej oraz przekładni zębatej stożkowej.

Przełożenie przekładni pasowej m ożna stopniować przez zm ianę kół paso

wych. N acisk n a górny pierścień u k ład u mielącego w yw ierany je s t przez trzy zespoły dociskowe sprężynowo-dźwigniowe, k tó re um ożliw iają regulację naci

sku w szerokim zakresie. Grubość m ieliw a pod kulam i uk ładu mielącego m ierzy się za pomocą zespołu czujników zegarowych 22. J e s t to wielkość pomocnicza, przy d atn a do in terp retacji zjaw isk fizycznych zachodzących w młynie.

(5)

2.2. S p o só b w y k o n y w a n ia p o m ia ró w

Rozruch instalacji ze sta n u zimnego prowadzi się przy małej mocy cieplnej palnika do m om entu u stalen ia się te m p e ra tu ry za młynem n a poziomie ok. 120°C, po czym załączany je s t podajnik węgla i ustaw iana planow ana wydajność (ustaw ia się w ruchu żąd an ą prędkość obrotową ślim aka podajni

ka). W prow adzenie węgla do m łyna powoduje nag łą zmianę szeregu wielkości charakteryzujących proces. Dlatego też w sposób ciągły należy korygować strum ień i tem p e ra tu rę czynnika wentylującego przed młynem, ta k by tem pe

ra tu ra m ieszanki pyłowo-powietrznej za m łynem ustaliła się n a poziomie ok. 120°C, a w artość stru m ienia m asy czynnika wentylującego była równa w artości założonej dla danego pom iaru. Po uzyskaniu pow tarzalności wyni

ków pom iaru stru m ien ia pyłu, u sta le n iu się tem p eratu r oraz spadków ciśnień w m łynie i rurociągu pyłowym, pobierane są kilkukilogramowe próby pyłu do określenia przybliżonej wydajności m łyna, składu ziarnowego i wilgoci pyłu.

Po pobraniu prób obniża się w entylację do kolejnego założonego poziomu i analogicznie - po uzyskaniu sta n u ustalonego - pobiera się próby pyłu do analizy. Poziomy stru m ien ia czynnika wentylującego obniża się skokowo aż do wyraźnego w zrostu oporów przepływu przez młyn.

2.3. Z a ło ż e n ia do b ad ań

Do b a d ań wpływu zewnętrznego k ą ta opasania kul na wyniki pracy m łyna użyto pięciu układów mielących dziesięciokulowych (zk = 10) o średnicy kul dk = 100 mm. Różnice między nim i polegały n a tym, że ich pierścienie m iaż

dżące m iały zróżnicowaną wartość zewnętrznego k ą ta opasania k ul — a 2, (przy stałej w każdym przypadku w artości wew nętrznego k ą ta opasania k ul - 45°) — rys. 2. Trzy spośród nich wytoczono z pełnej płyty (rys. 2a, b, d), natom iast w dwóch przypadkach zastosow ane zostały nadstaw ki spiętrzające (rys. 2c, e).

Zastosowano sta łą w każdym przypadku prędkość obrotową u kładu m ielą

cego co = 10,5 l/s oraz 3 poziomy nacisku n a powierzchnię m iażdżenia: S = 10, 15, 18 kN. Jednostkow y nacisk n a powierzchnię m iażdżenia sk zdefiniowany jest wzorem [2]:

gdzie:

zk — liczba kul, dk - średnica kul,

S — całkowity nacisk kul n a w arstw ę mieliwa.

(6)

e)

Rys. 2. G eom etria bieżni badanych pierścieni miażdżących Fig. 2. G eom etry of th e racew ays of th e grinding rings

(7)

Wpływ cech geometrycznych bieżni miażdżącej. 139

M ateriał m ielony (nadawę) stanow iła k lasa ziarnowa 0 - 7,5 mm węgla z kopalni „Bielszowice”, odsiana n a w strząsarce mechanicznej przez sito o ocz

kach okrągłych 7,5 mm. Szczegółową ch arak terystyk ę użytego węgla zam iesz

czono w [6]. Podatność przem iałow a wyznaczona według m etody H ardgrove’a - G rH = 55°. Łopatki regulacyjne odsiewacza były ustawione promieniowo.

Szerokość szczeliny dla przepływu czynnika unoszącego mieliwo spod kul (pomiędzy pierścieniem przelotowym a pierścieniem miażdżącym) wynosiła 3,5 mm.

2.4. G łó w n e w ie lk o ś c i m ie r zo n e

■ S tr u m ie ń w ę g la su r o w e g o B j est zgrubnie określany przez pom iar pręd

kości obrotowej ślim aka podajnika i jego charakterystyki. Dokładny po

m ia r stru m ien ia węgla odbywa się pośrednio przez: zważenie całej m asy pyłu odseparowanego w odsiewaczu cyklonowym i filtrach tkaninow ych (Mp), zm ierzenie czasu pracy podajnika węgla (x), określenie zawartości wilgoci całkowitej w węglu surowym (Wt) i w pyle (Wp) [%], a n astępnie wyliczenie stru m ien ia węgla surowego (wydajność młyna) z wzoru:

Mp(100 - W p) T(^{1 0 0}- w t)

■ S tr u m ie ń c z y n n ik a su sz ą c o -tr a n sp o r tu ją c e g o (wentylującego młyn) przed m łynem (V) je s t mierzony za pomocą kryzy ISA z pom iarem przytar- czowym i m ikrom anom etru Recknagla.

■ T e m p e r a tu r y c z y n n ik a p rzed m ły n em (tx) i z a m ły n em (t2) są m ie

rzone za pomocą laboratoryjnych term om etrów cieczowych. Niezależnie od tego m ierzy się i rejestru je autom atycznie tem p eratu ry w ok. dziesięciu charakterystycznych p u n k tach instalacji za pomocą czujników term oele

ktrycznych N i-N iC r i rejestrato ra.

■ C iś n ie n ia i sp a d k i c iś n ie ń m ierzy się za pomocą m anom etrów U -rurko- wych.

■ E n e r g ię e le k tr y c z n ą z u ż y w a n ą p rzez s iln ik n a p ęd o w y m ły n a (E) w określonym przedziale czasu m ierzy się trójfazowym licznikiem energii o stałej 120 obr/kW h przez zliczanie obrotów tarczy licznika w czasie m ierzo

nym stoperem . Dodatkowo m ierzy się moc czynną silnika przy użyciu w atom ierza o działce elem entarnej 0,12 kW.

■ G ru b ość w a r s tw y m ie liw a p o d k u la m i (f^) je s t m ierzona pośrednio na dźw igniach zespołów dociskowych za pomocą czujników zegarowych o ele

m entarn ej działce 0,01 mm.

■ W ła śc iw o śc i fiz y c z n e w ę g la i p y łu oceniane są przez:

— określenie pozostałości sitowych: Ro,o⁹> Ro,i²> (Ro.is)* Ro,²> Ro,⁵> Rn R², R⁵ w węglu,

(8)

- określenie pozostałości sitowych: R0jo9> R(U2> (Ro.is), Ro,2> w pyle, - określenie zaw artości wilgoci przem ijającej i higroskopijnej węgla (Wex,

Wh),

- określenie zaw artości wilgoci całkowitej pyłu (Wp),

- oznaczenie podatności przem iałowej węgla m etodą H ardgrove’a.

3. WYNIKI POMIARÓW I ICH ANALIZA

Głównym celem b ad ań [6] było ek sperym entalne określenie wpływu zewnę

trznego k ą ta opasania kul a 2 (w m niejszym zakresie także wpływu sumarycz

nego nacisku kul S n a m ieloną w arstw ę) n a n astępujące wyniki pracy młyna doświadczalnego:

- wydajność m aksym alną B [g/s] dla założonej jakości pyłu ocenianej pozo

stałością sitową Ro,o9 [%],

- jednostkow e zużycie energii n a przem iał e [J/kg], - spadek ciśnienia w m łynie Ap [Pa].

Dodatkowo m ierzone były i analizow ane wielkości pomocnicze, służące głównie do in terp retacji zjaw isk zachodzących w młynie. Były to:

- grubość w arstw y m ieliwa pod kulam i m iażdżącym i [mm],

- spadek ciśnienia wynikły z obecności fazy stałej w komorze m ielenia Apw [Pa] i inne.

O pracow ana w Instytucie m etodyka ok reślan ia m aksym alnej wydajności m łyna je s t szczegółowo opisana m iędzy innym i w [2, 5]. W skrócie metodyka ta polega n a wyznaczeniu w pierwszym k rok u tzw. ch arak tery sty k wentyla

cyjnych m łyna. Są to zależności charakteryzujących pracę m łyna wielkości (np. pozostałość sitow a R0 09 dla pyłu, opory przepływ u przez młyn, zużycie energii n a przem iał, grubość w arstw y m ieliw a itd.) od masowego strumienia czynnika wentylującego m łyn V, przy stałym stru m ien iu B mielonego węgla.

Przebieg ch arak terystyki R0 0 9 = f(V), mającej kluczowe znaczenie dla oceny wydajności m łyna) je s t podobny dla różnych param etrów pracy, to znaczy zawsze obserwuje się popraw ę jakości pyłu (obniżanie się w artości R00 9) wraz z obniżaniem wentylacji V [2, 5]. Przy pewnej jed n a k w artości strumienia w entylującego zależność ta osiąga m inim um i dalsze obniżanie wentylacji prowadzi do nagłego pogorszenia się jakości pyłu spowodowanego tzw. zasy

paniem m łyna. Podobny przebieg m a ch ara k te ry sty k a Ap = f(v). M inim a obu

krzywych są nieznacznie przesu n ięte względem siebie (występują przy nie

znacznie różnych w artościach V). W ten sam sposób wykonuje się charaktery

styki wentylacyjne dla innych stru m ien i w ęgla B. Służą one za podstawę do

zbudow ania tzw. ch arak tery sty k uniw ersalnych [2, 5], tj. zależności jakości przem iału, spadku ciśnienia w m łynie, jednostkowego zużycia energii i in. od

wydajności m łyna (strum ien ia węgla B). Przyjęto, że poszczególne charaktery

styki uniw ersalne buduje się z w artości odczytanych z odpowiednich krzy-

(9)

Wpływ cech geometrycznych bieżni miażdżącej. 141

wych w entylacyjnych w m iejscach w ystępow ania minimów spadków ciśnienia w m łynie. Aby z kolei móc ocenić wpływ np. zewnętrznego k ą ta opasania kul na wydajność m łyna i pozostałe wyniki jego pracy, należy przyjąć kryterium do porów nań. Jako tak ie kryteriu m przyjęto tu stałą jakość produkowanego przez m łyn pyłu, charakteryzow aną przez pozostałość sitow ą Ro,o9- W tym celu n a ry su n k u zestawieniom ch arak tery sty k uniwersalnych, sporządzonych według wyżej opisanych zasad, dla różnych kątów opasania k ul prowadzi się p ro stą poziomą odpowiadającą przyjętej do porównań w artości pozostałości sitowej. Rzutując w artości odciętych odpowiadających punktom przecięcia się prostej z poszczególnymi charaktery sty kam i RfJ o⁹ = f(B) n a odpowiednie krzy

we m ożna z odczytanych rzędnych zbudować końcowy wykres B =

f(<X2)R006 = ^ideminne, ja k np. e = f(a2)Roo6 = idem. W podobny sposób tworzy się zależność B = f(sk)Roo6 = idem i pozostałe. Jednostkowe zużycie energii n a prze

m iał i wentylację je s t ważnym kryterium porównawczym efektywności proce

su przygotow ania pyłu w danej konstrukcji młyna. W badaniach określano bezpośrednio tylko zużycie energii n a przem iał e [J/g], które je s t tu zdefinio

w ane zależnością:

E - E 0 N - N 0

gdzie:

E, E 0 - zużycie energii przez silnik w czasie pracy m łyna odpowiednio z ob

ciążeniem B i przy biegu jałowym,

N, N 0 - moc czynna pobierana przez silnik w czasie pracy m łyna odpowied

nio z obciążeniem B i przy biegu jałowym, x - analizow any przedział czasu.

Zużycie energii n a wentylację nie je s t wyliczane, ale za jego m iarę względną uznaje się zm ierzony spadek ciśnienia w m łynie Ap.

3.1. C h a ra k te r y sty k i p ra cy m łyn a

N a ry su nk u 3 pokazano przykładowe charakterystyk i wentylacyjne dla jednej z serii pomiarowych (z ogólnej liczby 21 analizow anych w [6] serii pomiarowych).

W pływ z e w n ę tr z n e g o k ą ta o p a sa n ia na w y n ik i p r a c y m ły n a [6]

W yniki badań 10-kulowego u k ład u mielącego przy prędkości kątowej w = 10,5 l/s , m aksym alnym nacisku S = 18,3 kN i jakości przem iału ch arak tery zowanej pozostałością sitow ą R0i09 = 18% w funkcji zewnętrznego k ą ta opasa

nia kul oc2 (przy a ! = 450) ilu stru je rys. 4. Analizując przedstaw ione tu ch ara

ktery sty ki m ożna zauważyć, że ze w zrostem k ą ta o pasania oc2 w zrasta rów-

(10)

142 Tadeusz Chmielniak, Józef Czepiel

35

30 -

25 -

20 -

15 -

10 -

0 ---

90 100 110 120 130 140 150

v [g/s]

Rys. 3. Przykładow e ch a rak te ry sty k i w entylacyjne Fig. 3. Sam ple v en tilatio n characteristics

nież graniczna (m aksym alna) wydajność m łyna. J e s t to zjawisko korzystne.

E fekt w zrostu, ja k się wydaje, je s t tu spowodowany głównie pogrubianiem się zalegającej w zagłębieniu bieżni w arstw y m ieliwa. W m niejszym stopniu na efektywność m ielenia oddziałuje długość zew nętrznego łuku opasania. Tezę tę potw ierdzają pom iary układów asym etrycznych o k ą ta c h zew nętrznych oc2 = 68° (powstałego n a bazie pierścienia sym etrycznego 45/45° przez zastosowanie n ad staw k i spiętrzającej) i a 2 = 75° (bez takiej nadstaw ki). W ydłużenie łuku m iażdżenia nie spowodowało tu istotnej zm iany wydajności, n ato m iast istotny je s t jej przyrost m iędzy oc2 = 45 i 68°. In teresu jąca je s t też przy tej okazji wielkość zaobserwowanych obszarów intensyw nego w ycierania bieżni przez mieliwo - rys. 6. In n ą isto tn ą inform acją, której do starczaają nam omawiane bad ania, je s t wzrostow a (ze w zrostem oe2) tendencja zarówno oporów młyna, ja k i jednostkowego zużycia energii n a przem iał. N ależy przy tym jednak zauważyć, że jednostkow y opór m łyna (odniesiony do wydajności) je s t d la a 2 = 90° n aw et trochę niższy niż dla a 2 = 45°. Inaczej przedstaw ia się sprawa jednostkowego zużycia energii n a przem iał. Mimo że w każdym przypadku pyl cechuje się ta k ą sam ą pozostałością sitow ą ^{( R}^q^.^{o o}⁼18%), to jednostkowe zużycie energii rośnie. J e s t to zjawisko niekorzystne. Prawdopodobną przy

czyną tego je s t w zrastająca w raz z k ątem krotność m ielenia ziarn (innymi słowy z iarn a dostatecznie rozdrobnione są niepotrzebnie poddaw ane dlasze- m u rozdrabnianiu w skutek pogorszonych w arunków opróżniania bieżni).

(11)

Rys. 4. Zależność wyników pracy m łyna od zewnętrznego k ą ta opasania k ul ot2 przy:

dk = 100 mm; Zk = 10; a i = 45°, 03 = 10,5 l/s; S = 18,3 kN

Fig. 4. Mili perform ance vs. exterior angle of constant of th e balls _0,2 w hen dk = 100 mm; zk = 10; a i = 45°, co = 10,5 l/s; S = 1.3 kN

W pływ n a c isk u k u l n a w a r stw ę m ie liw a n a w y n ik i p r a c y m ły n a W najszerszym zakresie te b adania przeprowadzone zostały dla sym etrycz

nego pierścienia miażdżącego (a! = a 2 = 45°). Zastosowano tu trzy poziomy całkowitego nacisku k ul n a m ieloną w arstw ę: S = 9,5; 15; 18,3 kN. Nacisk najm niejszy odpowiada naciskom średnim stosowanym w praktyce przem y

słowej (obliczony wg form uły (1)). Najważniejsze wyniki badań ilu struje rys. 5.

Stwierdzono znaczący w zrost granicznej wydajności układu mielącego (mły

na) ze wzrostem nacisku S w zbadanym (relatyw nie szerokim) zakresie.

W ystępuje jed n a k przy tym także w zrost całkowitego oporu m łyna Ap i wzrost jednostkowego zużycia energii n a przem iał e (jednostkowy opór m łyna, tj.

odniesiony do wydajności, jed n a k korzystnie spada). W zrost jednostkowego zużycia energii n a przem iał, ja k się przypuszcza, je s t spowodowany - podob-

(12)

Rys. 5. Zależność wyników pracy m łyna od nacisk u S n a m ieloną w arstw ę Fig. 5. Mili perform ance vs. p ressu re S ex terted on th e ground m aterial

nie ja k w poprzednio analizow anym przypadku - niepotrzebnie nadmiernym rozdrabnianiem węgla w pojedynczym akcie m iażdżenia. Świadczą o tym także obserwowane tendencje zm ian liczby polidyspersji m40 pyłu, która m aleje od 1,44 (przy S = 9,5 kN) do 1,22 (pył staje się mniej jednorodny).

4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI

W arty ku le przedstaw iono najw ażniejsze w yniki eksperym entalnej weryfi

kacji dwóch prostych m etod zintensyfikow ania procesu przem iału w młynach średniobieżnych. Je d n a z nich polega n a zw iększeniu grubości miażdżonej pod

(13)

Rys. 6. Ślady intensyw nego w ycierania pierścienia miażdżącego dla różnych kątów opasa

n ia kuli: a) 012 = 45°; b) c(2 = 68°, c) 012 = 75°; d) 0C2 = 90°

Fig. 6. Traces of intensive w ear on th e grinding ring a t various angles of contact of th e balls when: a) ot2 = 45°; b) a2 = 68°, c) (X2 = 75°; d) a2 = 90°

kulam i w arstw y m ieliwa przez zastosowanie zwiększonego zewnętrznego k ą ta op asan ia kul. D ruga - n a zwiększeniu nacisku k ul n a m ieloną w arstw ę.

U zyskane wyniki eksperym entu przeprowadzonego n a instalacji z m łynem pierścieniow o-kulowym o skali półtechnicznej prow adzą do wniosków:

1) w raz ze wzrostem zewnętrznego k ą ta opasania kuli w zakresie od 45° do 90° (przy a Ł = 45° = idem):

— korzystnie rośnie graniczna wydajność m łyna B,

- rośnie całkowity graniczny opór m łyna Ap (jednak średni opór jedno

stkowy, tj. Ap/B, maleje, co je s t zjawiskiem korzystnym ),

- niekorzystnie rośnie jednostkowe zużycie n etto energii n a przem iał e,

— grubość w arstw y m ieliwa pod kulam i rośnie,

(14)

2) w raz ze wzrostem całkowitego n acisku k u l n a m ieloną w arstw ę mieliwa w zakresie S = 9,5 do S = 18,3 kN (przeciętnie stosow anem u w praktyce energetycznej naciskowi odpowiada tu nacisk S = 9,5 kN):

- korzystnie rośnie graniczna wydajność m łyna B (można przypuszczać, że c h a ra k te r tego w zrostu zależeć będzie od właściwości mielonego węgla),

- rośnie całkowity graniczny opór m łyna Ap (jednak średni opór jedno

stkowy, tj. Ap/B, istotnie m aleje, co je s t zjaw iskiem korzystnym), - niekorzystnie w zrasta jednostkow e zużycie n etto energii n a przemiał e, - m aleje grubość w arstw y m ieliwa pod kulam i,

3) otrzym ane rez u lta ty badań m ogą być w ykorzystane w praktyce młynowej jako w ażne inform acje w spierające decyzje projektowe i modernizacyjne oraz jako pomoc w in terpretacji zjaw isk w ystępujących w procesie mielenia węgla w m łynach energetycznych, co służyłoby dalszem u rozwojowi teorii młynów.

LITERATURA

[1] Czepiel J., Mroczek K.: B adania n a stanow isku doświadczalnym wpływu ch arak tery sty k i węgla n a wydajność m łyna i proces suszenia węgla w m łynie pierścieniowo—kulowym. Opracow anie In sty tu tu M aszyn i Urzą

dzeń Energetycznych Pol. Śl. (niepublikowane). Gliwice 1984.

[2] C hm ielniak T., Czepiel J., Mroczek K.: C harak tery styki określające wpływ prędkości kątowej n a wydajność m łyna. Opracowanie Instytutu M aszyn i U rządzeń Energetycznych Pol. Śl. (niepublikowane). Gliwice 1987.

[3] Czepiel J., Mroczek K.: B adania modelowe u kładu mielącego młyna pieścieniowo-kulowego. Część 1 i 2. Zeszyty Naukowe Pol. ŚL, seria E nergetyka, z. 104, Gliwice 1988.

[4] Czepiel J.: B adania właściwości fizycznych węgla kam iennego - dane wejściowe do m odelowania procesu przem iału. Zeszyty Naukowe Pol. ŚL, seria E nergetyka, z. 107, Gliwice 1990.

[5] Czepiel J.: Wpływ prędkości kątowej u k ładu mielącego n a wydajność m łyna pierścieniowo-kulowego. P raca doktorska. Gliwice 1990.

[6] C hm ielniak T., Czepiel J., M roczek K.: B ad ania wpływu cech geometry

cznych bieżni n a wydajność m łyna i zużycie energii. Sprawozdanie we

w nętrzne z badań, opracowane w ram ach projektu badawczego KBN n r 7 1061 91 01 pt. „Intensyfikacja procesu przem iału w m łynach śre- dniobieżnych” (niepublikowane). Gliwice 1992.

(15)

A b stract

One of th e necessary conditions for reducing nitrogen oxides emissions from coal combustion is th e im proved fuel fineness. In th e existing system s th is m ay be achieved for instance by m odernizing th e static sifter or by in stallin g a dynam ic sifter. W hile th e quality of th e d u st produced in th e mill is increased, th e m axim um grindability of th e grin ding system decreases and this, in some cases, n ecessitates th e lowering of th e power ra tin g of th e power u nit. T he in stallatio n of larg er m ills may solve th e problem , b u t a p a rt from the h ig h cost of such undertaking , it is not alw ays possible because of th e space requirem en ts. Ways m u st be then found to intensify th e grinding process in th e existing pulverizing system by m odernizing th e mill. This paper p resen ts th e resu lts of grinding intensification te s ts m ade by changing the exterior angle of contact of th e grinding balls an d th e p ressu re exterted on th e ground coal. The te sts were perform ed on an experim ental sem i-in d u strial in sta lla tio n w ith a grinding mill. The ring and ball grinding system of th e mill uses te n 100 mm - diam eter balls. The experim ent showed th a t th e increase of th e exterior angle of contact in th e 45 - 90° in terv als resu lts in the rise of th e lim iting efficiency of th e grinding system producing d u st w ith constant am ount of sieve residue R0 og- There is, however, an disadvantageous rise of power consum ption n ad a decrease in the polydispersion num ber of th e dust.

The application of high pressu re exterted by th e balls on th e ground coal layer increases th e lim iting efficiency of th e grinding system (when producing du st w ith co n stan t am ount of sieve residue Ro.og)- Flow resistence (per u n it of o utput) decreases - an advantageous phenom enon. However, the polydispersion num ber of th e d u st decreases an d th e power consum ption rises.