نحوه کاهش کیلووات ساعت در هر تن: اهرم های عملی صرفه جویی در انرژی در خطوط سنگ زنی

چرا کیلووات ساعت در هر تن معیار مناسبی برای پیگیری است؟

مجموع قبض های برق به شما می گوید که چقدر هزینه می کنید. مصرف انرژی خاص (SEC) - که بر حسب کیلووات ساعت در هر تن محصول نهایی اندازه‌گیری می‌شود - به شما می‌گوید چقدر کارآمد آن را خرج می‌کنید. تفاوت مهم است زیرا توان عملیاتی و ظرافت محصول به طور مداوم تغییر می کند. آسیاب با 900 کیلووات در حالی که 60 تن در ساعت را پردازش می کند با 15 کیلووات ساعت در تن کار می کند. همین آسیاب با سرعت 45 تن در ساعت اکنون 20 کیلووات ساعت در تن مصرف می کند. همان موتور، داستان بسیار متفاوت.

SEC به عنوان کل مصرف برق سیستم (نقاله های فن طبقه بندی کننده اصلی درایو) تقسیم بر تناژ خالص خروجی در ظرافت تعریف شده محاسبه می شود. برای آسیاب های آونگی نوع ریموند که مواد معدنی غیرفلزی را پردازش می کنند، SEC معمولی از 14 تا 28 کیلووات ساعت در تن بسته به سختی مواد، مش هدف و شرایط تجهیزات. شکاف بین یک خط به خوبی تنظیم شده و یک خط نادیده گرفته شده اغلب از 8 کیلووات ساعت در تن فراتر می رود - برای افزایش هزینه های عملیاتی تا صدها هزار دلار در سال در یک نیروگاه با اندازه متوسط ​​کافی است.

قبل از تعقیب ارتقاء تجهیزات، ایجاد یک پایه صادقانه سودمند است. هر زیرسیستم را به طور جداگانه اندازه گیری کنید، SEC را در برابر نرخ خوراک و ظرافت محصول به مدت دو تا چهار هفته ثبت کنید، و جایی که واقعاً ایستاده اید نقشه برداری کنید. اکثر کارخانه ها متوجه می شوند که بدترین ناکارآمدی آنها عملیاتی است، نه مکانیکی. این خط مبنا نیز پایه و اساس هر معناداری است اندازه سیستم سنگ زنی و تمرین برنامه ریزی انرژی .

جایی که انرژی در یک خط سنگ زنی از بین می رود

یک خط آسیاب کامل فقط آسیاب نیست. انرژی در هر مرحله جریان دارد - و نشت می کند. درک شکست اولین گام به سمت هدف قرار دادن اهرم های مناسب است.

در یک مدار آسیاب ریموند معمولی که کربنات کلسیم یا سنگ آهک را تا مش 200 تا 325 پردازش می کند، تقسیم توان تقریبی به این صورت است: درایو اصلی آسیاب تقریباً 50 تا 60 درصد از جذب کل سیستم را تشکیل می دهد. موتور طبقه‌بندی کننده و روتور مربوط به آن 5 تا 10 درصد سهم دارند. فن گردش اصلی 20-30٪ مصرف می کند. و سهم باقیمانده آسانسورهای سطلی، فیدرها و جمع آوری گرد و غبار را پوشش می دهد. بار فن اغلب دست کم گرفته می شود - و بدون دست زدن به خود آسیاب قابل اصلاح است.

انرژی از طریق چهار مکانیسم اصلی هدر می رود: بیش از حد آسیاب کردن (تولید ذرات ریزتر از حد نیاز)، گردش مجدد مواد از قبل ریز بازگشت از طریق آسیاب به دلیل طبقه بندی ضعیف، فن های دریچه گاز یا با سرعت ثابت دویدن در جریان هوای بیش از حد، و سطوح تماس فرسوده که کارایی انتقال نیروی سنگ زنی را کاهش می دهد. هر مکانیزم دارای یک اهرم خاص است. بخش های زیر یکی یکی به آنها می پردازد.

بر اساس تجزیه و تحلیل از ارزیابی آژانس بین المللی انرژی از مسیرهای بهره وری انرژی در صنایع سنگین تغییر از آسیاب های گلوله ای معمولی به رول های آسیاب پرفشار و آسیاب های غلتکی عمودی نشان دهنده یکی از تاثیرگذارترین مداخلات موجود است – اما بهینه سازی عملیاتی تجهیزات موجود می تواند بخش قابل توجهی از این پس انداز را قبل از سرمایه گذاری به دست آورد.

اهرم 1: آماده سازی خوراک و قبل از خرد کردن

رابطه شاخص کار پیوند نابخشودنی است: انرژی مورد نیاز برای مقیاس های کاهش اندازه با نسبت اندازه خوراک به اندازه محصول. تغذیه آسیاب ریموند با سنگ های 30 میلی متری زمانی که یک سنگ شکن فکی می تواند آن خوراک را ابتدا به 10 میلی متر برساند به این معنی است که آسیاب کاری را انجام می دهد که یک ماشین ارزان تر می توانست در بالادست انجام دهد. قبل از خرد کردن به اندازه خوراک توصیه شده - معمولاً کمتر از 15 میلی متر برای اکثر آسیاب های آونگی - به طور مستقیم بار آسیاب را کاهش می دهد و SEC را کاهش می دهد.

رطوبت نیز به همان اندازه حیاتی است. خوراک مرطوب یا چسبنده باعث می شود که مواد سطوح آسیاب را بپوشانند، نیروی تماس موثر را کاهش داده و باعث تجمعی می شود که طبقه بندی را شکست می دهد. برای موادی با رطوبت سطحی بالاتر از 3 تا 4 درصد، پیش خشک کردن یا استفاده از گاز داغ در مدار آسیاب، راندمان آسیاب را بازیابی می کند. مطالعات بر روی سیستم های آسیاب خام کاهش انرژی را در حدود نشان داده است 6-7٪ به سادگی با بهینه سازی رطوبت خوراک و اندازه ذرات ورودی - بدون هیچ تغییری در خود آسیاب.

ثبات نرخ خوراک به اندازه اندازه خوراک اهمیت دارد. تغذیه نامنظم - ترکیدن و به دنبال آن گرسنگی - آسیاب را مجبور می کند بین حالت های کم بار و بارگذاری بیش از حد در نوسان باشد که هر دو باعث افزایش SEC می شوند. یک فیدر با سرعت متغیر با یک سنسور سطح روی قیف خوراک، که نرخ تغذیه را در محدوده ± 5٪ از هدف نگه می دارد، یکی از کم هزینه ترین مداخلات موجود در هر خط سنگ زنی است.

اهرم 2: تنظیم طبقه بندی کننده و جداکننده

طبقه بندی کننده شیر کنترل مدار سنگ زنی است. اگر ذرات درشت را به محصول وارد کند، شکایات مشتریان را دریافت خواهید کرد. اگر ذرات ریز را دوباره به آسیاب بازگرداند، آنها را دوباره آسیاب می‌کنید و دو بار پرداخت می‌کنید. طبقه بندی ضعیف تنها بزرگترین منبع اتلاف انرژی قابل اجتناب در اکثر خطوط آسیاب است، با این حال به ندرت توجهی به خود کارخانه آسیاب می شود.

تشخیص کلیدی منحنی ترومپ (یا منحنی پارتیشن) است - نموداری از احتمال طبقه بندی در برابر اندازه ذرات. منحنی ترومپ تیز به معنای جدایی تقریباً کامل است. یک تخت به معنای دور زدن قابل توجه جریمه ها به آسیاب است. بهبود عملکرد جداکننده - از طریق تنظیم سرعت روتور، بازرسی تیغه، و متعادل کردن جریان هوا - برای ارائه مستند شده است. 6-10 کیلووات ساعت در تن صرفه جویی می شود در مدارهای آسیاب که جداکننده از نقطه طراحی خود خارج شده بود.

برای مدارهای آسیاب ریموند، سرعت روتور طبقه‌بندی کننده پارامتر تنظیم اولیه است. افزایش سرعت روتور ظرافت محصول را افزایش می‌دهد، اما بار چرخشی و جذب نیرو را نیز افزایش می‌دهد. بهینه کمترین سرعت روتوری است که هنوز با مشخصات محصول مطابقت دارد - نه سرعتی که بهترین محصول ممکن را تولید کند. اپراتورها اغلب طبقه‌بندی‌کننده‌ها را سریع‌تر از حد لازم به‌عنوان بافر کیفیت اجرا می‌کنند و هزینه انرژی غیرضروری را پرداخت می‌کنند. ممیزی ظرافت ساختاریافته در برابر مشخصات واقعی مشتری اغلب فضایی را برای کاهش سرعت طبقه‌بندی کننده به میزان 10 تا 20 درصد نشان می‌دهد، بدون اینکه تأثیری بر پذیرش محصول داشته باشد.

اهرم 3: بهینه سازی سیستم فن و کنترل VFD

قوانین فن بی‌رحمانه هستند: ترازوهای مصرف برق با مکعب سرعت فن. یک فن که با 90 درصد سرعت کامل کار می کند، تنها 73 درصد از قدرت تمام سرعت را مصرف می کند. یک پنکه با 80% کار می کند فقط 51% مصرف می کند. این اعداد توضیح می‌دهند که چرا درایوهای فرکانس متغیر (VFD) روی فن‌های گردش اصلی به طور مداوم در میان سریع‌ترین سرمایه‌گذاری‌های بازده در کارخانه‌های آسیاب قرار می‌گیرند.

اکثر خطوط سنگ زنی قدیمی از کنترل دمپر یا پره ورودی برای کاهش جریان هوا استفاده می کنند - روشی که با کارکردن فن با سرعت کامل و سپس محدود کردن مصنوعی خروجی، انرژی را هدر می دهد. جایگزینی کنترل دمپر با کنترل VFD روی فن اصلی آسیاب معمولاً مصرف انرژی فن را کاهش می دهد. 3-4 کیلووات ساعت در تن محصول ، با دوره بازپرداخت اغلب کمتر از 18 ماه. همین منطق در مورد فن های جداکننده و فن های جمع کننده گرد و غبار نیز صدق می کند که با هم می توانند 5 تا 8 درصد انرژی سیستم را تشکیل دهند.

فراتر از VFD ها، نشتی و انسداد کانال مستحق بازرسی منظم است. یک کانال برگشتی طبقه‌بندی کننده تا حدی مسدود شده، فن را مجبور می‌کند تا برای حفظ سرعت هوا سخت‌تر کار کند. یک مجرای مکش نشتی هوای کاذب را به داخل می کشد که ظرفیت حمل جریان هوای آسیاب را رقیق کرده و کارایی طبقه بندی را کاهش می دهد. هر دو مشکل در قدرت سنج موتور نامرئی هستند اما با افزایش SEC به وضوح نشان داده می شوند. راهنمای دقیق در مورد تطبیق مشخصات فن با الزامات مدار سنگ زنی در این منبع پوشش داده شده است انتخاب فن برای سیستم های سنگ زنی .

اهرم 4: مدیا سنگ زنی و مدیریت سایش غلتک/حلقه

با از دست دادن هندسه قطعات سایش، راندمان سنگ زنی بی صدا کاهش می یابد. غلطک ها و حلقه های آسیاب آسیاب ریموند نیرو را از طریق یک پروفایل تماس مشخص به مواد منتقل می کنند. با فرسودگی آن پروفیل، سطح تماس افزایش می‌یابد، فشار خاص کاهش می‌یابد، و آسیاب باید طولانی‌تر کار کند تا به همان اندازه کاهش یابد - مصرف انرژی در هر تن در این فرآیند. مطالعات بر روی مدارهای آسیاب گلوله ای نشان می دهد که بازگرداندن محیط های فرسوده به درجه بندی طراحی، انرژی در هر تن را کاهش می دهد. 3-8٪ ; همین اصل برای مجموعه های غلتکی/حلقه اعمال می شود.

مفهوم عملی این است که نظارت بر سایش باید با ردیابی انرژی مرتبط باشد، نه فقط به کیفیت محصول. افزایش تدریجی SEC بدون تغییر در مشخصات خوراک یا محصول، اغلب اولین سیگنال قابل اعتماد از سایش بیش از حد است - که هفته‌ها قبل از کاهش کیفیت محصول که معمولاً یک مداخله تعمیر و نگهداری را آغاز می‌کند، ظاهر می‌شود. ایجاد یک نمودار روند ساده SEC در کنار اندازه‌گیری‌های سایش هفتگی اجازه می‌دهد تا تعمیر و نگهداری به‌جای واکنش‌پذیری، برنامه‌ریزی شود.

انتخاب مواد برای قطعات سایش جایگزین نیز بر SEC طولانی مدت تأثیر می گذارد. غلتک‌ها و حلقه‌های آلیاژی با کروم بالا پروفایل خود را برای مدت طولانی‌تری نسبت به ریخته‌گری‌های استاندارد حفظ می‌کنند و فرکانس آسیاب‌های مجدد و جریمه انرژی را که بین فواصل نگهداری جمع می‌شود کاهش می‌دهند. مبادله بین اجزای اصلی و پس از فروش در این زمینه به تفصیل در مقاله پوشش داده شده است راهنمای تعویض غلتک سنگ زنی و سایش حلقه .

اهرم 5: کمک های سنگ زنی برای خطوط پودر خشک

کمک‌های سنگ‌زنی شیمیایی در آسیاب پایانی سیمان به خوبی تثبیت شده‌اند، اما کاربرد آن‌ها در فرآوری مواد معدنی غیرفلزی - کربنات کلسیم، باریت، تالک، کائولن- کمتر مورد بحث قرار می‌گیرد و اغلب کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. مکانیسم ساده است: با شکسته شدن ذرات، سطوح تازه در معرض بار الکترواستاتیکی بالایی را حمل می کنند که باعث می شود ذرات ریز مجدداً تجمع کنند و سطوح آسیاب را پوشش دهند و کارایی را کاهش دهند. کمک‌های سنگ‌زنی بر روی این سطوح جذب می‌شوند، بار را خنثی می‌کنند و ذرات را پراکنده نگه می‌دارند - باعث بهبود جریان‌پذیری، طبقه‌بندی تیز کردن و کاهش انرژی مورد نیاز برای رسیدن به ظرافت هدف می‌شوند.

نرخ دوز پایین است، معمولا 0.01-0.05٪ وزن خوراک، و منافع انرژی به مواد خاص است. برای مواد معدنی سخت آسیاب شده تا مش ریز، کاهش می یابد 2-5 کیلووات ساعت در تن SEC مستند شده اند. توزیع ظرافت محصول نیز سفت می شود، که می تواند به کاهش سرعت طبقه بندی کننده اجازه دهد (انرژی برش بیشتر) در حالی که هنوز مشخصات را برآورده می کند. نکته کلیدی آزمایش است: یک آزمایش آسیاب آزمایشگاهی با و بدون کمک کاندید، که هم مصرف انرژی و هم توزیع اندازه ذرات را اندازه‌گیری می‌کند، داده‌های مورد نیاز برای توجیه پذیرش در مقیاس کارخانه را فراهم می‌کند.

یکی از ملاحظات عملی برای مدارهای آسیاب ریموند: کمک های آسیاب باید با سیستم طبقه بندی هوا سازگار باشند. کمک هایی که به طور قابل توجهی جریان پذیری پودر را تغییر می دهند می توانند بر رفتار آیرودینامیکی ذرات در طبقه بندی کننده تأثیر بگذارند و نقاط برش را جابجا کنند. یک اجرای کنترل‌شده راه‌اندازی با نمونه‌برداری محصول در سرعت‌های طبقه‌بندی‌کننده چندگانه، قبل از قفل کردن نرخ‌های دوز توصیه می‌شود.

اهرم 6: کنترل فرآیند و پایداری نقطه عملیاتی

تغییرپذیری دشمن پنهان بهره وری انرژی است. آسیابی که با سرعت ثابت 18 کیلووات ساعت در تن کار می کند نسبت به آسیابی با میانگین 17 کیلووات ساعت در تن انرژی کمتری را در یک شیفت مصرف می کند. سفت کردن پایداری نقطه عملیاتی اغلب سریعترین راه برای کاهش معنی دار SEC بدون هیچ تغییر سخت افزاری است.

سیستم‌های کنترل فرآیند خودکار (APC) برای خطوط سنگ‌زنی با ایجاد تنظیمات کوچک پیوسته در نرخ تغذیه، سرعت طبقه‌بندی و موقعیت دمپر فن در پاسخ به اندازه‌گیری‌های بلادرنگ بار آسیاب (جریان موتور یا ارتعاش)، ظرافت محصول (پراش لیزر آنلاین یا استنتاج از فشار دیفرانسیل طبقه‌بندی‌کننده) و جریان هوای سیستم کار می‌کنند. اعتبارسنجی سه ماهه یک سیستم کنترل خودکار در یک مدار آسیاب SAG نشان داد که میانگین SEC از 9.29 کیلووات ساعت در تن تحت عملکرد دستی به کاهش یافته است. 8.75 کیلووات ساعت در تن تحت کنترل اتوماتیک - کاهش 5.8٪ در کل دوره، بدون تغییر سخت افزار.

برای نیروگاه‌هایی که برای سرمایه‌گذاری کامل APC آماده نیستند، یک مرحله میانی ساده‌تر ایجاد و اجرای یک پنجره عملیاتی تعریف‌شده است: محدوده هدف مستند شده برای نرخ تغذیه، سرعت طبقه‌بندی، جریان فن و فشار دیفرانسیل آسیاب، با ردیابی KPI در سطح تغییر در برابر آن اهداف. این به تنهایی - از طریق نظم و انضباط به جای اتوماسیون - معمولاً 2-4٪ از SEC را با حذف رانش مزمن عملیاتی بازیابی می کند.

توالی مهم است. بهینه‌سازی عملیاتی همیشه باید در اولویت باشد—نصب یک طبقه‌بندی‌کننده جدید در خطی که فن با سرعت ثابت کار می‌کند و نرخ تغذیه در هر شیفت 30 درصد نوسان می‌کند، فایده‌ای ندارد. ابتدا سودهای کم هزینه را بدست آورید، یک خط پایه پایدار ایجاد کنید و سپس ارزیابی کنید که شکاف باقیمانده کدام سرمایه گذاری را توجیه می کند.

برای کارخانه هایی که در نظر دارند که آیا پیکربندی آسیاب ریموند یا آسیاب غلتکی عمودی بهتر با اهداف انرژی و خروجی آنها مطابقت دارد، مقایسه دقیقی در این مقاله موجود است. راهنمای انرژی و هزینه خروجی آسیاب ریموند در مقابل آسیاب غلتکی عمودی . برای عملیاتی که قبلاً سیستم‌های سنگ‌زنی عمودی را اجرا می‌کنند و به دنبال تعیین کمیت مزیت هزینه چرخه عمر هستند، تجزیه و تحلیل از بهبود حاشیه سود از طریق کاهش هزینه های عملیاتی در آسیاب عمودی چارچوب مفیدی را ارائه می دهد. و برای کارخانه هایی که ارتقاء کامل تجهیزات را ارزیابی می کنند، آسیاب غلتکی حلقه عمودی هوشمند LYH996 نشان‌دهنده نسل فعلی فن‌آوری آسیاب کارآمد است - ترکیبی از طبقه‌بندی یکپارچه، کنترل فشار غلتکی هیدرولیک، و ردپای فشرده که هم SEC و هم بار کل فن سیستم را در مقایسه با پیکربندی‌های آسیاب آونگی معمولی کاهش می‌دهد.

کاهش کیلووات ساعت در هر تن یک مداخله واحد نیست، بلکه یک رشته است. کارخانه‌هایی که پایین‌ترین SEC را حفظ می‌کنند، آن‌هایی هستند که آن را به طور مداوم دنبال می‌کنند، هر افزایش غیرقابل توضیحی را بررسی می‌کنند و به جای دستیابی به راه‌حل‌های سرمایه‌ای قبل از اتمام راه‌حل‌های عملیاتی، از طریق اهرم‌ها به طور سیستماتیک کار می‌کنند.