현재 광업 분야에서는 대형 볼밀이 확장과 같은 이점을 얻었습니다. 서비스 가변 주파수 속도 조절을 통해 수명 연장 및 에너지 소비 감소를 달성할 수 있습니다. 시멘트 산업의 환경적 압력이 증가함에 따라, 이 분야는 에너지 절약 및 소비 감소에 집중하기 시작했습니다. 이 기술을 시멘트 분쇄 시스템에 적용하는 것이 가능할까요? 본 보고서는 연구 배경, 연구 계획, 연구 결과 및 결론, 그리고 관련 산업 실험 결과 및 결론의 네 가지 측면에서 이 질문을 다룹니다. 볼밀 분쇄 효과.
I. 연구 배경
1. 볼밀
적용 분야 : 간단한 구조와 높은 신뢰성으로 인해 볼밀 야금, 화학공업, 시멘트, 세라믹, 건설 및 기타 주요 분야에서 널리 사용됩니다.
장점: 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 유지 보수가 용이합니다. 시멘트 분쇄 분야에서 입자 분포 및 형상에 기여하여 시멘트 분쇄 공정의 필수 장비입니다.
추세: 현재 시멘트 산업에서 석탄 분쇄 및 원료 파쇄는 볼 밀에서 롤러 프레스 준최종 분쇄와 볼 밀의 조합으로 전환되었습니다. 볼밀 볼 밀은 시멘트 성능에 있어 대체 불가능한 역할을 합니다. 따라서 시멘트 분쇄 시스템의 주요 구성 요소로 남아 있습니다. 장비 규모가 커짐에 따라 볼 밀은 현재와 미래에도 시멘트 분쇄 시스템에서 중요한 위치를 차지할 것입니다.
에너지 활용: 에너지 변환 측면에서, 볼 밀은 입력 에너지의 일부를 고체의 표면 에너지로 변환하고, 나머지는 열과 소리 에너지로 소산됩니다. 따라서 볼 밀의 에너지 활용률은 상대적으로 낮습니다.
2. 속도
볼밀의 속도는 고정되어 있으며, 분쇄체의 최대 낙하 높이가 충격 파쇄 효과를 좌우한다는 이론에 기반합니다. 그러나 현재 시멘트 분쇄 시스템에서 볼밀의 분쇄 효과를 최적화하기 위해서는 최적의 속도를 결정하는 것이 여전히 논의의 여지가 있습니다. 이전 분쇄 시스템에서는 충진 속도가 볼밀 내 매체의 이동 상태에 직접적인 영향을 미쳤습니다. 따라서 분쇄에 초점을 맞추려면 적절한 충진 속도에 대한 재평가가 필요합니다.
3. 충전율
실제 분쇄 공정에서 충진 속도는 볼밀 내부 매질의 이동 상태에 직접적인 영향을 미칩니다. 충진 속도에 따른 분쇄 효과에 대한 속도의 영향 또한 추가 연구가 필요합니다.
II. 적합한 평가 방법 수립
보고서는 4가지 부분으로 구성되어 있습니다. 적절한 평가 방법 수립(동일한 분쇄/분쇄 효과를 얻기 위한 분쇄 효과, 분쇄 효과, 전력 소비 수준 고려), 볼 밀 속도 및 충전 속도가 분쇄 효과 및 분쇄 효과에 미치는 영향을 연구하기 위한 실험 설계, 투명한 플렉시글라스 엔드 캡이 있는 볼 밀을 사용하여 다양한 속도 및 충전 속도에서 매체 운동 상태 조사, 매체 운동 이론을 사용하여 실험 결과 분석 및 설명입니다.
1. 평가 방법
평가 방법은 분쇄 동역학 모델을 기반으로 합니다.
분쇄 속도: 이는 시간에 따른 조대 입자의 비율 변화율로 정의됩니다. 분쇄 공정 중 특정 크기의 입자 감소율은 재료 내 해당 크기의 입자 함량에 비례합니다. 이 개념을 사용하여 분쇄 동역학 방정식이 개발되었습니다. 이는 시간에 따른 재료의 비표면적(S) 변화율입니다. 이 변화율은 재료의 현재 비표면적과 목표 비표면적(H)의 차이에 비례한다고 가정합니다. 다시 말해, 볼밀 분쇄 공정 중 시간에 따른 비표면적(S) 변화율을 사용하여 분쇄 속도를 평가합니다.
현재 설정: 대부분의 볼 밀은 롤러 프레스를 이용한 준최종 분쇄 후에도 여전히 두 개의 챔버를 사용합니다. 첫 번째 챔버는 조분쇄용이고 두 번째 챔버는 미분쇄용입니다. 우샤오메이는 실험실 내 소형 밀에 주파수 변환기를 설치하여 대형 볼 밀의 두 챔버를 시뮬레이션하고, 회전 속도 차이가 분쇄 속도와 분쇄 속도에 미치는 영향을 연구했습니다. 또한, 동일한 분쇄 효과와 비표면적을 얻기 위해 필요한 회전 속도 차이에 따른 에너지 소비량을 이론적으로 계산했습니다.
연구 계획 설계
2. 실험 설계
실험 중 두 가지 충진 속도 경계 조건이 설정되었고, 소형 시험 밀에서 시험 매개변수가 확립되었습니다. 분쇄체의 입도는 58%에서 88%의 속도 범위 내에서 연구되었습니다. 분쇄체의 입도는 대형 밀의 입도를 기반으로 했습니다. 조분쇄 시험을 시뮬레이션하기 위해 그림과 같이 볼 밀의 두 번째 챔버(헤드 빈)의 입도를 사용했습니다. 먼저 헤드 빈에서 재료를 꺼내 실험실 분쇄기에서 분쇄했습니다. 두 번째 빈의 재료 강도는 스크린 잔류물의 약 1%입니다.
2.1 충진율이 18%일 때 회전속도가 연삭효과에 미치는 영향
2.1.1 조분쇄 실험
2.1.1.1 회전 속도와 분쇄 속도 상수의 관계
회전 속도와 파쇄 속도 상수의 관계는 그림에 나타나 있습니다. 회전 속도가 증가함에 따라 스크린 잔류물 값이 감소하는 것을 보여줍니다. 예를 들어, 0.9 mm K 파쇄 > 0.2 mm K 파쇄 > 0.08 mm K 파쇄입니다. 미세 입자의 파쇄 속도는 조립 입자에 비해 회전 속도 변화에 덜 민감합니다.
2.1.1.2 회전 속도와 분쇄 에너지 소비의 관계
회전 속도와 분쇄 에너지 소비 간의 관계를 연구한 결과(아래 그림 참조), 회전 속도가 증가함에 따라 분쇄 에너지 소비 상수도 증가하는 것을 알 수 있습니다.
회전 속도별 에너지 소비량: 동일한 스크린 잔여물을 얻을 때, 에너지 소비량은 회전 속도에 따라 달라집니다. 충진 속도가 18%일 때, 회전 속도가 58%에서 88%로 증가함에 따라 동일한 미세도를 얻기 위한 에너지 소비량은 감소합니다. 또한, 목표 미세도가 작을수록 회전 속도 간 에너지 소비량 차이가 커집니다.
2.1.2 미세분쇄 실험
2.1.2.1 회전 속도와 재료 연삭 속도 상수 간의 관계
회전 속도가 증가함에 따라 분쇄 속도 상수도 증가하여 분쇄 효과가 향상됨을 나타냅니다. 에너지 매개변수를 방정식에 대입하여 비표면적과 분쇄 속도 사이의 관계를 구했습니다.
2.1.2.2 회전 속도와 분쇄 에너지 소비의 관계
충전 속도가 18%일 때, 회전 속도가 58%에서 88%로 증가함에 따라 동일한 비표면적을 달성하는 데 필요한 분쇄 에너지 소비량은 감소합니다. 목표 비표면적이 증가할수록 회전 속도 간 에너지 소비량 차이는 더욱 커집니다.
2.2 30% 충진율에서 회전속도가 연삭효과에 미치는 영향
2.2.1 조분쇄 실험
2.2.1.1 회전 속도와 분쇄 속도의 관계
K 값은 79%에서 가장 높습니다. 0.2 mm K > 0.08 mm K. 거친 분쇄 단계에서 매체는 거친 재료 입자에 더 강한 분쇄 효과를 나타냅니다.
2.2.1.2 회전 속도와 분쇄 에너지 소비의 관계
30%의 충진 속도에서, 회전 속도가 70%에서 88%로 증가함에 따라 분쇄 에너지 소비량이 증가합니다. 70%와 79% 사이에서는 에너지 소비량이 상대적으로 낮으며, 76%에서 최소값을 보입니다. 회전 속도가 너무 낮으면 분쇄 시간이 길어집니다. 최적의 회전 속도는 76%와 79% 사이입니다.
2.2.2 미세분쇄 실험
2.2.2.1 회전수, 연삭속도상수, 연삭에너지소모량의 관계
30%의 충진 속도에서 회전 속도가 70%에서 88%로 증가함에 따라 분쇄 속도 상수가 증가하고 분쇄 에너지 소비량이 감소합니다. 따라서 회전 속도가 높을수록 전체적인 분쇄 효과가 향상됩니다.
3. 다양한 회전 속도와 충전 속도에서의 매체의 움직임
회전 속도가 증가함에 따라 낙하 운동을 하는 매체의 양도 증가합니다(아래 그림 참조).
3.1 충전율이 연삭 효과에 미치는 영향 메커니즘
충진율이 18%일 때, 30%일 때보다 연삭 효과가 더 좋습니다. 상대적인 슬라이딩의 영향으로 18% 충진율 곡선은 전체적으로 왼쪽으로 이동합니다.
전반적으로 18% 충전 속도에서의 분쇄 효과는 30% 충전 속도에서의 분쇄 효과보다 우수합니다.
III. 결론
실험으로부터 다음과 같은 결론을 도출할 수 있습니다.
1. 언제 충전율은 18%입니다회전 속도가 58%에서 88%로 증가함에 따라 동일한 미세도를 얻기 위한 에너지 소비량이 감소하고, 동일한 비표면적을 얻기 위한 에너지 소비량 또한 감소합니다. 목표 미세도가 감소하고 목표 비표면적이 증가함에 따라 회전 속도 간 에너지 소비량 차이는 더욱 커집니다.
2. 언제 충전율은 30%입니다회전 속도가 70%에서 88%로 증가함에 따라 분쇄 속도 상수는 초기에 증가하다가 감소하여 포물선형을 보입니다. 한편, 분쇄 에너지 소비량은 증가합니다. 충진 속도가 76%-79%일 때, 분쇄 속도 상수는 더 높고 분쇄 에너지 소비량은 더 낮습니다. 분쇄 속도 상수는 증가하고 분쇄 에너지 소비량은 감소합니다. 최상의 분쇄 효과를 위한 최적의 회전 속도는 최상의 분쇄 효과를 위한 회전 속도보다 높습니다.
3. 일반적인 충격 에너지는 분쇄 효과에 영향을 미치는 주요 요인입니다.회전 속도가 79%-82% 미만일 때는 수직 충격 에너지가 연삭 효과에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 이 범위를 초과하면 접선 방향 연삭 에너지가 연삭 효과에 영향을 미치는 주요 요인이 됩니다.
4. 로서 충전율이 증가합니다볼 밀 매체의 낙하 거리가 감소하고, 전달되는 에너지 또한 감소합니다. 높은 충진 속도에서 신장 모양의 연동 운동 영역은 낮은 충진 속도보다 더 큽니다. 같은 속도에서, 높은 충진 속도보다 낮은 충진 속도에서 분쇄 및 분쇄 효과가 더 좋습니다.
IV. 산업 실험 결과 및 결론
실험은 광둥성에 있는 한 회사의 대형 분쇄기에서 주파수 변환 속도 조절을 사용하여 수행되었습니다. 롤러 프레스 준결승 분쇄 시스템과 개방 회로 볼 밀을 결합한 시스템이었습니다. 대형 분쇄 장비의 심각한 진동 문제로 인해, 이 기계만 속도 감속기에 사용되었습니다. 총 세 번의 실험이 수행되었습니다.
회사의 #5 시멘트 분쇄 시스템 구성은 다음과 같습니다. Φ1.7×1.1m 롤러 프레스(구성 출력 1800kW) + V1000형 분말 선별기 준결승 분쇄 시스템 + 개방 회로 볼 밀(구성 출력 3550kW)입니다. 볼 밀의 유효 내경은 4.08m, 헤드 빈의 유효 길이는 3.5m, 테일 빈의 유효 길이는 8.6m입니다.
첫 번째 산업 테스트 데이터(아래 참조):
롤러 프레스 반정삭 + 개방형 볼밀 복합 연삭 시스템에 대한 산업 시험 요약
1. 기존 롤러 프레스 준결승 분쇄 + 개방 회로 볼 밀 복합 분쇄 시스템에서 시멘트 밀에 주파수 변환 및 속도 감속을 적용하면 작동 전력이 크게 감소합니다. 이러한 조정을 통해 롤러 프레스와 볼 밀의 작동 전력 비율이 증가하여 상당한 전력 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 시멘트 밀 속도를 50Hz에서 44.5Hz로 조절하여 볼 밀 작동 전력을 12% 감소시키고, 시멘트 톤당 전력 소비량을 3.5%~6.2% 감소시켰으며, 시멘트 톤당 1~1.5kWh를 절감했습니다. 단위 생산량은 소폭 감소했지만, 제품 입자 분포는 넓어지는 경향을 보였고, 초기 강도는 소폭 증가했으며, 물성은 크게 변하지 않아 기업의 품질 관리 요건을 충족했습니다.
2. 산업용 시멘트 분쇄 시스템의 주요 의의: 최상의 분쇄 효과를 위한 최적 속도는 최상의 분쇄 효과를 위한 속도보다 높습니다. 산업용 분쇄기는 최상의 분쇄 효과를 위해 76%의 속도로 설정되었습니다. 주파수 변환 기술을 사용하여 볼 밀 속도를 높이거나, 볼 밀 충진 속도를 낮추거나, 분쇄 매체를 저밀도 옵션으로 교체하는 것을 고려해 보십시오. 이러한 접근 방식은 전반적인 분쇄 에너지 활용도를 개선하고 전력 절감 효과를 높일 수 있습니다. 세라믹 볼을 분쇄 매체로 사용하고 시멘트 분쇄기 주파수 변환을 사용하는 것에 대한 추가 연구 또한 유익할 수 있습니다.
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