zkušenosti z provozování klecového mlýnu fy pensylvania crusher v

zkušenosti z provozování klecového mlýnu fy pensylvania crusher v

METAL 2004
Hradec nad Moravicí
ZKUŠENOSTI Z PROVOZOVÁNÍ KLECOVÉHO MLÝNU FY
PENSYLVANIA CRUSHER V RÁMCI KOKSOCHEMICKÉHO
PROVOZU TRINECKÝCH ŽELEZÁREN
EXPERIENCE ON OPERATING A PENSYLVANIA CRUSHERSYSTEM CAGE MILL IN COKE PLANT OF TRINECKÉ ŽELEZÁRNY
Stanislav Czudek a
Josef Stonawski b
a
TRINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Prumyslová 1000, 739 70 Trinec – Staré Mesto,
[email protected]
b
TRINECKÉ ŽELEZÁRNY, a.s., Prumyslová 1000, 739 70 Trinec – Staré Mesto,
[email protected]
ABSTRAKT
Príprava uhelné smesi pro výrobu vysokopecního koksu je velmi duležitá cást rízení
koksochemického provozu. Toto tvrzení je podloženo mezi jinými i strukturou nákladu
koksochemického provozu, kde cca 75 % celkových nákladu tvorí náklady na nákup
suroviny. Jelikož koksotvorné vlastnosti suroviny jsou dány dodávkou a nelze je významne
ovlivnit technologickou operací, do popredí se dostává vhodná granulometrická úprava
dodávek. Práce popisuje pusobení netradicní mlecí technologie pro prípravu hure spékavých
komponent vsázky.
Coal charge preparation for the production of blast-furnace coke constitutes an
essential stage in coke and chemical process management. The assertion is also backed up by
the pattern of coking plant costs where approximately 75 % of the total costs are presented by
the purchase price of the feedstock. As the coke- forming properties of the feedstock are given
by the supplies and they cannot be modified to any greater extent by the technological
operation, it is the appropriate grain-size modification of the supplies that becomes the firstchoice practice. The paper gives an account of a non-conventional milling technology applied
for the preparation of charge components displaying rather poor caking properties.
1
ÚVOD
Vliv granulometrické skladby uhlí na výsledné jakostní parametry vyrobené ho koksu
je citován v mnoha parametrech (1, 2, 3, 4). Obecne lze konstatovat, že zrnitost vsázky pusobí
na jakost koksu jednak prímo a jednak pres pusobení na sypnou hmotnost. Literární parametry
(4) uvádejí, že lze pomerne jednoduše dokázat, že zvyšování jemnosti mletí snižuje sypnou
váhu a tím i jakost koksu. Tato nevýhoda je v podmínkách TŽ je kompenzována pechovanou
technologií.
Prímé ovlivnování je podle pramenu složitejší. Jemnejší mletí muže pusobit príznive z
titulu dosažení lepší homogenity smesi. Jemnost mletí je nutno posuzovat nejen u smesi, ale u
jednotlivých komponent. Literární zdroje (4) uvádí, že zvlášt duležitá je jemnost mletí u
špatne spékavého uhlí. Pritom za jemné mletí se považuje, kde je obsah zrn pod 3 mm v
rozsahu 90 – 95 % hm. Naopak hrubé mletí je charakteristické obsahem zrn pod 3 mm v
rozsahu 70 – 80 %. Teoretické poznatky vedly vedení provozu koksochemická výroba k
odzkoušení vlivu zmeny technologie mletí (kladivový mlýn – klecový mlýn) na zmenu
granulometrické skladby špatne spékavé komponenty naší vsázky. Jednalo se o smes uhlí
Dukla a CSA, která je zároven nejlevnejší cásti vsázky a tak kladné výsledky by mohly mít
1
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
také príznivý ekonomický dopad na cenu vsázky a zároven na celkovou ekonomiku provozu
[cca 75 % nákladu tvorí náklady na vsázku (5)].
2
ANALYTICKÁ CÁST
2.1
Popis prístroje
Klecový mlýn fy Pensylvania Crusher je zarízení, které redukuje rozmery cástic uhlí
pomocí jejich nárazu na rotující tyce, viz obrázek 1. Tyto tyce tvorí steny pomslného válce,
viz obrázek 2. Mlecí jednotku tvorí dvojice otácejících se válcu, viz obrázek 3. Podle výrobce
je možno tento typ mlýna použit pro mletí široké palety materiálu se zarucením vysoce
efektivního využití energie k desintegraci vstupní suroviny.
Obr. 2. Klece
Obr. 1. Mlecí tyce
Fig. 2. Cages
Fig. 1. Crushing elements
Obr. 3. Celní pohled na mlýn
Fig. 3. Front view of mill
2
METAL 2004
2.2
Hradec nad Moravicí
Popis merení
Testování bylo rozdeleno do dvou základních kroku:
- overení vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu špatne spékavé
složky vsázky
- vliv technologie mletí špatne spékavé složky vsázky na jakostní parametry koksu
Pro úcely overení vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu vsázky
bylo provedeno mletí:
- na kladivovém mlýnu
- na kladivovém a následne na klecovém
- na klecovém mlýnu
Vliv technologie mletí špatne spékavé komponenty vsázky na jakostní
parametry koksu byly testovány jednak pomocí speciálne pripravovaných pokusných vsázek
pro „komorové zkoušky“ také i pomocí dlouhodobých provozních velkopokusu.
2.3
Metoda analýzy dat
Cílem analýz byl dukaz, zda granulometrická skladba uhlí semletého pomocí
ruzných technologií se statisticky významne liší a je- li tomu tak, které trídy jsou statisticky
významne odlišné. Pro tyto úcely byla použita metoda analýzy rozptylu (ANOVA),
jednofaktorová a vícerozmerná analýza metodou hlavních komponent (PCA).
3
KOMENTÁR NAMERENÝCH VÝSLEDKU
3.1
Analýza vlivu technologie mletí na granulometrickou skladbu uhlí
Granulometrická skladba uhlí je uvedena v tabulce 1. Tabulka 2 uvádí
výsledky ANOVY s omezením na konstataci významnosti ci nevýznamnosti rozdílu obsahu v
dané granulometrické tríde.
Tabulka 1. Granulometrická skladba uhlí
ZkCislo
1
2
3
4
5
ZkCislo
1
2
3
4
5
G6300
G4500 G3150 G2240 G1600 G1120 G1000 xxx
xxx
Granulometrické složení (vstup, hm%)
0
0
1,8
2,7
1,9
4,0
2,2
0
0
5,2
1,1
2,6
4,9
2,4
0
0
0,8
0,6
2,0
3,4
2,6
0
7,3
6,7
6,8
1,7
3,6
2,6
0
7,2
15,3
3,8
4,1
3,2
1,7
G800
G560 G400 G315 G250 G100 G050 G020 L020
Granulometrické složení (CageMill, hm%)
0,3
1,4
4,0
2,9
4,9
22,2
17,4
18,8 28,1
0,1
1,5
3,8
2,5
4,6
23,1
18,0
20,4 26,0
0,1
1,7
3,7
2,7
4,8
23,0
18,1
21,2 24,7
0,4
1,3
3,1
2,4
4,2
22,2
19,4
22,4 24,6
0,4
1,5
2,6
2,4
3,7
20,5
18,9
20,9 29,1
3
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Table 1. Granular size distribution of coal samples
Tabulka 1. Granulometrická skladba uhlí (pokracování)
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Granulometrické složení (kladivový mlýn, hm%)
0,9
2,2
6,2
3,5
6,1
27,0
18,6
0,9
2,1
4,4
3,3
5,8
26,2
19,3
1,1
2,9
5,3
3,9
6,7
27,1
17,6
0,7
2,9
5,3
3,8
7,1
27,2
17,5
1,0
2,9
4,9
3,8
6,2
25,8
18,7
Granulometrické složení (kladivový mlýn + CageMill, hm%)
0,0
0,6
2,0
2,0
3,7
21,5
20,3
0,1
0,6
2,3
2,2
4,3
23,4
20,8
0,1
0,8
1,7
2,0
3,6
21,4
20,7
0,0
0,4
1,5
2,2
3,7
22,9
20,7
0,0
0,5
2,2
1,9
3,7
21,7
20,4
17,3
18,9
16,9
15,7
15,8
18,2
19,1
18,5
19,8
20,9
21,4
21,5
23,5
22,2
21,2
28,5
24,8
26,2
26,4
28,4
Table 1. Granular size distribution of coal samples (continue)
Tabulka 2. Výsledky „ANOVY“
Granulometrická trída
Do 8 mm
8 – 5,6 mm
5,6 – 4 mm
4 – 3,15 mm
3,15 – 2,5 mm
2,5 – 1 mm
1 – 0,5 mm
0,5 - 0,2 mm
Pod 0,2 mm
Porovnávaná dvojice
CM – KL+CM
N
S
S
S
N
N
S
N
N
CM - KL
S
S
S
S
S
S
N
S
S
KL – KL+CM
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Pozn.: S (significant = významný), N (non significant = nevýznamný)
Table 2. Results of „ANOVA“
Na základe provedených statistických analýz provedených sítových rozboru je zrejmé,
že granulometrická skladba uhlí semletého na kladivovém mlýnu má vetší podíly zrn v trídách
nad 1 mm ve srovnání s granulometrickou skladbou uhlí mletého na klecovém mlýnu a na
uhlí mletém na obou typech. V nižších granulometrických trídách byl vetší obsah zrn nalezen
na vzorcích mletých na klecovém mlýnu. Tuto skutecnost lze dokázat analýzou PCA. Pro
názornost je uveden obrázek 4. Tento obrázek (BIPLOT) nám dokazuje, že vzorky semleté na
klecovém mlýnu mají nejvetší obsah jemných zrn. V levém horním rohu (oblast s max.
obsahem zrn pod 0,2 mm) je skupina vzorku mletých na klecovém mlýnu. Naopak v pravém
horním rohu (oblast s max. obsahem zrn nad 5,6 mm) jsou situovány vzorky semleté na
kladivovém mlýnu. V oblasti charakteristické max. obsahu zrn nad 0,5 mm jsou situovány
4
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
vzorky semleté na obou mlýnech. Z hlediska stability výstupního granulometrického složení
lze usuzovat, že vzorky semleté na klecovém a kladivovém mlýnu mají približne stejnou
stabilitu naopak mletí na obou mlýnech dává méne stabilní výstupní granulometrickou
skladbu.
BiPlot - Data(redukce)
Komp2
Kladivový mlýn
1
L020
Cage Mill
G560
0
G020
G100
-1
Cage Mill + Kladivový mlýn
G050
Komp1
-2
-2
-1
0
1
2
Obr. 4. Dvojný graf
Fig. 4. Biplot
3.1
Vliv technologie mletí špatne spékavé s ložky na jakostní parametry koksu
Za úcelem overení vlivu jemnejšího mletí špatne spékavé složky vsázky na
jakostní parametry koksu byly provedeny „komorové“ zkoušky v provozním merítku. Vsázky
pro overení dríve citovaného úkolu byly komponovány tak, aby rozdíl mezi nimi tvorila
pokud možno jen technologie mletí špatne spékavé komponenty a celkový obsah této složky
se pohyboval od 30 do 45 hm %. Tabulka 3 uvádí podíl špatne spékavé komponenty ve
vsázce vcetne procentuálních zmen ceny vsázky [100 % - cena 1 t vsázky c. 1].
Tabulka 3. Složení pokusných vsázek
1
Paskov
Dukla+CSA kladivový (hm %)
Dukla+CSA klecový (hm %)
Cena 1 t vsázky
pokusné vs srovnávací (1) smesi (%)
2
ANO ANO
33
33
3
4
5
ANO
5
7
ANO ANO
30
40
30
100,0 101,0 100,2 100,0 100,9
Table 3. Composition of trial charges
6
45
45
99,5
99,5
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Celkem bylo koksováno 7 pokusných vsázek. Pro názornost jsou uvedeny obrázky 5 a
6, které zobrazují zmeny jakostních parametru koksu (M40 a M10 ) se zmenami obsahu špatne
spékavé složky vsázk y (obrázek 5) a zmenou ceny tuny vsázky (obrázek 6).
Parametry M40 a M10 vs podíl špatne spékavé složky vsázky
77
7
6,7
76
75,9
6,3
6,4
(hm %)
75
6,2
6,5
74,5
74
6
73
73,4
5,7
73
(hm %)
76
5,5
72
M40
M10
71
5
33 kladivový
33 klecový
40 klecový
45 klecový
45 klecový
Kod úpravy špatne spékavé složky vsázky
Obr. 5. Parametry M40 a M10 koksu z overovaných vsázek
Fig. 5. M40 and M10 of coke from verification of trial charges
Parametry M40 a M10 vs podíl špatne spékavé složky vsázky
77
7
75,9
76
76
6,7
6,4
(hm %)
74
73
6,2
73,4
73
72
74,5
6,2
6,4
6,3
6
72,6
5,7
71,6
71
70
6,5
(hm %)
75
5,5
M40
M10
69
5
100,00
101,00
100,20
100,00
100,90
99,50
99,50
Procento ceny vsázky
Obr. 6. Parametry M40 a M10 koksu z overovaných vsázek
6
METAL 2004
Hradec nad Moravicí
Fig. 6. M40 and M10 of coke from verification of trial charges
Provedené koksování pokusných smesí analýzy jakosti vsázky a koksu prokázaly, že
zvyšování podílu jemne mleté špatne spékavé složky nezhoršuje parametry M40 , M10 koksu.
Výše uvedené neplatí u parametru CSR a CRI.
Provedené testování extrému (absence Paskova) potvrdilo ocekávané zhoršení
parametru M40 a M10 , ale prídavek jemné mleté špatne spékavé složky vsázky cástecne
kompenzuje pokles parametru M40 a M10 . Parametry CSR a CRI nebyly významne ovlivnené
absenci uhlí Paskov.
4
ZÁVER
PROVEDENÉ STATISTICKÉ ANALÝZY SÍTOVÝCH ROZBORU VZORKU
UHLÍ MLETÝCH NA KLADIVOVÉM A KLECOVÉM MLÝNU PROKÁZALY VÝZNAMNÉ
ROZDÍLY V OBSAHU JEDNOTLIVÝCH GRANULOMETRICKÝCH TRÍD. VZORKY NA
KLECOVÉM MLÝNU MELY VÝZNAMNE VETŠÍ PODÍL ZRNA POD 0,5 MM NEŽ VZORKY
SEMLETÉ NA KLADIVOVÉM MLÝNU. ROZDÍL MEZI MLETÍM NA KLECOVÉM MLÝNU
A DVOJNÁSOBNÝM MLETÍM ( KOMBINACE KLECOVÝ + KLADIVOVÝ MLÝN) JE
VÝZNAMNÝ JEN V GRANULOMETRICKÉ TRÍDE 1-0,5 MM. V TÉTO TRÍDE JE VETŠÍ
OBSAH ZRN U KOMBINOVANÉHO MLETÍ (KOMBINACE KLECOVÝ + KLADIVOVÝ).
LZE KONSTATOVAT, ŽE MLETÍ ŠPATNE SPÉKAVÉ SLOŽKY VSÁZKY NA KLECOVÉM
MLÝNU DÁVÁ VZORKY S NEJJEMNEJŠÍ GRANULOMETRICKOU SKLADBOU. Z
HLEDISKA HODNOCENÍ VLIVU JEMNE MLETÉ ŠPATNE SPÉKAVÉ SLOŽKY NA
JAKOSTNÍ PARAMETRY KOKSU, LZE OBECNE POTVRDIT MOŽNOST PROSAZOVÁNÍ
VETŠÍHO PODÍLU TÉTO SLOŽKY, ANIŽ BYCHOM ZHORŠILI PARAMETRY M40 A M10 .
DOKONCE JE MOŽNO KONSTATOVAT (PRO HAVARIJNÍ PRÍPADY) LZE CÁSTECNE
KOMPENZOVAT POKLES PARAMETRU M40 A M10 V PRÍPADE NEDOSTATKU
KVALITNÍCH KOKSOVATELNÝCH KOMPONENT VSÁZKY. NA DRUHÉ STRANE
DOCHÁZÍ VŠAK KE ZHORŠENÍ PARAMETRU CSR A CRI. TOTO ZHORŠENÍ JE NUTNO
PREDEM KONZULTOVAT V NÁVAZNOSTI NA DALŠÍ TECHNOLOGIE HUTNÍHO
KOMBINÁTU ABY NEDOŠLO V NÁSLEDUJÍCÍCH TECHNOLOGIÍCH K VÝZNAMNÉMU
ZVYŠOVÁNÍ NÁKLADU. PROVOZOVÁNÍ VYŠŠÍCH PODÍLU ŠPATNE SPÉKAVÝCH UHLÍ
JE VÝZNAMNÝM ZDROJEM ÚSPOR NÁKLADU NA PROVOZE KOKSOCHEMICKÁ
VÝROBA.
5 LITERATURA
[1] Zielinski, H. a jiní: Koksownictwo, 1. wyd. Katowice: Zaklady Graficzne , 1987. ISBN
83-216-0600-8, 99-101 s.
[2] Roubícek, V., Buchtele, J.: Chemie uhlí a jeho využití, 1. vydání. Ostrava: Edicní
stredisko VŠB, 1996, ISNB 80-7078-406-7, str. 43-44
[3] Kozina, A., Píša, M.: Základy koksárenství, 1. vydání. Praha: Státní nakladatelsví
technické literatury, 1954. 24-27 s.
[4] Charvát, V.: Koksárenství díl II, Praha: Státní nakladatelsví technické literatury 1977. 4446 s.
[5] Czudek, S. a jiní.: Simulation of carbonization process in laboratory condition, Karbo,
2001, roc. XLVI, c. 12, ISSN 0023-2823, s. 425
7