Підвищення ефективності процесу подрібнення вугілля в барабанно-кульових млинах на теплових електростанціях

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253034

Ключові слова:

барабанно-кульовий млин, подрібнення вугілля, підвищення ефективності, теплова електростанція, регресійний аналіз

Анотація

Забезпечення надійної роботи системи підготовки пилоподібного палива на теплових електростанціях (ТЕС) є актуальним питанням, оскільки вона визначає енергетичну стратегію будь-якої країни, що використовує вугілля для виробництва теплової енергії. Даний агрегат є одним з найбільш енергоємних на ТЕС. Ці системи є застарілими, погано автоматизованими та відрізняються високою енергоємністю. Крім того, вони повинні забезпечувати ефективну та безпечну експлуатацію об’єкта, при цьому не завдаючи шкоди навколишньому середовищу. У даній роботі розглядається процес подрібнення вугілля в барабанно-кульових млинах для подальшого спалювання вугільного пилу. Для визначення основних факторів (частота обертання барабанного млина, ступінь завантаження мелючими кулями та швидкість подачі повітря), що впливають на ефективність системи підготовки палива було проведено експериментальне дослідження. За даними експериментів та проведеного математичного моделювання були отримані рівняння регресії, що описують енергоефективність млина. Було отримано та обґрунтовано три рівняння регресії для продуктивності млина, споживаної потужності та питомої поверхні кінцевого продукту. Дослідження показало, що найменші питомі енерговитрати досягаються за відносної частоти обертання млина від 0,81 до 0,87; середньозваженого діаметру куль від 33,5 до 34,5 мм; коефіцієнту завантаження мелючих тіл від 0,325 до 0,335, швидкості подачі повітря від 0,2 до 0,3 м/с. Запропонована методика дозволяє регулювати робочі параметри процесу подрібнення для досягнення найменших енерговитрат. При обраному режимі роботи подрібнювальної установки енерговитрати на підготовку можуть бути знижені до 5 %.

Біографії авторів

Saule Kamarova, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications

Master of Science, PhD Student

Department of Industrial Heat Technology

Saule Abildinova, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications

PhD, Associate Professor

Department of Industrial Heat Technology

Angel Terziev, Technical University of Sofia

PhD, Associate Professor

Department of Power Engineering and Power Machines

Galym Baydusenov, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications

Master of Science, PhD Student

Department of Industrial Heat Technology

Посилання

  1. Kazhumukhanova, M. Z. (2015). Trace elements in coal deposits of Kazakhstan. Problems of geology and subsoil development: proceedings of the XIX Problems of Geology and Subsurface Development: Proceedings of the 19th International Scientific Symposium of students, Postgraduates and young Scientists devoted to the 60th Anniversary Soviet People’ s Victory against fascism in the Great Patriotic War 191-1945 years. Pat I; Tomsk Polytechnic University. Tomsk: TPU Publishing House, 105–106. Available at: https://portal.tpu.ru/files/conferences/usovma/2015/vol1_2015.pdf
  2. Roslyakov, P. V., Stepanova, A. N., Sivakovsky, A. M. (2018). Development of an algorithm for the optimal selection of the best available technologies at TPPs. Modern trends in environmentally sustainable development: International scientific conference dedicated to the memory of academician T.S. Khachaturov. Moscow: Faculty of Economics, Moscow State University, M.V. Lomonosov, 142–143. Available at: https://www.econ.msu.ru/sys/raw.php?o=51223&p=attachment
  3. Mingalieva, A. S., Zatsarinnaya, Y. N., Vatchagina, E. K. (2005). Analysis of the operation of the fuel preparation system of the pulverized coal TPP. Energy problems, 1-2, 22–31. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-raboty-sistemy-podgotovki-topliva-pyleugolnoy-tes
  4. Huang, P., Miao, Q., Ding, Y., Sang, G., Jia, M. (2021). Research on surface segregation and overall segregation of particles in a rotating drum based on stacked image. Powder Technology, 382, 162–172. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.12.063
  5. Huang, P., Miao, Q., Sang, G., Zhou, Y., Jia, M. (2021). Research on quantitative method of particle segregation based on axial center nearest neighbor index. Minerals Engineering, 161, 106716. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106716
  6. Ivanov, S. D., Kudryashov, A. N., Oshchepkov, V. V. (2021). Determining Optimum Productivity of a Ball Drum Mill When Milling Brown Coals. Thermal Engineering, 68 (2), 136–141. doi: https://doi.org/10.1134/s0040601521010134
  7. Machado, M. V. C., Santos, D. A., Barrozo, M. A. S., Duarte, C. R. (2017). Experimental and Numerical Study of Grinding Media Flow in a Ball Mill. Chemical Engineering & Technology, 40 (10), 1835–1843. doi: https://doi.org/10.1002/ceat.201600508
  8. Golyshev, L. V., Mysak, I. S. (2012). The method for determining the ball load and the grinding capacity of a ball-tube mill from the power consumed by its electric motor. Thermal Engineering, 59 (8), 589–592. doi: https://doi.org/10.1134/s0040601512080058
  9. Huang, P., Ding, Y., Wu, L., Fu, S., Jia, M. (2019). A novel approach of evaluating crushing energy in ball mills using regional total energy. Powder Technology, 355, 289–299. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.07.050
  10. Naumova, M. G., Morozova, I. G., Aliev, K. B. (2020). Creating a project for modernizing the feeding balls device to a ball mill using 3D modeling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 971 (5), 052025. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/971/5/052025
  11. Romanovich, A., Osalou, A., Mamatova, V., Pahomov, E. (2019). The grinding bodies movement dynamics study in a ball mill equipped with energy-exchanging devices. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 698 (6), 066037. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/698/6/066037
  12. Stoimenov, N., Karastoyanov, D., Klochkov, L. (2018). Study of the factors increasing the quality and productivity of drum, rod and ball mills. AIP Conference Proceedings 2022, 020024. doi: https://doi.org/10.1063/1.5060704
  13. Nazmeev, Yu. G., Mingaleeva, G. R. (2005). Fuel supply and dust preparation systems for TPPs. Moscow: Publishing house of MEI, 479.
  14. Sidelkovsky, P. N., Yurenev, V. N. (1988). Boiler plants of industrial enterprises. Moscow: Energoatomizdat, 528.
  15. Levit, G. T. (1990). Dust preparation at thermal power plants. Moscow: Energoatomizdat, 384.
  16. Industrial technical instruction (PTI) 102-47-11. ArcelorMittal Temirtau JSC CHP-2. Production and technological instruction for the operation of the dust preparation system with ball mills of the type BDM-320/570. Temirtau, 19.
  17. Pletnev, G. P. (2016). Automation of technological processes and production in heat power engineering. Moscow: MPEI, 352.
  18. Kamarova, S., Abildinova, S., Terziev, A., Elemanova, A. (2020). The efficiency analysis of the SH-25A ball drum mill when grinding industrial products of fossil fuels. E3S Web of Conferences, 180, 01003. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202018001003
  19. Isaev, V., Kamarova, S. N. (2019). Pat. RK No. 5046. Coal crushing device. No. 2019/1145.2; declareted: 25.12.2019, published: 12.06.2020.
  20. Pellet Feed Grinding Process Optimization Through Simulation Tools And Mathematical Modeling (2015). Rio de Janeiro, 189. Available at: https://www.metalmat.ufrj.br/index.php/br/pesquisa/producao-academica/dissertacoes/2015-2/285-pellet-feed-grinding-process-optimization-through-simulation-tools-and-mathematical-modeling/file
  21. Shuvalov, S. I., Novoseltseva, S. S., Verenin, A. A., Voroshilov, O. A. (2017). Mathematical model of a dust-system with a ball-type drum mill for the analysis of classification schemes. Bulletin of ISEU, 5, 10–18. doi: https://doi.org/10.17588/2072-2672.2017.5.010-018
  22. Mikheev, P. G. (2005). Mathematical modeling of the motion of coal particles in a ball mill drum. Abstracts reports Int. scientific and technical conf.: State and prospects for the development of electrical technology (XII Benardos readings). Ivanovo: ISEU, 167.
  23. Kamarova, S. N., Abildinova, S. K. (2019). Optimization of electricity consumption for dust preparation in ball-drum mills Sh-25А at TPP-2 of ArcelorMittal Temirtau JSC. Energy management, quality and efficiency of energy use: Proceedings of the IX International Scientific and Technical Conference. Blagoveshchensk, 370–377.
  24. GOST 2093-82. Solid fuel. Size analysis. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200024037
  25. Laser particle analyzers "Microsizer" model 201A and 201C. Operation manual С 201.001. RE (2008). Saint Petersburg.
  26. Sokolov, N. V.. Kiselgof, M. L. et. al. (1971). Calculation and design of dust preparation plants of boiler units (Normative materials). Leningrad: NPO CKTI; VTI, 312.
  27. Lebedev, A. N. (1969). Preparation and grinding of fuel at power plants. Moscow: Energiya, 520.
  28. Andreev, A. A. (2009). About the model of the grinding process in a ball drum mill. Processing of ores, 4, 3–7.
  29. Zhukov, V. P. (1987). Optimal size distribution of grinding bodies in drum mills. Intensification of mechanical processing of bulk materials. Ivanovo, 40–43.
  30. Petrov, A. V. (2015). Modeling of processes and systems. Saint Petersburg: Lan, 288. Available at: https://e.lanbook.com/book/68472
  31. Kamarova, S. N. (2020). Study of the thermodynamic efficiency of solid fuel preparation systems at ArcelorMittal Temirtau JSC. Energy and energy saving: theory and practice. Collection of materials v All-Russian scientific and practical conference. Kemerovo. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45771865
  32. Bogdanov, V. S. (1990). Calculation of energy parameters of interaction of grinding bodies in ball drum mills. Cement, 12, 18–22.
  33. Abildinova, S. K., Kamarova, S. N. (2019). Optimization of electricity costs power of schemes of preparation of coal dust of B-25A ball drum mill of CHPP-2 JS of «ArselorMittalTemirtau». Proceedings of the IX International Scientific and Technical Conference. Energy: management, quality and efficiency of energy use. Blagoveshchensk: Amur state. un-t, 370–376. Available at: https://www.amursu.ru/upload/files/education/enf/konf/sbornik.pdf
  34. Zhukov, V. P. (1991). Experimental study of the influence of the surface of grinding bodies on the grinding rate. Izv. University, Chemistry and chemical technology, 34 (11), 110–111.
  35. Zhukov, N. P., Chekh, A. S. et. al. (2007). Determination of particle size distribution of solid fuels by the sieve method. Tambov: Izd-vo Tamb. state tech, 12. Available at: http://window.edu.ru/resource/816/64816/files/jukov-l.pdf
  36. Antony, J. (2014). Design of experiments for Engineers and Scientist. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1016/C2012-0-03558-2
  37. Balakhtina, E. E. et. al. (2005). Study of the motion of balls in the grinding chamber of a drum mill using numerical modeling. Announcemnts University of Mining Journal, 12, 198–204. Available at: https://giab-online.ru/files/Data/2005/12/7_Balahnina15.pdf
  38. Krykhtin, G. S., Kuznetsov, L. N. (1993). Intensification of the work of mills. Novosibirsk: VO "Science", Siberian Publishing Company, 240. Available at: https://ru.ua1lib.org/book/3254139/d33877
  39. Zheng, Y., Kuznetsova, M. M., Ved’, V. E., Aleksina, A. A. (2016). Experimental studies of the energetically effective conditions of grinding of solids. Technical Physics, 61 (5), 703–706. doi: https://doi.org/10.1134/s1063784216050273
  40. Dmitrak, Yu. V. (2003). Features of the motion of the grinding charge in a ball drum mill. Mining Journal, 2, 54–57.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-24

Як цитувати

Kamarova, S., Abildinova, S., Terziev, A., & Baydusenov, G. (2022). Підвищення ефективності процесу подрібнення вугілля в барабанно-кульових млинах на теплових електростанціях. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (115), 93–105. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253034

Номер

Том 1 № 1 (115) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Saule Kamarova, Saule Abildinova, Angel Terziev, Galym Baydusenov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.