DE4308042C2

DE4308042C2 - Wälzmühle

Info

Publication number: DE4308042C2
Application number: DE4308042A
Authority: DE
Inventors: Werner Kessel; Eckart Ruopp
Original assignee: Alstom Energy Systems GmbH
Current assignee: GE Power Systems GmbH
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1993-03-13
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2013-03-14
Also published as: FR2702393B1; US5597124A; DE4308042A1; JPH07844A; FR2702393A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wälzmühle, bei der die Abrollfläche der Mahlschüssel über den Quer schnitt radial von innen nach außen unter einem Anstellwinkel α zur Waagrechten ansteigend ausgebildet ist.

Derartige Mühlen finden in den heutigen Kohlekraftwerken vielfach Verwendung und kommen insbesondere bei der Vermahlung von schwer mahlbarer und stark schleißender Steinkohle zum Einsatz.

Auf Grund der Mahlschüsseldrehung wird das in der Mahlschüsselmitte aufgegebene Mahlgut von innen nach außen durch die hervorgerufene Zentrifugalkraft bewegt und dabei von den mit Federkraft oder Hydraulik angepressten Walzen überrollt und zerkleinert. Am Schüsselumfang vermischt sich das zerkleinerte Mahlgut mit den an dieser Stelle eingeblasenen heißen Förderga sen, so daß Trocknung und Austrag in den oberhalb der Mahlschüssel angeordneten Sichter gleichzeitig erfolgen.

Anzustreben ist, daß das Mahlgut mit einer angepaßten Geschwindigkeit zum Außenrand der Mahlschüssel wandert. Wenn man bei den bisherigen Wälzmühlen das Gewicht des Mahlgutes, die Neigung der Mahlschüssel sowie die Richtung und Kraft des Luftstromes, der ebenfalls für die Förderung des zerkleinerten Mahlgutes verantwortlich ist, als gleichbleibend annimmt, so ist es vom Reibungsbeiwert zwischen Mahlgut und Mahlschüssel abhängig, ob das Mahlgut wie ge wünscht mit angepaßter Geschwindigkeit nach außen wandert, ob es "durchschießt" oder ob es sogar in die Mitte der Mahlschüssel zurückgedrängt wird (hierzu siehe die Zeitschrift "Aufbereitungs-Technik" Nr. 8/1975, Seite 401-408).

Nachteilig ist bei derartigen Mühlen, wenn das Mahlgut "durchschießt", geht die Mahlleistung der Mühle entsprechend zurück, da das grobkörnige Mahlgut vom Sichter zur Mahlschüssel innerhalb der Mühle zurückgeführt wird. Ferner ist das aus Mahlgut gebildete Polster (Schichthöhe) zwi schen den Mahlrollen und der Mahlschüssel nicht ausreichend, um die erforderliche Laufruhe der Mühle zu gewährleisten und das Auftreten von Schwingungen zu verhindern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Wälzmühle zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Unteranspruch gestaltet die Erfindung vorteilhaft aus.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Verringerung der Mahlbetthöhe auf der Schüssel (von innen nach außen) entgegengewirkt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der Beschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt einer Wälzmühle,

Fig. 2 zeigt die Kräfte an den Kohleteilchen,

Fig. 3 zeigt das Profil der Mahlschüsselauskleidung über dem Radius der Mahlschüssel.

Zu Fig. 1

Kohle wird der Mahlschüssel 4 der Wälzmühle 1 von einem nicht dargestellten Zuteiler durch den zentralen Fallschacht 5 in geregelter Menge zugeführt. Die Kohle fällt in die Mitte der sich drehenden Mahlschüssel 4, wird durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert, durch die Umlenkhauben 6 zusammen mit der Heißluft unter die Mahlrollen 3 gelenkt und dort zerquetscht. Die durch den Düsenring 10 geführte Heißluft trocknet die Kohle und trägt gleichzeitig den Kohlenstaub in den Sichter 7. Dort werden die gröberen Teile abgeschieden und zu nochmaligem Durchgang durch die Wälzmühle 1 in die Mahlschüssel 4 zurückgeführt, während der genügend feine Kohlenstaub zu den Brennern eines nicht dargestellten Dampferzeugers weiterströmt.

Bei der Betrachtung der Kräftebilanz in Fig. 2 an der mit dem Anstellwinkel α geneigten Mahlschüssel ergibt sich aus der Beziehung des Kräftegleichgewichts für die Radialbewegung nach außen eine notwendige Mindestzentrifugalbeschleunigung von

g = 9.81 m/s² Erdbeschleunigung
µ = Reibungswert (0,5 < µ < 0,9)
a_{z mind.} = Mindestzentrifugalbeschleunigung m/s²

Das Kräftegleichgewicht lautet wie folgt:

Fz = F_ab + F_R

cosα × M × a_z = sinα × M × g + µ × cosα × M × g + µ × sinα × M × a_z

wobei
F_z = Zentrifugalkraft Komponente
F_ab = Kohlegewichtskraft Komponente
F_R = Reibkraft der Kohleteilchen
M = Masse der Kohleteilchen

Die jeweils herrschende Zentrifugalbeschleunigung a_z an der mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ω drehenden Mahlschüssel ergibt sich zu

r = Entfernung zum Drehpunkt
n = Schüsseldrehzahl in U/min

Mit zunehmender Entfernung zum Drehpunkt weicht die jeweils herrschende Zentrifugalbeschleunigung a_{z ist} immer mehr von der Mindestzentrifugalbeschleunigung a_{z mind.} abhängig vom Reibungswert µ und vom Mahlschüsselanstellwinkel α ab.

Eine Anpassung der Mahlschüsselkontur über den Radius, d. h. die stetige Veränderung des Mahlschüsselanstellwinkels α in Abhängigkeit der Entfernung zum Drehpunkt, erlaubt die jeweils herrschende Zentrifugalbeschleunigung a_{z ist} mit der notwendigen Transportbeschleunigung in Einklang zu bringen. Dadurch wird einer Verringerung der Mahlbetthöhe durch die über den Radius zunehmende Radialbeschleunigung und der damit von innen nach außen über proportional steigenden Transportgeschwindigkeit entgegengewirkt.

Die Mahlrollen 3 sind tonnenförmig ausgeführt, um mit der Kontur der Mahlschüssel 4 zu korrespondieren.

Die Mahlschüsselkontur gemäß Fig. 3 läßt sich wie folgt berechnen:
entweder durch

oder

Legende

1

Wälzmühle

2

Mühlengehäuse

3

Mahlrollen

4

Mahlschüssel

5

Fallschacht

6

Umlenkhauben

7

Sichter

8

Mahlschüssel-Auskleidung

9

Abrollfläche

10

Düsenring

Claims

1. Wälzmühle, bei der die Abrollfläche der Mahlschüssel über den Querschnitt radial von innen nach außen unter einem Anstellwinkel (α) zur Waagrechten ansteigend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (α) zum Außenrand der Mahlschüssel (4) hin parabel förmig ansteigt und daß dessen Größe so bestimmt ist, daß das für den optimalen Mahlvor gang erforderliche Kräftegleichgewicht der Mahlgutpartikel unter Berücksichtigung der vom Radialabstand (r) abhängigen Zentrifugalbeschleunigung (a_z) an jeder Stelle der Mahlschüssel (4) im wesentlichen erfüllt ist.

2. Wälzmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kräftegleichgewicht gebildet wird aus zum einen der Zentrifugalkraft-Komponente (F_z) und zum anderen aus der Mahlgutpar tikel-Gewichtskraft-Komponente und der Reibkraft der Mahlgutpartikel entsprechend der For mel
F_z = F_ab + F_R bzw.
cosα × M × a_z = sinα × M × g + µ × cosα × M × g + µ × sinα × M × a_z
wobei
F_z = Zentrifugalkraft-Komponente
F_ab = Mahlgutpartikel-Gewichtskraft-Komponente (Hangabtriebskraft)
F_R= Reibkraft der Mahlgutpartikel
L = Anstellwinkel der Abrollfläche der Mahlschüssel zur Waagrechten
M = Masse der Mahlgutpartikel
a_z = Zentrifugalbeschleunigung
g = 9,81 m/s² Erdbeschleunigung
µ = Reibungswert
ist.