Molino de carbón

Molino de carbón

Un molino de carbón es una pieza clave de la maquinaria para triturar bloques de carbón y convertirlos en carbón pulverizado. Como equipo auxiliar vital para calderas de carbón pulverizado, se utiliza ampliamente en diversas industrias, como la generación de energía térmica, la fabricación de cemento y la producción de productos de silicato. Es capaz de realizar molienda en seco o húmedo de diversos minerales y materiales triturables. El proceso de molienda de carbón consiste esencialmente en la reducción continua del tamaño y el aumento de la superficie de las partículas de carbón, lo que requiere energía para superar las fuerzas de cohesión entre las moléculas sólidas. La pulverización se logra principalmente mediante tres métodos: compresión, impacto y atrición, siendo la compresión el más eficiente energéticamente y la atrición el menos eficiente. Los distintos tipos de molinos de carbón suelen incorporar dos o los tres métodos, según el diseño específico.

Según la velocidad de rotación de los componentes de molienda, los molinos de carbón se clasifican en tres categorías: de baja velocidad, de velocidad media y de alta velocidad. Cada tipo presenta diferencias significativas en rendimiento, aplicaciones y eficiencia económica.

Los molinos de carbón de baja velocidad (p. ej., los molinos de bolas y tubos) funcionan a 15-25 rpm. Con una estructura predominante de tambor, se basan en el impacto y la fricción de las bolas de acero dentro del tambor giratorio para pulverizar el carbón. Ofrecen una adaptabilidad excepcional a los diferentes tipos de carbón, capaces de procesar antracita dura o carbón bituminoso de baja calidad, y ofrecen una alta fiabilidad operativa. Representan más del 60 % de los molinos de carbón en centrales térmicas domésticas y se utilizan principalmente en sistemas de pulverización de tolvas de almacenamiento intermedio. Sin embargo, presentan desventajas como su gran peso, su alto consumo de energía (2-3 veces superior al de los molinos de velocidad media), su nivel de ruido considerable y sus elevados costes de mantenimiento.

Los molinos de carbón de velocidad media (p. ej., molinos de tazón, molinos de rodillos) funcionan a 50–300 rpm. Trituran el carbón mediante compresión y atrición entre los elementos de molienda. Estos molinos son compactos, requieren menos espacio y consumen solo entre el 50% y el 75% de la energía de los molinos de baja velocidad. Ofrecen un control de operación ágil y un alto grado de automatización, lo que los hace ideales para calderas de carbón de gran capacidad y carbones con molturabilidad media. Sin embargo, su compleja estructura conlleva mayores costos de reparación y no son adecuados para moler carbones muy duros.

Los molinos de carbón de alta velocidad (p. ej., molinos de ventilador) operan a 500–1500 rpm. Pulverizan el carbón principalmente mediante impacto y colisión a alta velocidad. Al integrar las funciones de secado y transporte de polvo de carbón, presentan una estructura sencilla y una baja inversión inicial. Son adecuados para lignito de alta humedad o carbón bituminoso de alta volatilidad y se utilizan comúnmente en sistemas de pulverización de combustión directa. Sus desventajas incluyen un desgaste severo, periodos de operación continua más cortos y poca adaptabilidad a carbones duros.

Los principios de funcionamiento de los molinos de carbón convencionales varían según su énfasis. Los molinos de bolas son dispositivos rotatorios cilíndricos horizontales accionados por engranajes periféricos. Con un diseño de parrilla de dos compartimentos, el material ingresa al primer compartimento a través del dispositivo de alimentación, donde es golpeado y molido por bolas de acero elevadas por revestimientos escalonados. Tras una molienda preliminar, pasa a través de una placa de diafragma al segundo compartimento para su posterior molienda entre revestimientos planos y bolas de acero, y finalmente se descarga a través de la parrilla de descarga. Los molinos de rodillos, por otro lado, cuentan con una mesa de molienda que gira mediante un motor a través de un reductor. El material alimentado al centro de la mesa se mueve hacia afuera gracias a la fuerza centrífuga y es triturado por rodillos de molienda. Simultáneamente, entra aire caliente al molino para secar el material. La corriente de aire transporta el material a un separador para su clasificación; las partículas de gran tamaño se remueven para su remolienda, mientras que el polvo fino cualificado se recoge mediante un dispositivo de recolección de polvo. La finura del producto se puede controlar ajustando el separador.

Las funciones principales de un molino de carbón se reflejan en la preparación del carbón pulverizado y la integración de sistemas. No solo completa el secado, triturado y molienda del carbón, sino que también controla la finura del carbón pulverizado dentro del rango requerido, lo que contribuye directamente a la combustión eficiente de la caldera. Además, los molinos de carbón suelen integrarse con sistemas de pulverización (por ejemplo, tolvas de almacenamiento intermedio o sistemas de combustión directa) para garantizar un suministro estable de polvo de carbón. En aplicaciones industriales, este equipo se utiliza ampliamente en las industrias de generación de energía, cemento, metalurgia y química, y actúa como un dispositivo auxiliar clave para garantizar la continuidad de la producción.

El mantenimiento diario y las reparaciones periódicas son cruciales para garantizar el funcionamiento estable de los molinos de carbón. Las revisiones diarias posteriores a la parada deben incluir la inspección del apriete de los pernos y la reposición de grasa lubricante a base de litio en las carcasas de los cojinetes. Durante el mantenimiento, es fundamental inspeccionar la lubricación y el desgaste de los cojinetes, reemplazar los martillos y revestimientos desgastados, apretar los pernos de las aspas del ventilador, limpiar los depósitos de escoria en el horno de combustión y reparar los revestimientos del horno. La selección del tipo de molino de carbón requiere un análisis exhaustivo de las características del carbón, los requisitos de consumo energético y la eficiencia económica para lograr un equilibrio óptimo entre la eficiencia de producción y el control de costos.