Pulverizer Operation Performance and Testing

Pulverizer Operation  Performance and Testing Rod Pifer .1

Coal Recirculation Raw Coal Flow Product Output

Final Classification Gravity Separation Primary Classification Fluidized Bed

.2

Primary Air Control – Common PA Fan

Hot Air Duct Cold Air Duct

Hot Air  Control Damper

Tempering Air Control Damper

Coal‐air Transport Pipes Swing Valve Operators

Flow

Primary Air Damper

Pitot Tubes

Shut‐off Damper

Pulverizer

.3

Coal Properties Affecting Pulverizer Selection • Basic rating formula – Corrected capacity =  Base capacity x Cg x Cf x Cm

• Grindability (Cg) – Effect on capacity – As affected by moisture

• Fineness (Cf) – Effect on capacity – Requirements for fuel rank

• Moisture (Cm) – Effect on capacity – Effects on surface and inherent moisture

.4

Relative Pulverizer Capacity as a Function of  Hardgrove Grindability 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1

Pulverizer  Capacity  Correction  Factor, Cg

1.0 .9 .8 .7 .6 .5 .4 .3 .2 .1 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 HGI ASTM D409 .5

B&W Pulverizer Capacity Correction with 200  Mesh Fineness Standard Classifier 1.2

Pulverizer  Capacity  Correction  Factor, Cf

1.0

.8

.6 50

60

70

80

90

Fineness Percent Passing 200 Mesh .6

B&W Pulverizer Capacity Correction Due to Moisture 1.05

1.00

Pulverizer  Capacity  0.97 Correction  Factor, Cm

0.95

0.93

4

6

8

10

12

Surface Moisture (% by weight) .7

Grindability Index ÌINDEX SCALE 0 ‐100 HGI ÌB&W NOMINAL INDEX 50 HGI ÌTYPICAL COALS 

BITUMINOUS = 40‐45 HGI

ÌPRB = 50‐55 HGI

.8

Ways to Improve Fineness • Air Flow – Operate on design air/coal curve, periodically verified  by proper calibration – Improve air distribution in grinding zone • Rotating throat • Throat orifice, plugs, inserts

– Lower/eliminate unnecessary control bias – Readjustments for coal changes • New throat castings (Different vane thickness)

• Increase Classifier Speed .9

Averaging Pitot Tubes for Primary Air Differential Low Side  Pressure Tap

High Side  Pressure Tap

Equalizing Lines

Detail of the pitot tubes

Primary Air Duct  Between Fan &  Mill ow

l Air F

Pitot Tubes .10

Possible Pitot Tube Problems New pitot tubes installed but not calibrated or tested Plugged pitot tubes  Cracks or holes in the pitot tubes  Pitot tube holes eroded or enlarged Leaks or plugs in the signal tubing between the pitot tubes and the pressure transmitters – Dams missing or broken – Dams left in when new pitot tubes were installed

– – – – –

.11

What Could Be Wrong With Your Mill? – Primary air flow is set too high or too low for proper mill operation – Primary air flow is set too high or too low for good combustion – Primary air flow measurement is incorrect  – The coal being burned is not what the mill was calibrated to grind

.12

Why Proper Mill Calibration Is Important – Primary air is needed to dry the coal and to transport  the coal – Only use enough primary air to dry and transport the coal – Proper primary air flow helps maintain the proper bed of  coal in the mill – The mill is a ball bearing with the coal bed acting as the grease

.13

What Happens If We Have Too Much PA? – Coal fineness is reduced as increased circulation through the classifier  increases the chance for large particles to blow through the classifier – Higher throat velocity blows coal out of the bed in the rings thus reducing  the lubricating effect in the grinding zone – Less coal bed in the grinding zone can result in rippling, chipping and  cracking of the rings as well as spalling and uneven wear on the balls – Increased velocity at the burner can make the flame unstable and increase  the LOI and possibly NOx emissions 

.14

What Happens If We Have Too Little PA? – Wet coal at the burner may not ignite properly resulting in  increased slagging and increased LOI – Reduced PA temperature at the burner may cause ignition   issues resulting in increased slagging and increased LOI – The flame could pull back into the burner  – Could have coal dribble at lower mill loads

.15

Compare Pulverizer PA Requirements to PA Requirements for the  Rest of the Combustion System Ì B&W coordinates the size and performance of the burners and coal piping with  pulverizers Ì Some aftermarket burners require modifications to the PA flow to optimize  combustion and emissions Ì Changing the coal pipe size will affect minimum PA flow requirements Ì Pulverizers, coal pipes, and burners cannot be seen as separate entities, as  they are all interrelated

.16

Perform Primary Air Calibrations Properly – – – – – – – – – –

Prepare pulverizer control curve based on the coal being used Calibrate the PA, Dp and Mill Dp pressure transmitters Remove, inspect, clean and leak check pitot tubes  Isolate all seal air Fill raw coal chute with coal and close valve at coal silo Perform PA Dp versus Mill Dp test; resulting curve must be a  straight line passing through the origin Perform clean air tests (traverses) with PA flows in the range  expected during actual operation Use manometer to measure PA Dp, Mill Dp, and PA pressure Compare manometer readings to control room readings Mark test pitot tube for equal areas .17

Perform Primary Air Calibrations Properly (cont.) Measure PA flow in each coal pipe  Calculate the K‐factor for the pitot tubes Repeat testing at 3‐4 PA flows All of the K‐factor should be within ±5% of the average Compare PA flows in each coal pipe; this is considered to  be a good indication of the coal balance between coal  pipes – Prepare final mill control curves also called  Characterization Curves or Dirty Air Curves

– – – – –

.18

What Can Change Your K‐Factor? – New or modified burners – New grinding zone in mill – Significant coal change (changes PA range) – Modifications to PA fans (changes how PA comes off fan  toward pitot tubes) – Modifications to the PA Ducts (changes how PA comes off  fan toward pitot tubes)

.19

Effect of PRB on Mill Operations – Significantly higher PA temperatures required due to high  moisture  in PRB – Significantly higher volume of coal feed due to lower BTU in  PRB and lower bulk density of PRB – PRB is Sticky ‐ it plugs chutes and hoppers or anyplace it falls  onto a ledge or ridge – PRB loves to burn ‐ it burns in the boiler, it burns in the  pulverizers, it burns in the hoppers, it burns in the pile, etc. .20

Effect of PRB on Mill Operations (cont.) – Blends of bituminous coal and PRB have special problems – Grinding bituminous coal is like trying to break a box full  of marbles with a sledge hammer  – Grinding a blend of bituminous coal and PRB is like trying  to break the box full of marbles with the same sledge  hammer after someone has mixed in a bunch of tennis  balls – PRB is more friable than bituminous coal, so it will have a  small size distribution in the bunkers .21

Effect of PRB on Mill Operations (cont.) – Most bunkers and silos are highly effective particle size  segregators – This means average particle size of the coal will vary over  a bunker loading cycle  – Coal bulk density could change depending on how small  and large particles fit together in your bunker – Also moisture content could change as smaller particles  with more surface to volume ratio bring in more surface  moisture .22

Current B&W Roll Wheel Pulverizer Operating Data The following data (provided by the customer) is required by B&W for use in determining the optimum rotating throat port area: 1.   Normal full load coal flow per pulverizer. 2.   Normal full load air flow per pulverizer. 3.   Pulverizer inlet/outlet air temperature at above normal full load coal and air flow. 4.   Mill differential pressure at normal full load coal flow. 5.   Mill inlet static pressure at normal full load coal flow (high side of mill differential pressure. 6.   Maximum coal flow at which pulverizer is operated. 7.   Minimum coal flow at which pulverizer is operated. 8.   Number of coal pipes in service per pulverizer. 9.   Raw coal Hardgrove grindability. 10. Raw coal total/surface moisture. 11. Raw coal ash content. 12. Rank of fuel. 13. Is there a significant amount of pyrites, rock or tramp iron in the coal? 14. Actual vs. desired fineness. 15. What is the major goal of installing rotating throats i.e.; reduce mill pressure  drop, reduce grinding zone erosion, improve fineness?

.23

Raw Coal

Roll Wheel Pulv. Classifier Assembly

Classifier Discharge Baffles

.24

Poor Fineness in a Roll Wheel Pulverizer Ì Hole in classifier cone Ì Missing flap gate Ì Flap gate stuck open Ì Low spring pressure

.25

Ways to Improve Roll Wheel Pulverizer Fineness •

Classifier louver section – – – – – –

•

Outside/inside diameter Vane angle Vane length Number of vanes Discharge cylinder length Bottom plate (retention/spin)

Classifier cone – Top I.D. – Cone angle – Cone volume

•

Classifier discharge (reduce “Seal” leakage) – Conical baffles – Sloped discharge doors – Improved doors (hinges fitup weighted) .26

B&W Roll Wheel Pulverizer  Improvements Update Rod Pifer .27

B&W Roll Wheel Pulverizer Upgrades – Cast Low Pressure Drop Rotating Throats – Wearesistor® Tires – Wearesistor® Low Profile Tires – Smooth I.D. grinding segments – Segmented Yoke Air Seal – Ceramic‐lined swing valve seats

.28

Wearesistor (Asymmetric) Tires  ®

Standard Tire Profile Ì Substantial increase in usable wear material  compared to original design tires Ì Use with original design standard profile  grinding segments Ì Mounts on existing wheel Ì No modifications required Wearesistor Tire Profile

®

.29

Smooth I.D. Grinding Segments for B&W Roll Wheel Pulverizers

.30

Cut‐Away View of Segmented YAS in Pulverizer

.31

New Segmented Yoke Air Seal (Split Line Shown) 

.32

New YAS Installed in Pulverizer  (Match‐Marked Segments Shown)

.33

Wear‐resistant Cera‐VAM® Swing Valve Plate and Seat for Roll Wheel and EL Pulverizers

.34

.35