pulverizer operation performance and testing

.1

Pulverizer Operation  Performance and Testing

Rod Pifer

.2

Coal Recirculation

Final Classification

Gravity Separation

Primary

Classification

Fluidized

Bed

Product

OutputRaw Coal Flow

.3

Hot Air DuctHot Air ControlDamper

Flow

TemperingAir ControlDamper

Cold AirDuct

Coal‐airTransport Pipes

SwingValve

Operators

Pulverizer

Shut‐offDamper

PitotTubes

PrimaryAir

Damper

Primary Air Control – Common PA Fan

.4

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

.5

Relative Pulverizer Capacity as a Function of  Hardgrove

Grindability

0HGI ASTM D40930

1.6

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1.0

.9

.8

.7

.6

.5

.4

.3

.2

.1

020 40 60 80 10010 50 70 90

Pulverizer 

Capacity 

Correction 

Factor, Cg

.6

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

Pulverizer 

Capacity 

Correction 

Factor, Cf

Fineness Percent Passing 200 Mesh

50 60 70 80 90

1.2

1.0

.8

.6

.7

B&W Pulverizer Capacity Correction Due to Moisture

Pulverizer 

Capacity 

Correction 

Factor, Cm

Surface Moisture (% by weight)

4 6 8 10 12

1.05

1.00

0.97

0.95

0.93

.8

Grindability

Index

INDEX SCALE 0 ‐100 HGI

B&W NOMINAL INDEX 50 HGI

TYPICAL COALS  BITUMINOUS = 40‐45 HGI

PRB = 50‐55 HGI

.9

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

.10

High Side 

Pressure Tap

Low Side 

Pressure Tap

Equalizing Lines

Pitot

Tubes

Primary Air Duct 

Between Fan & 

Mill

Detail of the pitot

tubes

Air Flow

Averaging Pitot

Tubes for Primary Air Differential

.11

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

.12

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

.13

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

.14

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 

.15

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

.16

Compare Pulverizer PA Requirements to PA Requirements for the  Rest of the Combustion System

B&W coordinates the size and performance of the burners and coal piping with pulverizers

Some aftermarket burners require modifications to the PA flow to optimize combustion and emissions

Changing the coal pipe size will affect minimum PA flow requirements

Pulverizers, coal pipes, and burners cannot be seen as separate entities, as they are all interrelated

.17

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

.18

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

.19

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)

.20

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.

.21

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

.22

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

.23

Current B&W Roll Wheel Pulverizer Operating DataThe following data (provided by the customer) is required by B&W

for use indetermining 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?

.24

Classifier

Discharge

Baffles

Raw Coa

l

Roll Wheel Pulv. Classifier Assembly

.25

Poor Fineness in a Roll Wheel Pulverizer

Hole in classifier cone

Missing flap gate

Flap gate stuck open

Low spring pressure

.26

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)

.27

B&W Roll Wheel Pulverizer  Improvements Update

Rod Pifer

.28

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

.29

Substantial increase in usable wear material compared to original design tiresUse with original design standard profile grinding segmentsMounts on existing wheelNo modifications required

Wearesistor®

(Asymmetric) Tires Standard Tire

Profile

Wearesistor®

Tire

Profile

.30

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

.31

Cut‐Away View of Segmented YAS in Pulverizer

.32

New Segmented Yoke Air Seal (Split Line Shown) 

.33

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

.34

Wear‐resistant Cera‐VAM®

Swing Valve Plate and Seat

for Roll Wheel and EL Pulverizers

.35