褐煤燃烧制粉系统比选专题报告

乌拉盖电厂2×600MW空冷发电机组工程可行性研究专题报告褐煤燃烧制粉系统比选专题报告2005年1月呼和浩特批准：审核：校核：编写：目录1．概述2．煤质资料及分析3. 风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案比较4. 风扇磨煤机直吹式制粉系统方案5．中速磨煤机直吹式制粉系统方案6．风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案经济性比较7．结论1概述乌拉盖电厂2×600MW空冷发电机组工程位于内蒙古自治区锡林郭勒盟东北部的乌拉盖综合经济开发区境内。

电厂规划容量为6⨯600MW，本期2⨯600MW机组，配国产化亚临界空冷燃煤机组。

乌拉盖电厂工程燃用乌拉盖矿褐煤。

我国的褐煤资源丰富,已探明的储量近1098亿吨,同时由于本工程煤全水份高达34.6%左右,故对我国未来燃褐煤电厂的示范性十分重要。

因此本期工程锅炉制粉系统的优化及主要设备的选型也十分必要。

本报告就本期工程特点及燃煤特性制粉系统优化及主要设备-磨煤机的选择进行论证。

2煤质资料及分析制粉系统优化必须首先研究工程的燃煤特性，对所建议的制粉系统提出特殊的要求（如采用的系统.系统配置等）、然后根据以上确定所需的磨煤机台数及布置，以选择较优秀的制粉系统及磨煤机配置。

乌拉盖电厂工程按业主提供的煤种，电厂本期工程年燃煤量约为406万吨。

根据业主委托机械工业哈尔滨火电设备性能检测中心做出的化验报告，确定煤质分析如下：分析上述煤质分析数据可以得出如下结论:1)根据乌拉盖电厂设计煤种为褐煤、收到基水份为34.6%、挥发份在48.32%及哈氏可磨性指数等分析,属于高水份、高挥发份和低可磨性、中等发热值，易着火、低磷低硫优质褐煤。

2)乌拉盖电厂工程设计煤质磨损指数0.74,属磨损性不强煤质。

3)从灰熔点看，无论设计煤种属于结渣性煤。

3. 风扇磨煤机制粉系统和中速磨煤机制粉系统方案比较根据《火电厂设计技术规程》（DL5000-2000）和业主给定的煤质，制粉系统主要是选择了风扇磨直吹式制粉系统和中速磨直吹式制粉系统进行比较优化。

采用风扇磨煤机和中速磨煤机制粉系统均是可行的,但也都有一些问题。

《火电厂设计技术规程》（DL5000-2000）中8.2.1条规定:对于大容量机组,在煤种适宜时,宜优先选用中速磨煤机;燃用高水份、磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇磨煤机；对于风扇磨制粉系统方案，在条文说明中说明了“磨损性不强的褐煤”，指磨损指数≤1.5,包括高水粉的软褐煤及高灰份的硬褐煤;本工程K e为0.74，满足解释条文说明中的磨损指数≤1.5的要求,因此采用风扇磨煤机可能磨损较小。

同时煤的灰份含量、灰份中所含的石英、硅酸盐和硫化铁的总量决定了煤的磨损性能，本工程煤的灰份含量小，发热量相对较高，故折算灰份量较小，所以整体的磨损性能不大。

我国东北现运行的燃烧褐煤电厂与本工程业主提供煤质中主要磨损指数和与磨损有关的元素列表对比如下:由列表可以看出，双辽电厂、伊敏电厂的灰份都比本工程大得多。

元宝山电厂3号炉燃用煤磨损指数3.57, 要比正蓝电厂大得多，现该厂2号炉、3号炉均燃用该煤种，2号炉风扇磨煤机打击板寿命1000~1100小时，据磨煤机制造厂沈重和长春发电设备总厂专家介绍，德国公司设计的元宝山S70风扇磨煤机设计和制造有一定问题，由于磨煤机内流场设计不当，径向磨损较大，中期后通风量下降较大，制造厂建议对分离器通流部分改造，以改变现在的流场不畅的问题。

而双辽发电厂风扇磨煤机运行情况较好,打击板可运行达1900小时左右。

根据以上分析结果，本工程业主提供煤质属于比较好的褐煤。

根据上述几个电厂的运行经验，估计乌拉盖电厂打击板寿命2500小时应该是可能的。

由于风扇磨的缺点是易损件的寿命较低，需经常更换叶轮，故检修工作较为频繁，其检修采用全液压万向转动的风扇磨叶轮检修车进行检修,设置锅炉四周的检修通道,由检修车拆除叶轮并运送到两炉中间后部的检修间进行检修。

中速磨正压直吹式制粉系统具有调节性能好、系统比较简单、运行方便、维护工作量小等特点。

2000版火规条文说明中指出：“煤种适宜“系指冲刷磨损指数Ke<5.0的烟煤、高挥发份贫煤及水份较低（外在水份≤15%）的硬质褐煤。

本工程业主给定的设计煤质按煤粉水份为15%计算，表面水份为19.6%,高于规程中的表面水份，但条文说明中接着又提出：根据国外经验，对某些水份较高（全水份Mt接近40%）的褐煤，也可采用中速磨煤机。

该段说明为“也可采用”，我们的理解是对高水份褐煤选择中速磨煤机制粉系统方案也是可行的，但必须有相应的措施。

本工程煤粉全水份34.6%,国内目前没有如此高水份褐煤采用中速磨直吹式制粉系统方案的业绩。

国内已经投产的元宝山3号机组,全水分25.88%, 为提高一次风温，利用机组大修期在回转式空预器出口又串联设置了一次风暖风器，使一次风温达370℃，才基本满足了制粉系统干燥需要；同为北方联合电力投资建设的内蒙古上都电厂通过多方分析论证后采用中速磨正压冷一次风机制粉系统，设计煤种的全水分为29.5%(设计煤种)，也是增设了管式空预器后将一次风温提高至430℃以增强制粉系统的干燥出力。

我们也了解到国外公司如美国ABB—CE公司、美国B&W公司等在美国得克萨斯、蒙古国用过中速磨煤机磨制水份高达38%的褐煤的经验。

对于本工程煤质如此高水份,采用中速磨制粉系统干燥出力是否能满足,特别是在冬季（燃煤温度低）和雨季，还应在试磨后最后确定。

根据以上分析，采用风扇磨煤机和中速磨煤机制粉系统方案都是可行的,但也都有一些问题，因此对风扇磨和中速磨制粉系统两个方案进行了计算工作。

4.风扇磨煤机直吹式制粉系统方案4.1风扇磨煤机选型计算根据本工程燃煤特点,选择8台风扇磨煤机,风扇磨煤机性能计算结果如下：运行方式：6+2BMCR%工况下出力：60.42t/hBMCR%工况下通风量：200000m3/h提升压头：1800Pa出口温度：120℃煤粉细度：R90=50% ；R1000=3∽5%电机功率：1000kW4.2风扇磨制粉系统方案特点及热力计算结果风扇磨制粉系统具有磨煤+通风的特点，具有系统简单、运行方便、运行经济性好等优点。

燃用高水份褐煤采用这种系统是比较适宜的。

风扇磨制粉系统可采用三介质和二介质做干燥剂系统，本工程设计是按照二介质（高温炉烟+热风）做干燥剂的风扇磨直吹式制粉系统。

本工程采用风扇磨直吹式制粉系统还具有如下特点：a.由于本工程燃用褐煤水份较高,采用风扇磨直吹式制粉系统引入高温炉烟作干燥剂，对水份的适应性好,调节性能好,抽取高温炉烟,可以更充分地将煤干燥。

b.本工程褐煤的高挥发份使制粉系统的防爆问题显得更加突出，由于风扇磨直吹式制粉系统的干燥剂的加入，可以有效地防止制粉系统爆炸，满足了系统安全运行的要求。

c.风扇磨对煤质变化的适应性也较好。

风扇磨煤机直吹式制粉系统具有燃料的干燥、研磨和输送三种功能。

具有系统简单、运行维护方便、制粉电耗低、施工工期短等特点。

原煤经给煤机落入落煤管，与其中高温干燥剂混合，得到初步干燥后，进入风扇磨，在破碎的过程中得到进一步的干燥，风扇磨本身产生的压头，克服系统阻力，将合格煤粉直接送炉膛燃烧。

磨煤机的干燥介质能同时满足燃煤的干燥，制粉系统通风和一次风量的要求，并有随负荷变动进行调节的能力。

制粉系统在选用干燥系统的同时，必须满足以下2个条件：a.干燥剂中的含氧量小于12%或二氧化碳含量不小于4%，以满足制粉系统的防爆要求；b.在锅炉各种负荷情况下，能较好地满足锅炉对一、二次风比例和风速的要求，以保证炉膛的燃烧。

本工程锅炉采用双烟道“Π”型布置。

锅炉为亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉，锅炉采用平衡通风，直流燃烧器，固态排渣。

采用8台风扇磨煤机，其中6台运行，2台备用（一台检修备用，一台运行备用），选择的原则是：按燃用设计煤种满足锅炉在MCR工况下需要出力的1.1倍以上选择磨煤机;并能满足锅炉在燃用校核煤种时MCR工况下的出力要求.为满足锅炉变负荷运行的需要,每台磨煤机配1台可调节变速联轴器。

风扇磨围绕炉膛四墙布置、切向燃烧，每面墙布置2台磨煤机，每台磨出口风粉管道分3层，每层有2个一次风喷咀和2个二次风喷咀,由于风扇磨煤机燃烧器总高接近20m，锅炉汽包中心线标高为85.374m，板梁顶端标高为97m，并采用2台两分仓空气预热器加热热风。

锅炉采用侧煤仓布置,两侧各布置4个煤斗。

每台锅炉配置8台给煤机，与风扇磨煤机匹配，其中6台运行,2台备用。

每台锅炉配置8座原煤斗，设计煤种按能满足锅炉MCR负荷8小时耗煤量。

锅炉上部炉侧抽炉烟口抽取10000C的高温炉烟，经与热风混合成两介质干燥剂进入高温炉温管道。

国内外运行经验表明，在各类磨煤机系统磨制褐煤时，风扇磨煤机的制粉电耗最低，平均为13-18kw.h/t煤。

5.中速磨煤机直吹式制粉系统方案5.1中速磨煤机选型计算根据80年代以来我国进口中速磨煤机及国产引进型中速磨煤机运行20年来的情况, 应设计一个适应煤质变化的制粉系统，在满足锅炉燃煤量的要求的前提下，如果锅炉热风温度等限制磨煤机的通风量，因而可能限制磨煤机的干燥出力而降低磨煤机的磨煤量。

特别是冬季燃煤温度降低和雨季水份增大的情况下。

因此，磨煤机选择主要应注意以下几个方面的关系:1)磨煤机台数、出力与制粉系统的关系.这里首先要注意的是磨煤机基本出力,磨煤机基本出力是指磨煤机在设计煤质条件和锅炉设计煤粉细度下的出力，一般情况下，磨煤机选型均能满足要求。

而对磨煤机设计最大出力来说，是指磨煤机在设计煤质条件和锅炉设计煤粉细度下的最大出力能力。

该出力是通过给定的公式、图表计算和试磨试验得到的，设计最小出力是考虑磨煤机振动、允许的最小通风量（取决于石子煤排放量或煤粉管道最低流速）下的风煤比计算下给定的。

磨煤机出力又包括两个出力:一是研磨出力，二是干燥出力，根据CE公司的设计经验，当燃用水份较高的褐煤时，应以磨煤机干燥出力来选择磨煤机。

因此详细地考察影响磨煤机的主要变化因素，对需要提高磨煤机热负荷（干燥出力），因而会使磨煤机出力降低。

煤的发热量降低时，磨煤机出力必须增加，所以煤的发热量既影响到磨煤机的规格，又影响到磨煤机供给的燃烧器个数和规格。

磨煤机出力还应重视磨辊、磨环等磨损件寿命的要求，保持均匀的锅炉燃烧和保持备用磨煤机的后备能力。

2)磨煤机本体设计的可靠性与磨煤机选择的关系。

磨煤机本体设计的可靠性与磨煤机选择的关系主要包括以下3个部分：a.磨煤机研磨出力，涉及到磨损部件、弹簧压力、转速、传动机构（齿轮箱和减速机）的正确设计。

b.特别要注意减少维修工作量和缩短停机时间。

为了减少煤粉流动速度和降低分离器的磨损，磨煤机的外表高度和容积将设计的比较大。

3）磨煤机负荷率与磨煤机选择的关系。