毕业设计--1000MW火电机组配套锅炉的制粉系统设计

目录
前言 (1)
第一章 1000MW火电机组配套锅炉的制粉系统设计总则 (2)
1.1制粉系统的适用范围 (2)
1.2制粉系统的功能 (2)
1.3制粉系统的范围 (2)
1.4制粉系统设计的任务 (2)
1.5制粉系统设计的要求 (3)
第二章煤和煤粉的特性 (4)
2.1煤特性的常规分析 (4)
2.2煤的可磨性 (5)
2.3煤的磨损性 (5)
2.4煤的燃烧特性 (6)
2.5煤的爆炸特性 (6)
2.6煤和煤粉的水分 (6)
2.7煤粉细度 (6)
2.8煤和煤粉的密度 (6)
2.9煤和煤粉的比热容 (7)
第三章制粉系统及磨煤机的选择 (9)
3.1选择依据和一般原则 (9)
3.2中速磨直吹式制粉系统的计算分析 (9)
3.3钢球磨中储式制粉系统的计算分析 (12)
第四章热力计算 (15)
4.1一般原则 (15)
4.2中速磨煤机直吹式制粉系统的热力计算 (16)
4.3钢球磨煤机中储式制粉系统的热力计算 (21)
第五章空气动力计算 (28)
5.1基本原则 (28)
5.2中速磨直吹式制粉系统的空气动力计算 (28)
5.3钢球磨中储式制粉系统的空气动力计算 (39)
Ζ0=KΘ*K H*ΖΔ0=0.15 (45)
第六章附属设备和部件的选择 (50)
6.1原煤仓 (50)
6.2煤粉仓 (50)
6.3给煤机 (51)
6.4粗粉分离器 (52)
6.5细粉分离器 (53)
6.6输粉机 (53)
6.7节流元件 (54)
6.8煤粉分配器 (54)
6.9煤粉混合器 (54)
6.10木块分离器和木屑分离器 (54)
6.11制粉系统的风机 (55)
第七章制粉系统管道布置及其他 (60)
7.1制粉系统管道布置原则及要求 (60)
7.2原煤管道布置 (60)
7.3制粉管道布置 (61)
7.4送粉管道布置 (63)
7.5制粉系统防爆的技术措施 (65)
7.6管道及部件强度要求 (66)
7.7热工测点布置及位置 (67)
第八章两种制粉系统的分析比较 (68)
8.1从制粉系统的运行工况分析比较 (68)
8.2从寿命与金属耗量分析比较 (68)
8.3从经济性方面分析比较 (68)
8.4结论 (68)
参考文献 (70)
致谢 (71)
附表1 (72)
附表2 (74)
前言
随着我国国民经济的迅速发展，对电力的直接需求和潜在需求也越来越大，因此现代电力工业是我国规模巨大、发展迅速的先行行业。

增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。

为了适应和满足火力发电厂大容量高参数发展的要求，优化制粉系统，科学的选型并相应地选择合理的运行方式已成为各生产企业的共识。

制粉系统是火力发电厂的主要系统之一，它的性能优劣、合理优化及科学性将直接关系到火电厂的经济性和安全性。

制粉系统的任务是：制备并连续、均匀供给满足锅炉燃烧所要求的煤粉。

在现代煤粉锅炉中，它已成为与锅炉燃烧设备共同组成的不可分割的燃烧系统整体的重要组成部分。

锅炉的安全经济运行与制粉系统的良好设计、布置及其运行情况密切相关。

本次制粉系统设计的主要任务是：针对大同烟煤的特性进行磨煤机的优化选型；分别设计直吹式制粉系统和中储式制粉系统；合理选择制粉系统的辅助设备和部件；进行管道的合理布置设计以及整个系统和设备的参数计算；对两种制粉系统的经济性和对煤种的适应性进行比较。

在此次设计中，…老师进行了详细的指导，并严格审阅，给予我大力的支持和帮助，在此我表示衷心的感谢！
限于本人水平，本设计存在的不足、错误和遗漏之处在所难免，衷心希望各位领导、老师和同学给予指正。

设计人：
200年月日
第一章 1000MW火电机组配套锅炉的制粉系统设计总则1.1制粉系统的适用范围
本设计方案适用于火电机组容量为2980t/h锅炉制粉系统的设计和计算。

1.2制粉系统的功能
制粉系统的功能是制备合格煤粉输送到锅炉以进行燃烧。

对于大型锅炉，制粉系统已成为与锅炉燃烧设备共同组成不可分割的燃烧系统整体的一部分，因而其设计要与锅炉燃烧设备综合考虑，以满足锅炉正常运行对燃烧的要求。

1.3制粉系统的范围
制粉系统的范围包括原煤仓至锅炉燃烧器之前的所有设备、部件、管道及其元件以及仪表、调节和控制装置。

除了基本的设备和部件如磨煤机、给煤机、煤粉分离器、一次风机或排粉机、原煤仓、煤粉仓和给粉机、锁气器、木块和木屑分离器外，尚有下列的管道及其附属装置：
（1）原煤管道：包括原煤仓至给煤机和给煤机至磨煤机的落煤管；金属小煤斗。

（2）制粉管道：磨煤机至排粉风机间的制粉管道，旋风分离器至煤粉仓和输粉机的落粉管，输粉机至煤粉仓的落粉管，粗粉分离器的回粉管，煤粉仓的放粉管，吸潮管和防爆门引出管等。

（3）送粉管道：排粉风机、粗粉分离器或一次风箱至燃烧器的一次风管、三次风管、乏气风管、给粉管、干燥剂再循环管等。

（4）冷风道：磨煤机调温用的压力冷风道，低温（冷）一次风机或低温干燥风机的出口风道，磨煤机和给煤机密封系统风道。

（5）热风道：至磨煤机的热风道（对于冷一次风机则由空气预热器出口起），排粉风机进口热风道，高温一次风机进口热风道，烟气干燥混合器的热风道，风扇磨煤机的密封风管道以及空气预热器出口至磨煤机和排粉机的温风道。

（6）用作干燥剂的烟气管道：包括高低温烟气管道和混合室至磨煤机进口的干燥管等。

1.4制粉系统设计的任务
制粉系统设计的任务是：根据锅炉燃用的煤的特性和锅炉采用的燃烧设备
来选择制粉系统和磨煤机的型式和参数，并对制粉系统范围内的其他设备、部件、管道及元件进行合理的选型、布置和计算，以保证制粉系统具有良好的运行性能和技术经济指标。

具体的内容为：
（1）确认设计和校核煤种及其有关特性，作为制粉系统设计的基础；
（2）选择适用的制粉系统；
（3）进行磨煤机选型，确定磨煤机台数、出力和其他性能参数；
（4）进行制粉系统热力计算；
（5）选择制粉系统其他设备、部件的型式及参数；
（6）进行管道布置和设计；
（7）进行空气动力计算，确定制粉系统总的压降，选择一次风机或排粉风机；
（8）提出仪表及调节控制装置的设计要求；进行辅助装置设计。

1.5制粉系统设计的要求
制粉系统设计应遵循运行安全可靠、技术先进、经济合理、安装维修方便、注意环境保护、布置美观等原则，符合下列具体要求：
（1）制粉系统应能完全满足锅炉运行要求并具有良好的特性：
①煤粉细度合格，出力满足锅炉的运行要求；
②运行可靠，能连续正常制粉、供粉；
③调节灵活方便，能适应锅炉负荷变化的要求；
④设备部件不易损坏，使用寿命长；
⑤运行经济，电耗低；
⑥各送粉管道风粉分配均匀。

（2）投资省；
（3）运行、维修和制造、运输、安装方便；
（4）设备、部件、管道和元件有足够的强度和刚度；
第二章煤和煤粉的特性
2.1 煤特性的常规分析
2.1.1 设计的煤种和锅炉参数
设计选择的煤种是山西大同烟煤，原始数据如下：
锅炉参数：
D=2980t/h D zr=2424t/h P gr=26.15MPa P zr=5.11/4.85MPa
t gr=605℃t zr=353/6030℃t gs=302℃t lk=25.4℃θpy=130℃B=303t/h q2=4.5% q3=0% q4=1.2% q5=0.22% q6=0%
ηgl=94.08%
2.1.2 煤的成分换算
收到基转换为空气干燥基：
K ar-ad =(100-M ad)/(100-M ar)=(100-1.2)/(100-3.0)=1.0186
C ad=C a r³K ar-ad=70.8%³1.0186=72.1139%
H ad=H a r³K ar-ad=4.5%³1.0186=4.5837%
O ad=O a r³K ar-ad=7.1%³1.0186=7.2321%
A ad=A a r³K ar-ad=11.7%³1.0186=11.9176%
收到基转换为干燥无灰基：
K ar-daf =100/(100-Mar -Aar)=100/(100-3.0-11.7)=1.172
C daf =Car³K ar-daf =70.8%³1.172=83%
H daf=Har³K ar-daf =4.5%³1.172=5.27%
收到基转换为干燥基：
K ar-ad =100/(100-M ar )=100/(100-3.0)=1.03093
A d =A a r ³K ar-d =11.7%³1.03093=12.062%
2.1.3 煤的发热量的计算
根据锅炉参数计算锅炉最大连续蒸发量下所需的热量：
Q=)()('-"+-"zr zr zr gs gr gr h h D h h D
查水蒸气表可知：
h gr ‟‟=3495KJ/kg h gs =1328.8 KJ/kg
h zr ‟‟=3675KJ/kg h zr ‟=3070KJ/kg
代入数据得：
Q=2980³（3495－1328.8）＋2424³（3675－3070）=7921796³103KJ/h
2.1.4 锅炉的燃煤量计算
煤的低位发热：Q .p =27800 KJ/kg
锅炉的燃煤量：
B=Q/( Q .p *η
gl )= (7921796³103 )/(27800³0.9408)=303t/h 式中ηgl ——锅炉效率ηgl =0.9408
计算燃料量Bj=B(1－q4/100)=299 t/h
2.2 煤的可磨性
煤的可磨性标志煤磨碎的难易程度，一般用可磨性指数来衡量。

哈氏指数HGI 和BT и可磨性指数都可以用来衡量，一般情况下，钢球磨煤机设计计算用BT и可磨性指数，双进双出钢球磨煤机和其他磨煤机设计计算用哈氏可磨性指数。

两者可近似用下式进行换算：
K VTI =0.0149HGI+0.32
代入数据： 1.2=0.0149HGI+0.32
HGI=59
2.3煤的磨损性
煤的磨损性表示煤在碾磨过程中对碾磨设备碾磨件的磨损强烈程度。

用公式表示为：
K e =m/10τ
查《火电厂煤粉制备系统设计和计算方法》表2-3-1知道K e <1.0磨损性为轻微。

2.4 煤的燃烧特性
煤的燃烧特性是选择煤粉细度的依据，也影响磨煤机和制粉系统以及其他一些设备部件类型的选择，是制粉系统设计必须的重要的煤质特性之一。

煤的燃烧特性可以按照发生用煤分类标准中挥发分（结合发热量）、灰分和水分等分类指标的等级大致判定（挥发分等级高的煤燃烧性能好，灰分和水分等级高的煤燃烧特性差）。

本次设计用煤为烟煤，根据热分析的方法可判定此煤种的着火指数R W，着火等级为二级，着火特性为易着火。

2.5 煤的爆炸特性
煤粉的爆炸特性指煤粉爆炸的难易程度和爆炸能产生的压力程度。

制粉系统中充满煤粉空气混合物，存在引起爆炸的危险性。

制粉系统中煤粉起火爆炸的主要原因是由于系统内沉积煤粉自燃引起的。

主要因素有：煤粉的挥发分，水分和灰分含量，煤粉细度，气粉混合物温度，含份浓度以及气流中的含氧量。

由此判定本设计用的煤粉爆炸特性，查《火电厂煤粉制备系统设计和计算方法》表2-5-2知R W>4.65~5.7,爆炸指数B C >30~45，爆炸性为中等易爆炸。

2.6 煤和煤粉的水分
原煤的全水分由外在水分Mf和内在水分Minh组成。

原煤的水分将影响原煤仓和给煤机的工作性能和干燥过程。

制粉系统的型式和干燥介质的选择也和原煤的水分有关。

设计煤种是烟煤：0.5 Mad < Mpc≤Mad Mad = 1.2% 故取Mpc= 1%
2.7 煤粉细度
煤粉的细度可用煤粉在筛孔尺寸为x微米筛子上的剩余量的百分比（R x%）来表示。

R x愈大，煤粉愈粗。

对于固态排渣炉煤粉燃用烟煤时，煤粉细度按下式选取：
R90=4+0.5³n³V daf ，%
式中，V daf——煤粉的干燥无灰基挥发分
n——煤粉的均匀性系数
则：R90=（4+0.5³1.0³24.7）%=16.35%
2.8煤和煤粉的密度
煤的视在密度是包括煤的内孔隙在内的单位容积的煤的质量。

煤的堆积密度是包含煤内孔隙和颗粒间空隙的单位容积的煤的质量。

煤的视在密度：⨯-+=M
ac c ac
c ap c ）（1100100,,,ρρρar M M 100100- ， t/m 3 煤的真密度： )
9.21(1001000
0,ρρρ--=
ad ac c A )2325.4334.0/(1000++=daf daf H C ρ
=100/(0.334³83＋4.25³5.27＋23)=1.368t/ m 3
)9.2368.11(9176.11100368
.1100,-⨯-⨯=ac c ρ=1.460 t/ m 3
457.00
.310021.410021.4)1460.1(100460.1100,=⨯-⨯⨯-+⨯=ap c ρ t/ m 3 煤粉的视在密度：pc ar ap
c ap pc M M --=100100.,ρρ=9997457.0⨯=0.448 t/ m 3 煤的堆积密度：ρc,b =0.63³ρc,ap =0.63³0.457=0.228t/ m
3 煤粉的堆积密度：ρ
pc,b =0.35³ρpc,ap +0.004R 90 =0.35³0.448+0.004³16.35
=0.221 t/ m 3
2.9煤和煤粉的比热容
煤粉的比热容：C pc =0.01[C dc (100-M pc )+4.187M pc ]
C A =0.754+2.93t10-4
C 0=0.74+4.1t10-3+(0.66+2t 10-3)³V daf /100
C dc =0.01[C 0 (100-A d )+C A ³A d ]
当t=60℃时
C 0=1.19842 kJ/（kg ℃）
C A =0.77158kJ/（kg ℃）
C dc =1.147 kJ/（kg ℃）
C pc =1.147 kJ/（kg ℃）
当t=68℃时
C0=1.21541 kJ/（kg℃）C A=0.7739kJ/（kg℃）C dc=1.182 kJ/（kg℃）C pc=1.182 kJ/（kg℃）
第三章制粉系统及磨煤机的选择
3.1 选择依据和一般原则
在选择磨煤机形式和制粉系统时，应根据煤的燃烧、磨损、可磨与爆炸特性以及磨煤机的制粉特性和煤粉细度的要求，结合锅炉炉膛和燃烧器结构统一考虑，并考虑投资、电厂检修运行水平及设备的配套、备品备件供应以及煤的来源和煤中杂物情况诸因素，以达到磨煤机、制粉系统和燃烧装置匹配合理，保证机组的安全经济运行。

根据煤种的不同，燃烧稳定性指数的不同，所选择的制粉系统也相应的不同。

这个设计采用的是山西大同烟煤，Rw=5.3，查书《火力发电厂煤粉制备系统设计和计算方法》中表3-3-1，5.0<Rw<5.7适合选用钢球磨储仓式乏气送粉系统或者中速磨直吹式制粉系统。

所以本次设计将选用中速磨直吹式和钢球磨中储式两种制粉系统，进行计算、分析、比较，最后确定合适的制粉系统。

3.2 中速磨直吹式制粉系统的计算分析
3.2.1中速磨的台数的确定
在直吹式系统中，当机组的容量为1000MW时，每台锅炉装设的中速磨不多于8台，其中1台为备用。

由于本设计锅炉燃烧采用四角切圆直流燃烧器，每台磨煤机对应着相应的燃烧器布置，根据相关经验中速磨煤机选6台，其中1台备用。

风道；14-二次风箱；15-调温冷风门；16-密封冷风门风机；10II-二次风机；11-空气预热器；12-热风道；13-冷
6-煤粉分配器；7-一次凤管；8-燃烧器；9-锅炉；10I-一次
1-原煤仓；2-煤称；3-给煤机；4-磨煤机；5-粗粉分离器；
图：带中速磨的正压直吹式制粉系统（带冷一次风机）
3.2.2中速磨的选型
中速磨煤机的型号有多种，可以根据不同的参数需要来选择，主要根据磨煤机的碾磨件寿命来决定，这和Ke 有很大的关系，当煤的磨损指数 1.2<Ke<2.0时，应优先选用MPS 磨。

（设计煤种Ke=1.3）
单台磨煤机的计算处理由锅炉燃料消耗量B g 及磨煤机配置台数z 来确定。

但磨煤机出力选择时，是以磨煤机90%负荷对应与锅炉的100%负荷，及在正常情况下要留有10%的裕度。

所以，单台磨煤的计算出力为：
B m yy =K 1
Z Bg =1.15³303/5=69.69 t/h 式中：B m yy — 单台磨煤机的应有出力
K — 裕量系数；K=1.15
B g — 锅炉最大连续蒸发量时的燃料消耗量
Z — 一台锅炉配置的磨煤机总台数
磨煤机的基本出力B MO =B m yy /(f H f R f M f A f g )
=69.69/(1.10³0.94³1.07³1.00³1.00)
=62.99 t/h
式中：f H 、f R 、f M 、f A 、f g —分别为可磨性、煤粉细度、原煤水分、原煤灰分、原煤粒度对磨煤机出力的修正系数。

查《火电厂煤粉制备系统设计和计算方法》表4-3-2得f H =1.17、f R =0.94、f M =1.07、f A =1.00、f g =1.00；
磨煤机磨盘的节圆直径：D=39.25B MO0.4
=39.25³61.320.4=205.8 cm
根据磨煤机的基本出力B MO和磨煤机磨盘的节圆直径D，查《火电厂煤粉制备系统设计和计算方法》表3-1-4，选取系统的磨煤机为轮式磨煤机，型号为MPS225。

磨盘直径2250mm；磨盘转速24.1r/min；入磨最大通风量24.8kg/s；
外行尺寸（长³宽³高）（mm）10500³6300³9500
图1.MPS中速磨煤机
3.2.3MPS磨煤机碾磨出力的计算：
MPS中速磨煤机碾磨出力按下式公式计算：
B M=B MO f H f R f M f A f g
式中B MO—磨煤机的基本出力，t/h
f H、f R、f M、f A、f g—分别为可磨性、煤粉细度、原煤水分、原煤灰分、原煤粒度对磨煤机出力的修正系数。

查《火电厂煤粉制备系统设计和计算方法》表4-3-2得f H=1.17、f R=0.94、f M=1.07、f A=1.00、f g=1.00；
B M=6299³1.10³0.94³1.07³1.00³1.00=69.69 t/h
3.2.4碾磨件磨损对磨煤机出力的影响：
轮式磨煤机碾磨件磨损后出力会有一定的变化，见下图。

在碾磨件重量减少15%以内，出力没有变化；在重量减少22%时，将加载压力增加1%，其出
力大约为最大出力的95%。

3.2.5通风量及风环风速的确定
磨煤机性能参数表中给出了入磨最大通风量为24.8kg/s，风环风速在100%通风量下为75~85m/s。

3.2.6磨煤机阻力的确定
在100%负荷下，阻力为6.97kPa。

3.2.7磨煤机电机功率的确定
在100%负荷下，电机功率为650KW。

3.2.8磨煤机功率的确定
Pm=6.5³B MO=6.5³62.99=409.44KW
3.2.9磨煤电耗
e=Pm/Bm=409.44/69.69=5.88KW/h
3.3钢球磨中储式制粉系统的计算分析
3.3.1钢球磨台数的确定
在钢球磨中储式制粉系统中，选用5台钢球磨煤机，不设备用。

3.3.2钢球磨的选型
每台磨煤机的计算出力：
B j=KB g/Z=1.2³303/5=72.72 t/h
式中：Bj——单台磨煤机的计算出力；
K——裕量系数；K=1.2；需要保证总的出力不少于最大连续蒸发量时的115%~120%；
B g——锅炉最大连续蒸发量时的燃煤消耗量；
Z——一台锅炉配置的磨煤机总台数；
根据设计煤种的特性，可分别求出：
钢球装载量对磨煤机出力的修正系数f gq=1.0
筒体通风量对磨煤机出力的修正系数f tf=1.0
工作煤可磨性参数对磨煤机出力的修正系数f km=1.181
煤粉细度对磨煤机出力的修正系数f mf=1.21
由此可知总的修正系数f=f gq³f tf³f km³f mf=1³1³1.181³1.21=1.492 根据每台磨煤机的计算出力和总的修正系数查《制粉系统设计与运行》图
3-18确定选择的钢球磨型号为MTZ380/860。

MTZ380/860的参数：
容积：97.534m 3；工作转数：17.00r/min ；最大装球量：105t ；
装载系数：0.2197；电机型号：Y800-4-10；电机功率：1800KW
喷嘴图： 钢球磨煤机贮仓式热风送粉系统
1-原煤仓；2-给煤机；3-钢球磨煤机；4-粗粉分离器；5-细粉分离器；
6-煤粉仓；7-给粉机；8-排粉机；9-一次风机；10-燃烧器；11-二次
11-二次风箱；12-螺旋输送机；13-木屑分离器及木块分离器；14-锁
气器；15-煤粉炉；16-送风机；17-下降干燥管；18-一次风机；19-乏
3.3.3钢球磨煤机碾磨出力的计算：
21
906.08.04.2)R 100ln (11.0-=v gr jd ap M k k k k Ln D B ϕ t/h 式中：B M —钢球磨煤机的碾磨出力，t/h ；
D ，L —磨煤机筒体的内径和长度，m ；
n —磨煤机筒体的工作转速，r/min ；
k ap —护甲形状系数，取1.0；
k jd —由于护甲和钢球磨损使出力降低的修正系数，取0.9；
ψ—钢球装载系数；
k gr —工作燃料可磨性指数；
k v —滚筒内实际通风量对磨煤机出力的影响系数；
R 90—粗粉分离器后的煤粉在筛孔为90微米筛子上的剩余量的百分比
其中D=3.8m ； L=8.6m ；代入数据：
B M =0.11³3.82.4³8.6³17.000.8³1³0.9³0.21970.6³1.2181³1³0.743 =73.77 t/h
3.3.4最佳通风量的计算：
磨煤电耗和通风电耗总和为最小时的通风量称为最佳通风量。

)361000(38
3903.ϕVTI
VTI opt v K R K V D n Q += =159856 m 3/h
3.3.5最佳钢球装载系数的计算：
随着钢球装载量的增加，磨煤机出力和电耗量都增加。

当单位电耗最小时的钢球装载量称为最佳钢球装载量。

min /1839.0)(12.075.1,r n n cr
opt b ==ϕ 699.213
.42==D n cr r/min 3.3.6磨煤机的功率的计算： 磨煤机功率：MOT dr M P P ηη0
=P M =96
.092.01350⨯=1528 KW 磨煤电耗： e= P M /B M =1528/73.77=20.7 kwh/t
第四章热力计算
4.1一般原则
4.1.1制粉系统热力计算的目的
（1）确定磨煤机所需的干燥剂量，干燥剂初温和组成。

（2）确定制粉系统终端干燥剂总量，温度，水蒸气含量和露点。

（3）对于按惰化气氛设计的制粉系统，还要计算终端干燥剂中氧的容积份额。

并使之符合防爆规定。

（4）验算送粉管道中风粉混合物温度是否与所用煤种相适应。

4.1.2制粉系统热力计算的范围
计算的起点：燃料为原煤落入口；干燥剂为引干燥剂入磨煤机的导管断面。

计算终点：在负压下运行的设备为排粉机入口处；在正压下运行的设备为粗粉分离器出口断面。

4.1.3制粉系统热力计算的要求
热力计算中参数的选择应首先满足使燃料达到所需的干燥程度的条件，且应同时与下列要求相符合：
（1）制粉系统的终端温度应不高于设备（磨煤机和排粉风机）轴承允许的的温度和防爆要求的温度，但应高于干燥剂中水蒸气的露点。

（2）对于以惰化气氛设计的制粉系统，终端干燥剂中氧的容积份额应符合防爆规程的规定。

（3）终端干燥剂总量应于磨煤机通风量相符，直吹式和中储式干燥剂输粉系统干燥剂中的空气量应与锅炉推荐的一次风量相符或在他们的允许范围内。

（4）系统的通风量应使设备各部件中的流速在推荐值的范围内，以保证煤粉的正常输送。

制粉系统热力计算基本上是遵循系统带入热量与带出热量相等的热平衡原则。

4.1.4不同类型制粉系统计算的特点
钢球磨煤机中储式制粉系统大多采用热风作为干燥剂，辅以温风或冷风调节，并采用干燥剂循环来协调磨煤机的通风量。

中速磨煤机直吹式系统一般采用热风作为干燥剂，磨煤机对磨制每公斤原
煤的干燥剂量已为磨煤机的通风量所限定，对于正压直吹系统，热力计算要考虑密封风的影响。

4.2中速磨煤机直吹式制粉系统的热力计算
4.2.1初始干燥剂量的确定
轮式正压直吹式制粉系统用热空气作为初始干燥剂量g 1计算方法：
M
M S MV v B Q Q g χϕ)(6.31-= ， kg/kg 式中：Q v ——磨煤机通风量，kg/s
Q S ——进入磨煤机的密封风量
B M ——磨煤机出力，t/h
χ
M ——相当于B M 下的负荷率 ψMV ——相当于χM
下的通风率 代入数据：g 1=3.6³(24.8³1-1.02)/69.69=1.228 kg/kg
4.2.2热平衡的确定
q in =q ag1+q le +q s +q mac , kj/kg
式中：q ag1——干燥剂的物理热
q le ——漏入冷风的物理热
q s ——密封（轴承）风的物理热
q mac ——磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量
(1) 干燥剂的物理热q ag1的确定
干燥剂仅为空气时：q ag1=C 1³t 1³g 1 , kJ/kg
式中：t 1 ——干燥剂的初温度
C 1——在t 1温度下干燥剂的质量比热容
(2) 漏入冷风的物理热q le 的确定：
本系统为正压系统，q le =0kJ/kg
(3) 密封风物理热q s 的确定：
q s =3.6Q S / B M ³C s t s ；kJ/kg
式中：Q s ——密封风风量
t s ——密封风温度，℃；取常温20℃
c s ——在温度t s 时湿空气比热容，查得1.014kJ/(kg*℃)
q s=3.6³1.02³20³1.014/69.69=1.069 kJ/kg
(4)磨煤机工作产生的热q mac的确定：
q mac=3.6*K mac e ，kJ/kg
式中：K mac——机械热转化系数，各种形式磨煤机的转化系数不同。

钢球磨煤机：0.7；中速磨煤机：0.6；风扇磨煤机：0.8 e——磨煤的单位电耗，（kW*h）/t；e=P/B M=5.88（kW*h）/t
P——磨煤机功率
q mac=3.6³0.6³5.88=12.7008 kJ/kg
4.2. 3 制粉系统干燥磨制1kg煤带出和消耗的总热量q out：
q out=q ev+q ag2+q f+q5
式中：q ev——蒸发原煤中的水分消耗的热量
q ag2——乏气干燥剂带出的热量
q f——加热燃料消耗的热量
q5——设备散热损失
(1) 蒸发原煤中的水分消耗的热量q ev的确定
q ev=ΔM（2500+1.97t2-4.187t rc）
式中：t2——设备终端温度；
t rc——原煤温度，℃，若无预干燥一般取0℃；
ΔM——所干燥的水分；
ΔM=(M ar－M pc)/(100－M pc)=0.0202 kg/kg；其中M pc=1% 正压直吹式系统的终端干燥剂温度t2=t M,2℃查表5-4-1得磨煤机出口最高允许温度t M,2=[5×（82－V daf）/3±5=95.5±5℃，根据校核，取t2=68℃；
所以：q ev=0.0202³(2500+1.97³68－4.187³0)=53.21 kJ/kg
(2)乏气干燥剂带出的热量q ag2的确定：
干燥剂、密封风以及漏入系统的冷风，在磨煤机内工作完后统称为乏气，它们携带一部分热量离开磨煤机。

q ag2=[（1+ K le）g1+3.6Q s/B M]c a2t2
式中：c a2——在t2下湿空气的比热容，c a2=1.016 kJ/(kg*℃)
q ag2=（1³1.228+3.6³1.02/69.69）³1.02³68=88.83 kJ/kg
(3) 加热燃料消耗的热量q f的确定：
原煤在制粉系统内被干燥和磨制成粉，失去了部分水分。

煤粉保留了剩余水分并维持风粉混合物的温度。

加热燃料消耗的热量按下式计算：
unf rc pc
pc dc ar
f q t t M M c M q +--+-=
))(100187.4(1001002
式中：M pc ——煤粉水分，%
t rc ——原煤温度，℃，一般取0℃ c dc ——干燥煤的比热容，KJ/(Kg ℃) M ar ——原煤（应用基）水分，%
q unf ——原煤解冻用热量，kJ/kg ；可取零。

由第一章中煤粉的比热容计算可知：
当t=68℃时， Cdc=1.182 kJ/(kg*℃) 代入数据：0)068)(11001
187.4182.1(1003100+--⨯+-=
f q = 80.75kJ/k
g (4)设备散热损失q 5的确定：
对于直吹式系统：q 5=0.02 q in ，kJ/kg 4.2. 4热平衡方程
按输入热量与输出热量相等的原则，列出热平衡方程：
q in =q ag1+q le +q s +q mac =q out =q ev +q ag2+q f +q 5 c ag1t 1=( q ev +q ag2+q f +q 5-q le -q s -q mac ))/ g 1 代入数据得：c ag1t 1 =173.91 kJ/kg
查《制粉系统设计与运行》表6-8所列ct=f(t)的关系，可确定干燥剂入口温度t 1：
64.170100)5.10191.173(5
.1010.204100
2001=++--=
t ℃
则 q in =227.21 kJ/(kg ℃) q out =227.33 kJ/(kg ℃) 符合制粉系统热力计算的要求。

4.2.5干燥剂初温和终温的确定
干燥剂的初温是指制粉系统热力计算的起始点的温度，即热平衡方程中的t1；终温t2为计算终点的温度。

1. 干燥剂初始温度t1的确定：
（1） 组成干燥剂的气体在起始计算断面处的温度应比抽出点的温度低10℃。

如果以空气作为干燥剂且t 1＜t ha 时，所取的热风或温风温度应比空气预热器出口处低5~10℃，大容量机组取下限。

（2） 干燥剂初温t 1是根据干燥剂的组成和其他已知条件并作出一些假定来解方程得到的；得到的结果还应进行验算，使原来的假定值与计算所得值的误差在允许的范围内。

2. 干燥剂终温t 2的确定：
（1）磨煤机出口温度的确定：磨煤机出口温度，取决于防爆条件及设备允许的温度。

（2）终端干燥剂温度t 2按下面建议确定： 正压直吹式系统 t 2 = t M,2=68℃ 4.2. 6终端干燥剂的成分、参数和份额
终端干燥剂的成分、参数和份额可以校核热力计算结果是否满足锅炉燃烧对一次风率的要求；确定干燥剂中含湿量和露点，以防结露。

1.设备末端干燥剂的参数的计算：
对于采用冷风作为密封，尚应考虑密封风风量，按下列各式计算： 质量： ()M
s
la ha B Q M g r r g 6.312+
∆++= 体积：
M
s la ha B Q M
g r r V 285.16.3804.0285.1)(12+
∆++=
θ 密度： 2
22θρV g =
代入数据得：301.169
.6902
.16.30202.0228.112=⨯+
+⨯=g kg/kg
0218.169.69285.102.16.3804.00202.0285.1228.112=⨯⨯++⨯=
θ
V m 3/kg 273.10218
.1301
.12==
ρ kg/ m 3 如果要计算干燥剂的实际体积，需对所得的体积θ2V 进行温度和压力修正，得每公斤原煤：
V 2=(V 2θ³101.3/Pa )(273+t 2)/273 m 3/kg
代入数据得： 276.12=V m 3/kg 2.终端干燥剂含湿量和露点的计算
为了保证气粉混合物的正常输送，设备末端干燥剂的温度应高于露点温度，否则应重新计算。

（1）含湿量计算：
以空气作为干燥剂时，按下式计算：
()()⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+-+∆++=
10001110001112d K K g M
d K g d l
e le le ，g/kg
式中：d ——空气含湿量，通常取10 g/kg K le ——磨煤机漏风量等于0
d 2=(1.228×1×10+1000×0.0202)/[1.228×(1－10/1000)]=26.19 g/kg (2) 终端干燥剂中水蒸气所占的份额的计算：
r H2O =d 2/100=0.2619 3.露点的计算：
露点可根据干燥剂的含湿量d 2查《空气含湿量与露点》表5-7-1，可得露点t dp =29.29℃
对于直吹式制粉系统至少应使t dp ≤(t 2－2）℃=98℃ 符合条件。

4.2.7 干燥出力校核计算
磨煤机干燥出力B M,d =Q v /(1000×V 2)
式中：V 2——对于每公斤干燥剂的实际体积，m 3/kg
Q v ——磨煤机通风量，m 3/kg
B M,d =24.8×3600/(1000×1.267)=69.96t/h
△=
%100⨯-M
M
d M B B B ，=(69.96－69.69)/69.69=0.38%<10% （ 符合制粉系统的要求）
4.2.8理论空气量和烟气量的计算 1.理论空气量的计算
每公斤煤燃烧时，理论上需要的化学当量干空气量（氧浓度按21%体积计算）以标准状态下的体积计应为：
V 0=0.089（C ar +0.375S c,ar ）+0.265H ar -0.0333O ar , m 3/kg。