直吹式制粉系统及中速磨运行特性分

直吹式制粉系统及中速磨运行特性分析

近年来，我国引进的大型燃煤电站锅炉中，中速磨直吹式制粉系统占有一半以上的份额。国内也有几家磨煤机制造厂引进了国外大型磨煤机的制造技术。中速磨直吹式制粉系统在大型火力发电厂中的广泛应用已成为不可逆转的必然趋势。然而，由于我国火电厂过去多采用钢球磨煤机中间储仓式制粉系统，对中速磨及直吹式制粉系统的运行特性不熟悉，加上国内燃料应用情况的复杂性给运行带来的困难，致使在运行实践中存在一些问题，有必要从理论上深入研究、分析直吹式制粉系统及中速磨的运行特性，从而用以指导运行实践，使好的设备、好的系统真正发挥其高的经济效益。

1 中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统的特点

直吹式制粉系统的一个重要前提是应保证磨煤机能根据锅炉负荷的需要，连续、均匀、有调节地供应炉膛质量合格的煤粉。这一性质使磨煤机及制粉系统的运行与锅炉的运行紧密地联系在一起，其运行性能必须综合考虑锅炉运行的要求，因此中速磨及其直吹式制粉系统已成为锅炉燃烧系统中不可分割的重要组成部分。

目前大型火电厂的中速磨直吹式制粉系统大多采用正压冷一次风机系统(见图1)。在该系统中，一次风机只输送冷空气，这使风机可造得较小，通风电耗低且工作可靠性高。风机处于空气预热器之前，需在空气预热器中有独立的一次空气通道，因而采用了三分仓回转式空气预热器，有利于减少空气预热器漏风及保持稳定的一次风温和稳定的锅炉效率。对输送冷空气的高效能风机来说，可以设计成较大压

差并可以采用燃料管道较长的较大磨煤机，这样磨煤机可以布置在离锅炉较远的地方，且没必要为每台磨配备单独的风机，因而简化了锅炉房的布置和设备的初投资。由于风机的压头较高，无论对于总的一次风量，还是每台磨的空气流量，都可很简单地用文氏管或其它方法方便地进行测量，这一点对提高锅炉燃烧自动化控制水平，从而提高锅炉燃烧经济性，也是不可忽视的有利条件。

图1 中速磨煤机正压冷一次风机直吹式制粉系统

1—锅炉；2—空气预热器；3—送风机；4—给煤机；5—磨煤机；6—粗粉分离器；7—密封风机；8—煤粉分配器；9—隔绝门；10—燃烧器；11—二次风箱；12—风量测量装置；13—冷一次风机；14—热一次风机

2 影响中速磨工作的主要因素

评价中速磨煤机工作的指标有：磨煤出力、煤粉细度、与锅炉燃烧系统的配合、系统工作的安全性及运行电耗、碾磨部件的使用寿命等。

磨煤出力随锅炉负荷而变化，其变化范围取决于磨煤机的型号、所磨制的燃料性质及所要求的煤粉细度，同时还与碾磨部件的磨损情况及运行中碾磨压力的设置有关。

煤粉细度的确定取决于锅炉燃用燃料的性质，它应是使锅炉燃烧损失与运行电耗(包括磨煤电耗和通风电耗)及制粉金属损耗之和为最小的经济煤粉细度。

磨煤机与燃烧系统的配合反映在制粉系统的通风量与燃烧要求的一次风量是否匹配。制粉系统的最小通风量决定于两个条件：一是在运行温度下，水平一次风管内的流速不应低于15 m/s，以防止煤粉沉积；二是保持中速磨煤机最低的风环风速，防止石子煤量骤增及保证必要的煤粉细度，两者中较高的一个即是磨煤机最小通风量。最大通风量取决于磨煤机的型号及其流动阻力要求，在磨煤机设计额定工况下，既保证磨煤机的额定出力，又保证使用设计煤种的煤粉细度和煤粉浓度。对一次风量的要求即对磨煤机出口风粉气流中煤粉浓度的要求，取决于燃料的着火稳燃性质和低NOx燃烧的需求。

系统工作的安全性除对原煤带进的铁块、木块和石块在运行中易引起磨煤机的振动、石子煤排放量增大等故障外，主要是制粉系统的防爆问题，要求磨煤机出口风粉混合物的温度既要考虑到燃烧和安全运行的要求，又要顾及磨煤机内润滑油的老化。

以上种种因素，都直接影响到制粉系统的运行电耗和碾磨部件的使用寿命，影响到整个电厂的运行经济性指标，设备的等效可用系数和有效利用系数等安全性指标。

3 中速磨煤机的运行特性

实际运行中对各种因素的要求存在一定的矛盾，因此有必要综合分析它们之间的关系以寻求最佳的运行方式。对运行电厂而言，磨煤机的型号已选定，因此其结构尺寸已是定值。实际运行中磨煤机的运行负荷要根据锅炉的负荷需要进行调整，所用燃料也会在一定程度上有所变化，其次是随着运行时间的增长，碾磨部件会有所磨损。分析中速磨的运行特性，应置于这样的前提下进行。

3.1 磨煤机出力

中速磨对煤的可磨性指数(HGI)的变化比较敏感。德国Babcock 公司提供的资料表明，该公司设计的MPS磨煤机，一般可磨性指数每变化1，出力约变化2.4%～2.6%，且可磨性指数越低，出力变化的幅度越大。

当原煤灰分超过20%时，由于磨煤机内循环量的增加，会导致磨煤机出力下降。

在中速磨煤机中，干燥剂对原煤的干燥呈逆向流动方式，热空气与进入磨煤机的原煤不能预先接触，因此原煤水分的大小对碾磨出力影响较大。水分越高，磨煤机出力越小。过大的水分会导致磨辊处煤及煤粉粘结，影响磨煤机安全运行。

随着煤粉变粗，磨煤机出力增大。因此，当锅炉在短期尖峰负荷下运行，要求更高的磨煤机出力时，可通过少量增加煤粉细度值来达到。

磨煤机出力还与磨煤机碾磨压力有关。碾磨压力主要来自弹簧、

液压缸或其它压紧装置的压紧力，其次是磨辊的自重力，前者是可以调节的。碾磨压力过大，将加速碾磨部件的磨损，过小将使磨煤出力降低、煤粉变粗。因此，运行中要求碾磨压力保持一定。随着碾磨部件的磨损，碾磨压力相应减小，运行中需随时进行调整。

中速磨的最小出力一般能降低到额定出力的40%而维持正常运行。低于最小出力运行，由于磨盘上煤层过薄，会造成碾磨部件金属间的直接接触，导致强烈磨损和振动等事故。

磨煤机出力的调整还与投运的磨煤机台数有关。当锅炉负荷下降时，合理的运行方式还需考虑磨煤机不同运行负荷下对煤粉细度和风粉混合物浓度的影响。

3.2 通风量

对结构尺寸已定的磨煤机而言，满负荷下磨煤机的通风量是个固定的数值。在风环和分离器设计维持不变的情况下，固定的通风量可保证必要的风环风速和煤粉细度。但随之而来的问题是，运行中风煤比(煤粉浓度)不能随煤种变化作相应的调整。例如对高挥发分烟煤，煤粉可磨得粗些，同时若煤的可磨性指数也较高时，磨煤机出力可有较大的提高。但通风量高于规定值会使得煤粉管道和磨煤机内部磨损加速，因而使一次风量适应不了提高了出力的高挥发分烟煤对一次风率的要求，其后果必然对燃烧带来不利的影响。为此必须限制磨煤机出力，以保证合理的风煤比，从而限制了磨煤机的出力潜力。

国外不同厂家设计的各种型式的磨煤机，其额定负荷下的最佳风煤比各不相同，因而所适应的燃料性质有所差别，选型时应注意这一