双进双出钢球磨煤机性能试验要点及分析 二份

双进双出钢球磨煤机性能试验要点及分析
作者：陈晓斌 工作单位：上海重型机器厂有限公司
摘要：电厂性能试验一般考核煤粉的细度，R90、R200的筛余量，以及对应的均匀性系数，吨煤电耗，本文介绍了兰州热电厂性能试验细度调整的过程，分析了料位，负荷风风风量，分离器挡板开度，出力，钢球加载量对煤粉细度的影响，使煤粉细度降低在合理范围内，最终确定磨煤机的合理运行方式，提高锅炉运行的经济性。

关键字： 双进双出钢球磨 性能试验 煤粉细度 煤粉均匀性系数 运行优化 煤粉细度是煤粉主要的性质之一，煤粉越细总表面积越大，挥发分析出越快,燃烧越完全,燃烧时机械未完全燃烧损失越小。

本文试验的目的是确定磨煤机各调节参数对煤粉细度的影响,使煤粉细度保持在合理范围内,使煤粉能够充分燃尽,减小飞灰、炉渣可燃物含量,提高锅炉运行经济性。

煤粉颗粒的尺寸是指它能通过最小筛孔的尺寸，也称煤粉的直径。

煤粉细度是指一定质量的煤粉通过一定尺寸的筛孔进行筛分时，筛子上剩余量占筛分煤粉总量的百分比即：
我国电厂常用R90和R200表示煤粉细度，有时也采用R75。

R90表示筛孔直径为90um 的筛子筛分剩余百分比。

对于“200目过筛率”这种说法，目数物理学定义为物料的粒度或粗细度。

各国标准筛的规格不尽相同，常用的泰勒制是指筛网在1英寸(25.4mm)线段内的孔数即定义为目数。

目数越大，说明物料粒度越细；目数越小，说明物料
100%x a R a b =⨯+
粒度越大。

200目的筛子表示每英寸筛网上有200个筛孔，对应筛孔尺寸为R75。

煤粉颗粒的分布特性服从Rosin-Rammler 的破碎公式 ：
n
bx x e R -=100
Rx —在筛孔尺寸为x μm 筛子上的筛分余量；
b —表征煤粉细度的系数(细度系数)；
n —煤粉均匀性指数 (与磨煤机和分离器的型式以及它们的运行工况有关)。

若已知n ，不同粒度下的换算式为：
若已知R200和R90，煤粉均匀性指数n 和细度系数b 的表达式 ：
由上两式可知： 1. 当n 为定值时，b 愈大则R90就愈小，表明煤粉愈细；反之，b
愈小则R90就愈大，表明煤粉愈粗。

2. 因R90 ＞R200 ，所以n ＞0；
3. 当R90为一定值时，n 值愈大，则R200愈小，说明煤粉中较粗的
90
200901100ln 90100100lg ln lg ln 200lg 90
n b R R R n =-=
颗粒就愈少；
4.当R200为一定值时，n值愈大，则R90愈大，说明煤粉中较细的
颗粒就愈少；
5.可见，n值较大时，煤粉中较粗和较细的颗粒都少，颗粒粗细分
布较均匀；反之，n值较小时，煤粉中较粗和较细的颗粒均多，颗粒粗细分布不均匀。

当取b为一定值时，不同筛号的筛子筛分煤粉得到的曲线为图1的煤粉颗粒组成特性曲线(全筛分曲线)：
图1.煤粉颗粒组成特性
由图1 可见，n值较大时，煤粉中较粗和较细的颗粒都少，粒度分布范围越小；反之，n值较小时，煤粉中较粗和较细的颗粒均多，粒度
q 分布范围越大。

对于锅炉的燃烧，煤粉越细，机械未完全燃烧热损失4
越小，而且可适当减小过量空气系数而使排烟热损失2q 减小，煤粉在炉膛内燃烧越充分,灰渣可燃物含量降低，锅炉效率越高；但煤粉越细，对于磨煤设备来说，磨煤所消耗的电能n q （制粉电耗）越多，制粉设备磨损m q 越大；所以存在一个经济细度或最佳细度，根据锅炉燃烧技术对煤粉细度的要求与磨煤机运行费用两个方面进行技术经济比较来确定。

通常把2q 、4q 、m q 、n q 之和为最小值时所对应的煤粉细度称为煤粉的经济细度。

图2.煤粉经济细度的确定
2q +4q -排烟热损失和机械不完全燃烧热损失之和
m q +n q -磨煤电耗和制粉设备金属磨耗之和
q =2q +4q +m q +n q
影响煤粉经济细度的因素有以下几方面，煤的性质（煤种、挥发分daf V 、可磨性系数Kgr 或HGI 等)；制粉设备形式和运行工况（决定煤粉颗粒均匀性指数等）；燃烧设备和燃烧方式。

综合考虑燃煤的挥发挥发分daf V 和煤粉均匀性指数 n 这两个主要因素的影响，煤粉的经济细
度可按下面的经验公式计算：
所以，在锅炉实际运行时，对于不同煤钟和燃烧设备，应通过燃烧调整试验来确定煤粉的经济细度。

一般火力发电厂性能试验主要考核双进双出钢球磨煤机的细度、均匀性指数以及吨煤电耗。

磨煤单位电耗Em：单位时间内，在保证煤粉细度的条件下，磨制单位重量原煤消耗的电功率:
Em = Pm/Bm，kWh/t
式中： Pm—电动机输入功率 kW；
Bm—单位时间内磨煤机出力 t/h；
三相异步电动机运行功率Pm由下式来计算：
Pm= UIcosφ（1）
式中： U—电动机电压 kV；
I—电动机线电流 A；
cosφ—功率因数。

其中，电压与线电流都便于测量或有仪表显示。

日常计算时作了简化，取功率因数为额定功率因素，查兰州热电厂技术协议，主电机为鼠笼式异步电动机YTM710-6，额定负荷时的功率因素为0.81。

以兰州热电厂双进双出钢球磨煤机BBD4054性能试验为例，分析影响煤粉细度的因素并在试验中进行调整，以达到最佳的经济效应。

BBD4054筒体直径3950mm，筒体长度5540mm，最佳装球量/最大装球量
分别为56t/73t,加载的钢球规格为Φ30：Φ40：Φ50mm ，配比为1:1:1,分离器采用静态雷蒙型双锥形分离器。

煤粉细度的影响因素主要有以下4种:
1) 分离器挡板开度:
兰州热电厂BBD4054磨煤机采用静态雷蒙型双锥形分离器，双锥形分离器内装有调节挡板，调节挡上有0-6均匀划分的刻度，可根据煤粉细度要求调节挡板开度。

粗粒的煤粉撞击挡板后靠重力的作用经返煤管回落至磨机筒体内，与原煤混合在一起重新进行研磨。

合格的煤粉悬浮在一次风中，从分离器出口分配器输送至燃烧器，然后喷进锅炉内进行燃烧。

粗粉分离器煤粉细度调节倍率ϑ,是指在一定通风量下、分离器调节挡板开度(惯性式，离心力)或回转速度改变时，分离器出口煤粉细度值R90的变化情况：
ϑ=90R
/m in 90R 式中：R90-----某一通风量、某一挡板开度(或转速)时，出口煤粉细
度R90的数值； m in 90R -----某一通风量、某一挡板开度(或转速)变化时，出口煤粉
细度R90的最小值。

本质上，它是反映利用气流旋转强度或转向角变化，使离心分离或惯性分离效应变化的程度。

一定通风量下，分离器煤粉细度最大调节倍率：
m ax ϑ=m ax 90R /m in 90R
R----某一通风量、某一挡板开度(或转速)变化时，出口煤式中：m ax
90
粉细度R90的最大值，约等于分离器入口煤粉细度；
这个指标表明在不改变通风量的条件下，利用挡板开度的改变可
R将增大，分离器煤粉细度调以调节煤粉细度。

如果通风量增大，m ax
90
节倍率 将随之减小，所以系统运行时应维持一次风总风量在一定范围内。

这说明在不同风量下运行，分离器对煤粉细度的调节能力是不同的。

随着通风量的增加，调节能力降低。

在通风量不变的情况下，离心分离器出口煤粉的颗粒组成，在很大程度上取决于挡板的位置，挡板与分离器的径向夹角α增大，叶片遮盖增大，气流旋转加强，离心分离作用增大，出口煤粉变细，但回流磨机的粗粉会增加，磨机出力减小，磨机出力单位电耗将增加。

当α=45°～50°时，出口煤粉最细，以m in
R表示。

进一步增大叶片倾
90
角α，出口煤粉重新又变粗，这是因为调节挡板开度减小，煤粉气流旋绕叶片阻力增大，会有部分气流不经过叶片而从挡板下部缝隙径直
R表流向出粉口。

当倾角α=0°时，得到的煤粉最粗，煤粉细度以m ax
90示。

我厂生产的分离器内锥体下部采用活门式，间隔流粉，如果活门制造不当，或者安装时没有检查转轴是否转动灵活，实际运行时就会很容易卡死，堵住回粉通路；若卡死在开启位置，风粉混合物将会不经过折向叶片（粗颗粒没有被分选），经此门短路直接排出分离器，影响出粉细度，降低煤粉细度调节倍率。

这样的情况在湖北鄂州电厂就曾发生过，在性能试验过程我厂人员通过顶盖人孔观察发现分离器内
锥体下部六面体上的翻板门向上翘起，没有落下关闭，处于非正常位置。

最终检修工人用长钢筋从上盖观察门伸入分离器内，将翻板门顶下去，恢复成关闭状态。

由于分离器挡板位于中间位置时，调节效果最佳。

兰州热电厂性能试验时仅把分离挡板开度由3调到了4，测得的数据如下表1：
图3.分离器挡板开度对煤粉细度的影响
由图3分析得出当分离器挡板位置由3增大到4时，粗颗粒R90降低了21.34%，细颗粒R200降低了14.5%。

可见分离器挡板开度越小，对粗颗粒的过滤左右非常明显。

2)磨煤机出力(负荷风风量)
与其它形式磨煤机不同,双进双出磨煤机不是通过给煤机来调节
控制出力,而是通过调整磨煤机的负荷风量进行控制。

在运行中双进双出磨煤机无论负荷如何,磨煤机内风煤比始终保持不变。

这就是说在给定负荷下,如果想增减磨煤机出力,只需通过改变位于磨煤机负荷风系统的挡板开度,调节磨机入口的负荷风量即可实现,这是双进双出磨煤机的独有特点。

因此双进双出磨煤机响应锅炉负荷的调节时间非常短。

双进双出磨煤机的煤粉细度与出力成正比,即高出力时煤粉变粗,低出力时煤粉变细(分离器挡板开度一般不经常调整) ,这是因为当分离器挡板位置和料位不变时,由于筒体内存有大量煤粉,因此当减小负荷风量时,风的流量和其携带煤粉能力同时减小,大颗粒煤粉比例下降,分
离器的循环倍率也变大,煤粉变得细些,反之,煤粉变粗。

本项试验目的是改变磨煤机出力,检测煤粉细度变化的幅度,分析煤粉细度偏粗的原因。

试验在B磨煤机上进行,磨煤机料位控制在500Pa、分离器挡板位置固定,分别在39t/h、49 t/h、63t/h、78t/h三个出力工况下进行煤粉取样并测量细度,磨机技术协议中BMCR工况下出力43.3/t,70t/h为最
大出力。

试验结果见表2和图4。

图4. 磨煤机出力对煤粉细度的影响
由图4和表2分析可得,当磨煤机出力由 78t/h降到 39t/h时,煤粉细度R90降低了 21.8%，R200降低了 34.7% ，而煤粉均匀性指数和磨机电网功率无明显变化,但制粉单耗会增加 88.01%，由于降低煤粉细度可以明显降低锅炉飞灰和炉渣的可燃物含量,节能效果更明显。

综合考虑,建议在满足锅炉负荷的情况下通过起停磨维持磨煤机出力在
40t/h～50t/h的水平。

3）料位
双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统,给煤机的控制是依据磨煤机筒体的实际料位来调节给煤机转速的。

料位自控装置根据料位变化信号自动增减给煤机转速,以维持恒定的料位,从而使给煤量与出粉量相等。

在一定的通风量和给煤量下,高料位运行可延长煤在磨内的停留时间,使煤反复磨制,煤粉变细;而低料位运行情况正好相反,煤粉变粗。

在该型磨煤机中,料位控制系统显示为料位压差信号,单位为Pa。

该项试验在A磨进行,调整前磨煤机料位基本在400 Pa左右运行,维持
磨煤机出力50t/h。

其余参数都投自动运行,分别对300 Pa、400 Pa、500Pa、600Pa共4个料位工况时进行煤粉取样并测量细度,试验结果见表3和图5,以下是A磨煤机料位对煤粉细度和均匀性指数的影响的试验结果分析。

图5 料位对煤粉细度的影响
由图5和表3分析可得,随着料位的增加,煤粉细度的逐渐变细,而对制粉电耗和煤粉均匀性指数的影响不大,当料位为600Pa时,煤粉最细,但磨煤机的料位也会影响出力及制粉电耗,料位越高,出力越小,并且高料位运行时(与低料位运行时相比)容易堵磨。

综合考虑,把磨煤机料位信号控制在500Pa较为合适。

3)钢球加载量
双进双出钢球磨煤机属于低速磨煤机,其转速一般为15～25 r
/min ,兰州热电厂磨煤机的额定转速为16.68r/min(查传动部图纸计算得出)。

筒体内装D30、D40、D50按1∶1∶1重量配置的低铬钢球，电厂人员反映168试验前每台磨实际加球量为53t。

由于3台磨煤机的使用频率不同,因而桶内钢球的磨损率也不同, A、B两台磨的使用频率较高,因而钢球磨损率较大,剩余的钢球量较少并且钢球直径较小,从取粉筛分后的细度数据看煤粉细度偏粗。

而C磨使用频率较低,钢球磨损率也较低,钢球剩余量和直径都比较大,从取粉筛分后的细度数据看煤粉较细。

兰州热电厂磨煤机的推荐加球量为56t，所以建议电厂人员停机补充钢球。

但由于当时该电厂发电运营任务紧张，此项试验没有如期进行。

经过对煤粉细度调整的一系列试验分析,得出结论如下:
(1)分离器挡板开度是煤粉细度变化的影响因素之一,试验中分离器挡板位置由3增大到4时，粗颗粒R90降低了21.34%，故分离器挡板开度增大对煤粉中粗颗粒的过滤作用比较明显；
(2)磨煤机料位、出力和钢球加载量对煤粉细度有一定影响,建议3台磨煤机料位都控制在500Pa左右运行,分离器挡板位置都放在4,而出力则是根据锅炉的负荷来调整,通过启停磨尽量保持单台磨煤机出力
在50t/h左右；
(3)在磨煤机装球量一定的情况下，磨煤机出力越大，煤粉越粗，同时磨煤电耗降低。

磨煤机主电机电流和功率与装球量成正比例关系，如初始装球量一定，则磨煤机的电流、功率就已确定，所以当磨机电
流降低到一定程度时，就应补充钢球。

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