摘要：分析了我省钢球磨煤机中储仓式制粉系统存在的主要问题, 在云浮、黄埔、广州等电厂磨制不同煤种的制粉来统上, 进行了不同钢球直径、不同直径钢球配比、钢球装载童、存煤量、系统通风量等项目的研究试验, 达到了提高出力、降低电耗、提高煤粉细度的效果。

关键词：磨煤机；制粉系统；试验

1、概况

我省钢球磨煤机中间仓储式制粉系统制粉电耗一般在30 -40kW·h/t左右，经济性较好的也能达到25kW·h/t, 与先进水平比较尚有一定的差距。按我省采用钢球磨煤机的黄埔、韶关、湛江、云浮、梅县、广州电厂统计, 共有装机容量2374MW, 配备钢球磨煤机及排粉风机各50台, 其主要电动机容量合计为60MW, 占装机容量的2.35%。由于各种原因, 各机组不可能长期满负荷运行, 而制粉系统并非随发电负荷成比例下降, 加上运行方式上存在的一些问题, 它实际的耗电量比上述数值还要大。按照我省钢球磨煤机制粉系统的运行状况,如果每磨制一吨煤粉的耗电量降低5-10kW·h, 则每年可节电4410-8820万kW·h 。本文分析了我省钢球磨煤机中储仓式制粉系统存在的主要间题, 从钢球的数量、表面积以及不同球径的比例着手, 进行了钢球装载量、系统通风量、筒内存煤量、粗粉分离器档板开度等项目的试验研究, 根据无烟煤和烟煤等不同煤种采取不同措施, 在云浮电厂(无烟煤型)、黄埔和广州电厂(烟煤型), 经1994年4月至1996年8月的两年半时间的研究以及成果的应用、推广, 降低制粉电耗7.14(云浮电厂)-11.48kW·h/t(黄埔电厂)、提高制粉出力6.16-8.79t/h, 并解决了电厂长期没有解决的煤粉细度间题, 提高了锅炉运行的经济性、可靠性。

2、结果分析

自1994年4月至1996年8月, 我们对两个煤种的3套制粉系统进行了研究, 并取得了一定的成果, 下面对在成果的应用和推广中得到证实的几个问题进行分析。

2.1 钢球的直径及其配比对磨煤机出力和煤粉细度的影响云浮电厂按燃烧要求煤粉细度R90=8%,自投产以来, 煤粉细度一直较粗, 制粉出力偏低, 致使煤质较差时, 煤粉量不能满足锅炉负荷的需求, 影响锅炉的安全、经济、满发黄埔电厂制粉出力较好, 但煤粉细度波动较大, 往往不能达到设计要求, 同样影响安全运行。根据钢球磨煤机制粉机理, 在云浮电厂采用直径为Φ30、Φ40、Φ50mm的钢球, 按重量比为40%、40%、20%的比例装球在黄埔电厂采用Φ40mm的钢球在广州电厂采用Φ、Φ50、Φ60mm钢球, 按其重量比为50%、30%、20%的比例。由于各厂燃用的原煤颗粒较小, 而且均用耐磨材料制造的钢球, 因此减小钢球的直径, 对研碎能力并没多大影响, 而由于减小钢球直径而增加钢球个数和表面积就增加了钢球和煤的作用能力, 从而达到提高出力和煤粉细度的目的。如云浮电厂换装较小的钢球后, 煤粉细度可以达到要求黄埔电厂用Φ40mm的钢球替代原来的Φ60mm钢球, 煤粉细度得到大大的改善, 而且粉制出力均得到提高。由于采用耐磨材料制造的钢球的耐磨程度一般比高锰钢球大, 磨损量约为高锰钢球的1/3, 因此采用较小直径的钢球其磨损速度并没有高锰钢球的大, 添加钢球的次数反而有所减少。

2.2 装球童对制粉电耗的影响球磨机随着装球量的增加, 磨煤能力也在提高, 当装球量达到某一数值后, 由于筒内钢球的密度增大, 其下落的相对高度减小, 使其出力的增加放缓, 甚至反而减少, 而消耗的能量(功率)却随着钢球的增加呈线性增加, 故其单位制粉电耗反而增大。从本项目的研究结果可见, 球磨机的最大装球量并非是经济性最好、出力最大的装球量。黄埔电厂的DTM-350/600型磨煤机最大装球量为60t, 钢球装载量试验研究结果见表1。

由表中可见, 该磨煤机在装球量52.67t时制粉电耗最低。DTM-320/580型磨煤机的最大装球量为55t, 磨制无烟煤时, 其装球量43T时制粉电耗较小;DTM-290/470型磨煤机的最大装球量是35t, 磨制烟煤时, 装球量制28t粉电耗较低。

2.3 通风量对制粉出力和煤粉细度的影响在磨煤机内磨成的煤粉靠风把它输送出去, 若风量不够, 势必使已制成的合格的煤粉在磨内继续研磨, 浪费能源风量过大也会把未加工好的煤粉甚至煤粒送出去, 导致煤粉过粗不符合然烧需要, 回粉量过大, 增加系统管道的磨损或堵塞。因此, 它必须适应所磨煤种的需要。在这项研究中, 围绕计算通风量, 适当增减进行通风量试验。在磨制无烟煤的云浮电厂DTM-320/580型磨煤机制粉系统上的试验结果见表2。

研究结果的最佳通风量为73.643M³/h, 与根据经验公式计算得到的最佳通风量68820m³非常接近。磨制烟煤的黄埔电厂DTM-350/600型磨煤机制粉系统的最佳通风量为94490/m³/h, 与按经验公式计算结果的105231m³/h,也颇接近。而磨制烟煤的广州电厂DTM-290/470型磨煤机的最佳通风量在5000m³/h左右。从以上研究结果可以看出, 不同型号的磨煤机磨制不同的煤种, 其最佳通风量需经调整试验得出, 在没有进行调整试验时, 可采用经验公式计算结果作参考, 而电厂一般为了提高制粉出力将风量开至最大是不合理的。就风机的运行特性角度来分析, 排粉风机也应在80%-85%的负荷下运行, 才是高效率区。设计选型时, 要考虑一定的裕度, 故排粉风机并非在全开时能获得最佳运行效果的。通风量除了考虑将磨煤机内的成品煤粉输送出去外, 还起到加热、干燥煤的作用, 干燥程度一般通过磨煤机出口气粉混合物温度来控制。在调整时, 从经济性出发, 首先应使用再循环风, 它具有一定的温度, 而且可减少入炉的乏气, 其次再考虑冷风。当然进入磨煤机的原煤水分希望越小越好, 尤其是在原煤输送过程中有需要加水的时候, 更要控制恰当的水分,水分过多时会导致干燥通风量过大而影响制粉系统的经济运行。

2.4 存煤量对出力和电耗的影响煤量少时制粉出力降低, 电耗增大, 还造成钢球之间、钢球与钢瓦之间的砸碰, 加剧磨损, 增加金属的消耗量煤量过多时会造成阻力增大, 减少钢球下落的相对高度而降低其能量, 影响出力, 增加电耗, 严重时会造成磨煤机堵塞。因此它有一个中间值, 当存煤量达到这个值时, 制粉出力最大, 电耗最低, 称为最佳存煤量。在黄埔电厂DTM-350/600型磨煤机的试验研究中, 在一定的通风量下, 随着存煤量的增加试验时以磨煤机前后的压差表示制粉出力增大, 煤粉变细, 制粉电耗下降。由于原煤水分较大, 受磨煤机出口温度限制, 存煤量无法继续增大。由此可见, 制粉出力和电耗与筒内存煤量有密切的关系, 尽管由于各种原因未能获得最佳存煤量, 但可以肯定的是目前正在运行的磨煤机, 增加存煤量可以增大出力和降低电耗, 提高制粉系统运行的经济性。

2.5 粗粉分离容开度对煤粉细度的影响在各项研究试验中, 只要煤粉细度在合格的范围内, 对粗粉分离器挡板均未作调整。为了制粉出力的可比性, 采用细度换算进行比较。根据粗粉分离器的工作原理和调节特性, 过分减小挡板角度, 不仅会增加粗粉分离器的阻力,而且会由于调节档板的通道过小, 造成部分气流未经旋风分离器, 就从挡板的间隙通流至风口套筒离去, 而使煤粉变粗。在磨制无烟煤的DTM-320/580。型磨煤机的研究中, 将粗粉分离器从0°变化到15°, 不仅煤粉细度符合要求, 而且制粉出力略有所上升。由于粗粉分离器阻力的降低, 制粉电耗降低196kW·h/t。

3、结论

本项目经两年半的试验研究, 取得了显著的成果, 这些成果在云浮电厂、黄埔电厂、广州电厂的DTM-320/580、DTM-350/600、DTM-290/470型磨煤机的应用中, 分别取得节约制粉电耗11.48kW·h/t、8.14kW·h/t、4.1kW·h/t的效果。本成果在云浮电厂其它3套制粉系统上推广, 已取得一年节电765.3万kW·h/t的效果。按每元0.56元/kW·h计算,一年纯增加产值382.65万元。从研究分析及应用、推广效果可以得出以下结论:a. 采用耐磨材料制造的钢球, 减小钢球直径可以提高制粉出力, 降低耗电量。采用Φ30、Φ40、Φ50mm的钢球按40%、40%、20%的重量比例(磨制烟煤时也可用100%Φ40mm的钢球)是比较合理的配比。由于添加钢球的数量较少和考虑钢球磨损的因素, 可添加Φ50mm的钢球。b. DTM-320/580型磨制无烟煤的磨煤机最佳钢球装载量为43t左右, DTM-350/600型磨制烟煤的磨煤机最佳钢球装载量为52t,DTM-290/470型磨制烟煤的磨煤机最佳钢球装载量为28t, 其它型号及煤种的球磨机的最佳钢球量需经试验决定最佳钢球装载量。未经试验的可按经验公式计算结果装球。c. 钢球磨煤机中储仓制粉系统的最佳通风量：DTM-320/580型磨制无烟煤时为700000m³/h磨制烟煤的DTM-350/600型球磨机为100000m³/h、DTM-290/470型磨煤机为50000m³/h, 其它型号磨煤机及磨制的其它煤种, 未经试验时可按经验公式计算求得的最佳通风量运行。d. 筒内存煤量在排粉风机风量及磨煤机出口温度允许的情况下, 只要不堵塞磨煤机, 筒内存煤量越多越好。

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