摘要：在理论分析的基础上，对火力发电厂钢球磨煤机进行大小钢球不同配比对制粉系统出力的影响试验，分析钢球消耗量、制粉电耗、制粉出力间的内在联系，推荐经济的钢球配比比例。

关键词：火电厂；钢球磨煤机；钢球配比；出力；电耗；金属耗量

概述：钢球磨煤机具有维修简单，煤种适应性广，运行安全可靠等优点，是火电厂主要制粉设备，同时，钢球磨煤机因设备本身体积大，质量大，其运行耗电量大，是火电厂能耗大户之一，因此，降低制粉电耗和金属消耗，充分利用钢球磨煤机的优点，是节能工作的一大课题。湘潭电厂一期工程选用哈尔滨锅炉厂生产的HG-1025/18.2 WM10型亚临界压力一次中间再热自然循环汽包锅炉，采用平衡通风四角切圆燃烧，一次风热风送粉，钢球磨中间储仓式制粉系统，燃料为无烟煤和贫煤的混煤。钢球磨煤机为北京电力设备总厂生产的DTM350/700型，最大装球量75t，电机功率1120kW；排粉机叶轮型号20.5D，通风量102000m³/h，风压10-11kPa；设计煤粉细度R90为10%，出力41.15th/h，出力储备系数1.22。2台机组分别于1997年12月和1998年8月投产。磨煤机安装后，按照厂家说明书，对新装钢球磨煤机按90%设计装球量装球，因新装磨煤机内全部为新球，没有几何尺寸较小的钢球，考虑稍增加小球数量，因而选用D40mm:D50mm:D60mm=3:4:3（质量比）。在设计煤质附近，煤粉细度为7.2%-7.6%，制粉电耗为23.2-24.9kW.h/t煤，折算为8%制粉出力为60.6-65.7t/h。从运行情况看，这种方式较成功。由于磨煤机采用老式球面瓦，调心能力差，大瓦运行温度较高，需高压（顶轴）油泵长期陪运，油泵易损坏，检修非常频繁。为保证机组稳定带负荷，要设法挖掘制粉系统潜能，增加其出力。

一、钢球大小及配比对制粉出力的影响分析

钢球磨煤机中煤的磨制过程复杂，通常认为存在4个影响出力的因素，即钢球的砸击、钢球间和钢球与护甲间的研磨、热风的干燥、干燥风的携带。根据破碎定律，被破碎的物体产生的表面积与它所受应力成正比。因此，磨煤机中煤受钢球砸击时，如针对1个钢球和1块煤，无疑钢球直径越大，砸击力就越大，砸击效果就越好。但在磨煤机中，煤料的个数是无数个，而钢球在对煤进行砸击时是点接触，如用很大的钢球砸击，砸击面将非常有限，如将大钢球做成同质量的小钢球，砸击面就会增加。如一个直径D60mm钢球，质量约882g，表面积为0.011304m²，而一个直径D30mm钢球，质量约110g，表面积为0.02826m²。若将等质量D60mm钢球换成D30mm钢球，钢球数量则是原来的8倍，砸击点即扩大了7倍，研磨面扩大了1倍。显然，使用一定数量的小球能有效增加钢球对煤的砸击面和研磨面，有利于煤的破碎，同时，小球填补了大球间空出的较大空隙，大球砸击时小球能更有利地传递大球的砸击力，增强对煤的研磨。

由于煤粉颗粒均匀性较差，如多采用小球，增加球磨机在磨制过程中对煤的砸击点次和碾磨表面，这有利于对原煤进行深度研磨。这个作用虽不能定量计算，但可定性分析：钢球充满程度增加，煤被更均匀地分布在钢球间，煤粒受到钢球挤压并使摩擦作用加强，因而被磨得更细，煤粉颗粒更均匀。当然，并非小球越多越好，小球的采用也有限度，应能有一定的空隙容纳适量的煤，以保证球磨机一定的出力。因此，合理多用小球，可增大钢球磨煤机出力。磨煤机停运检修时内部检查发现，从磨煤机进口到出口，由于风力的作用，钢球基本按直径由大到小规则分布，与煤的磨制过程一致，即经过破碎区、破碎兼研磨区、研磨区3个主要阶段，粗煤块主要受冲击挤压、破碎，细煤粒主要受研磨作用，变得更细。对球径配比进行调整，就是对破碎和研磨作用的调整。即如果磨煤机出力一般，但细度较粗，可考虑添加小球，不仅可增大出力，还可改善细度。煤的干燥也是一个非常重要的环节，热风加入量与整个系统通风量密切相关，这就要求排粉机能产生足够的动力，同时利用再循环进行系统通风量和负压调节。热风量加大，干燥风增加，干燥和携带作用均加强；给煤量增加，风粉浓度也加大，系统通风量增加，因此粗粉分离器的折向挡板必须进行相应调整以保证煤粉细度。

二、钢球大小及配比对制粉出力影响的试验

1号机组投产后，制粉系统出力约60t/h，煤粉细度也有保证。1999年1号机组大修时清理出磨煤机内钢球，由于钢球质量较差，每台磨煤机约有10t破球。加球时由于经验不足，加入的全是D60mm钢球，这样，钢球球径配比变为：D40:D50:D60=2:2.75:3.25（质量比），小球量严重偏少。大修后制粉系统出力严重不足，煤粉细度无法保证，R90在10%-20%，飞灰可燃物含量在5.5%以上，满负荷运行时必须3套制粉系统同时运行。问题发生后，采取了积极措施，补充钢球时首先补入D40mm小钢球，适当掺加D50mm钢球，经半年多时间调整后，制粉系统出力恢复到大修前水平。2号炉大修时严格控制了钢球球径比例，采用D40:D50:D60=3:4:3（质量比）并在.. 号磨煤机试验了D40:D50:D60=1:3:1（质量比），取得了成功。试验数据见表1。

三、制粉系统的钢球消耗

制粉系统的金属消耗量（包括钢球和筒体衬板）是很大的，文献［1］的统计数字达500/t 煤，仅钢球消耗即达到350-450g/t 煤，据跟踪统计，钢球的损耗远没有这么大（与钢球材质和制造质量有很大关系）。

四、制粉系统出力增大的影响

(1)缓解了带负荷压力。湘潭电厂制粉系统通过挖潜后，降低了制粉单耗，节约了厂用电。原来高温高负荷季节因制粉系统故障而限制带负荷的情况没有了，长期保证2套制粉系统备用（或检修），煤粉供应不存在问题，机组带负荷有了保障。即使在2001年第三季度，燃煤异常紧张，煤质特别差，湘潭电厂仍满负荷长期运行。出力增大没有导致过大的金属消耗。(2)减轻了检修、运行人员负担。制粉系统运行总时间缩短，检修或维护周期延长，提高了设备健康水平；运行人员需监视的制粉系统套数减少，运行时间缩短，减轻了监视劳动量。(3)制粉系统出力增大，一部分建立在增大通风量基础上，则存在以下负面影响：a.粗粉分离器折向挡板开度减小，回粉量增加，回粉管磨损加剧。为此，湘潭电厂利用大、小修机会，将回粉管弯头和下半部分衬上了耐磨陶瓷，取得了很好效果。b.由于通风量增大，磨煤机出口承受的冲刷加剧，磨损非常严重，导致制粉系统频繁停运消缺，后在出口料斗和直段加衬耐磨胶泥，解决了磨损问题。由于合理控制了煤粉细度，排粉机叶轮磨损增加不明显，整体运行情况较好。c.制粉系统运行时，乏气增加，乏气带入炉膛的燃料也增加，导致过热器减温水量增加，但从飞灰可燃物含量可看出对锅炉燃烧经济性影响不明显。相对于多1套制粉系统运行，乏气总量没有增加反而减少了，对锅炉燃烧经济性和机组循环热效率的影响还要小些，只是在较低负荷时这种方式才对机组循环热效率不利。

五、结论

(1)挖掘中间储仓式钢球磨制粉系统出力是一件集节能降耗、确保满发、减轻劳动强度的重要工作。(2)钢球磨制粉系统的出力调整涉及钢球装载量、钢球配比、系统通风量等，推荐装球量和通风量按设计值进行，少装或多装钢球、车小排粉机叶轮直径等措施都应慎重进行；钢球配比以加权平均直径50mm为基础，它不但对大块煤具有较强的砸击力，磨煤出力较大，且磨损量较小。钢球配比初装建议D40:D50:D60=3:4:3（质量比），为日后添加补充钢球创造条件，便于钢球管理，也能方便地控制在3:4:3与1:3:1间。对于不同煤质，加权平均直径也应有差别。(3)随着制粉系统出力加大，回粉管等部件磨损加剧，应采取耐磨措施，并尽量提高细粉分离器效率，减轻制粉系统对锅炉燃烧的影响。

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参考文献：[1]刘英雄，毛爱珍，球磨机钢球直径的优化选择.中国电力，(1993.29 6):11-13