4第四章煤粉制备系统及设备

1第四章煤粉制备系统及设备第一节煤粉的性质一、煤粉的一般性质煤粉由各种尺寸不同、形状不规则、尺寸小于500μm的微小颗粒组成，其中以20~50μm的颗粒居多。1．煤粉具有较好的流动性。2．煤粉的自燃和爆炸。影响煤粉爆炸的因素有：煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉浓度和温度等。一般情况下，颗粒愈细小，挥发分含量及发热量愈高、含粉浓度愈接近危险浓度（1.2～2.0kg/m3）、含氧浓度愈大，爆炸的可能性愈大。实践证明：当煤粉的dafV10%或颗粒大于100μm时，煤粉几乎不会发生爆炸；对温度低于100℃、含粉浓度避开了危险浓度或含氧浓度小于15～16%的煤粉气流，也基本上不存在爆炸的危险。煤粉的水分对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响，水分太高，流动性差，输送困难，且易引起粉仓搭桥，同时也影响着火和燃烧。水分太低易引起自燃或爆炸，同时干燥耗能增加。因此，磨煤机出口的煤粉水分一般要求烟煤磨制后的煤粉最终水分mfM约等于adM，无烟煤mfM约等于0.5adM褐煤mfM约adM+8。二、煤粉细度煤粉细度一般用具有标准筛孔尺寸的筛子来测量。若标准筛孔边长X(μm)，试验煤粉经筛分后，通过筛子的煤粉质量（称为边筛量）为b，留在筛子上的煤粉质量（称为筛余量）为a，则该煤粉的细度XR定义为XR=%100baa（4—1）XR代表筛余量占筛分前试验煤粉质量的百分数。对确定的筛子而言，XR愈小，说明煤粉愈细。三、煤粉的颗粒组成特性煤粉是一种宽筛分组成，理论上可以包含有最大粒径以下任意大小的煤粉。用全筛分得到的曲线xfRX称为煤粉颗粒组成曲线，也称粒度分布特性。它既可直观比较煤粉粗细，也可表示煤粉的均匀程度。煤的颗粒分布特性可用破碎公式（又称Rosin—Rammler公式）表示：nxbxRexp100（4—2）式中XR——孔径为x的筛子上的全筛余量百分数，%；2b——细度系数；n——均匀性指数。若已知R90和R200，则可由式（4—2）导出bn,的计算式90200lg100lnlg100lnlg90200RRn（4—3）90100ln901Rbn（4—4）由此可知，n值越大，煤粉粒度分布较均匀。反之，n越小，则过粗和过细的煤粉较多，粒度分布不均匀。均匀性指数取决于磨煤机和粗粉分离器的型式。一般n=0.8～1.2。b值表示煤粉的粗细。由式（4—4）知，在值一定时，煤粉粗，90R越大，b值越小。反之，b值大，90R小，煤粉细。四、煤粉经济细度煤粉愈细，着火燃烧愈迅速，机械不完全燃烧引起的耗费4q就愈小；但对磨煤设备而言，这将导致磨煤运行费用mq的增加。显然，比较合理的煤粉细度应根据锅炉燃烧技术对煤粉细度的要求与磨煤运行费用两个方面进行技术经济比较来确定。通常把4q、mq之和（mqq4）为最小值时所对应的煤粉细度90R称为经济细度。影响煤粉经济细度的因素很多，dafV较高的燃煤，易于着火和燃尽，允许煤粉磨得细些，即90R可以大一些；否则，90R应小一些。磨煤机和粗粉分离器的性能决定可煤粉的均匀性指数n。n值较大时，煤粉的粗细比较均匀，即使煤粉粗一些，也能燃烧得比较完全，因而90R也可以大一些；反之，90R也应小一些。综合考虑燃煤的挥发分dafV和煤粉的均匀性指数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：dafjjnVR8.0490%（4—5）3另外，燃烧设备的型式及锅炉运行工况对煤粉经济细度也有较大影响。因此，在锅炉实际运行时，对于不同每种和燃烧设备，应通过燃烧调整实验来确定煤粉的经济细度。第二节磨煤设备及其特性煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是受到撞击、挤压和研磨三种力作用的结果。磨煤机的分类，根据磨煤机部件的转速大致可分为如下三种：低速磨煤机：转速n=16～20r/min，如筒式钢球磨煤机；中速磨煤机：转速n=50～300r/min，如平盘磨煤机、中速环球式磨煤机（又叫E型磨）、碗式磨煤机、MPS磨煤机等；高速磨煤机：转速n=500～1500r/min，如风扇磨煤机、竖井磨煤机等。一、筒式钢球磨煤机（一）单进单出钢球磨煤机的结构（如图4—2所示）及工作原理。磨煤机部件为一个直径为2～4m,长3～10m，的圆筒，筒内装有大量直径为25～60m的钢球。筒体内壁衬里为波浪型锰钢护甲。筒身两端是架在大轴承上的空心圆轴，一端是原煤和热空气的进口，另一端是煤粉空气混合物的出口。筒身经电动机、减速装置传动以低速旋转，在离心力和磨擦力的作用下，护甲将钢球及煤提升至一定高度，然后借重力自由下落。煤主要被下落的钢球击碎，同时还受到钢球之间、钢球与护甲之间的挤压、研磨作用。原煤与热空气从一端进入磨煤机，磨好的煤粉被气流从另一端带出。热空气不仅起干燥原煤作用，而且又是输送煤粉的介质。干燥剂气流速度越大，带出煤粉量越多，磨煤机出力越大，煤粉也越粗。1、影响钢球磨煤机工作的主要因素（1）临界转速cn与工作转速nDRnc3.4230minr国产球磨机的工作转速n接近最佳转速zjn，并与临界转速有以下关系：74.0/cnn～0.8(2)钢球充满系数钢球磨煤机内所装的球量通常用钢球容积占筒体容积的百分比来表示，称为钢球充满系数，用下式计算VGgq100％(4—9)一般情况下，=20%～25%范围内.(3)钢球直径4当充球系数一定时，减小钢球直径，则撞击次数与作用面积就增大，磨煤出力提高，但钢球的磨损加剧。而且随钢球直径减小，钢球的撞击力减弱，不宜磨制硬煤及大块煤。因此，一般采用的钢球直径为30～40mm，当磨制硬煤或大块煤时，则选用直径为50~60mm的钢球。若根据煤种及磨煤机工作条件，将直径40、50、60mm的钢球按比例搭配使用，则会有较好的磨煤效果。(4)护甲（5）通风量在钢球装载量一定时，制粉单位电耗最小值所对应的磨煤机通风量，称为最佳磨煤通风量zjtfV，可按下面的经验公式计算。)361000(383903kmkmnzjtfKRKDVVhm3(4—13)式中V——球磨机筒体容积，m3；D——球磨机筒体内每径，m；90R——粗粉分离器后煤粉细度，%；——钢球充满系数；kmK——煤的可磨性系数。（6）筒内载煤量2、磨煤出力和消耗的电功率计算钢球磨煤机的出力有两个：磨煤出力和干燥出力。磨煤出力mB是指磨煤机在消耗一定能量的条件下，在单位时间内能够磨制符合煤粉细度要求的煤粉量。干燥出力是指磨煤系统在单位时间内能将多少煤从原有水分干燥到所要求的煤粉水分。要得到一定数量和一定干燥程度的煤粉，就必须使磨煤出力和干燥出力相一致，这可以通过调节进入磨煤机的干燥剂的流量和温度来实现。球磨机消耗的电网功率dwm按以下经验公式计算：fjrhjgqdjcddwmPDLnKKLnD)86.1122.0(19.03KW(4—20)磨煤机单位电耗按下式计算mdwmmBPEKW·h/t(4—21)3.钢球磨煤机的主要特点是：适应煤种广，能磨任何煤，尤其适合磨制其它型式磨煤机不宜磨制的煤种，如硬度大、磨损性强的煤及无烟煤、贫煤、高灰分或高水分的劣质煤等，而且对煤中5混入的铁块、木屑和硬石块都不敏感；能在运行中补充钢球，延长检修周期。钢球磨煤机结构简单，故障少，运行安全可靠，对运行和维修的技术水平要求较其它磨煤机低。其主要缺点是：设备庞大笨重、金属耗量大，初投资及运行电耗、金属磨损都较高，运行噪音大，磨制的煤粉也不够均匀，在低负荷下运行不经济。（二）双进双出钢球磨煤机双进双出钢球磨煤机的结构与单进单出钢球磨煤机相类似，其原理性结构如图4—6所示。双进双出球磨机的主要优点是：可靠性高，可用率高；维护方便，维护费用低；能长期保持恒定的容量和要求的煤粉细度；能磨制哈式可磨性系数小于50的煤种或高灰分（40%）的煤种；储粉能力强，有较大的煤粉储备能力，大约相当于磨煤机运行10～15min的出煤量；在较宽的负荷范围内有快速反应能力，其负荷变化率每分钟可以超过20%；低负荷时，由于一次风量减小，相应地风速也减小，带走的只能是更细的煤粉，这有利于燃用低挥发分煤稳燃。总之，双进双出球磨机较之一般球磨机有许多无法比拟的特点，在某些情况下比中、高速磨煤机适应性更好，因此它在大容量机组的制粉系统中得到了越来越多的应用。二、中速磨煤机目前电厂中采用的中速磨煤机的型式主要有四种：辊—盘式，又称平盘磨煤机；辊—碗式，又称碗式磨煤机或RP磨煤机；辊—环式，又称MPS磨煤机；球—环式，又称中速球式磨煤机或E型磨煤机。上述四种中速磨煤机的结构分别示于图4—7、图4—8、图4—9、图4—10中。1、中速磨煤机的结构特点及其工作原理画出中速磨工作原理示意图并进行讲解。2、影响中速磨煤机工作的因素影响中速磨煤机工作的因素很多，主要有以下几个方面：（1）转速推荐采用的部分中速磨煤机的最佳转速zjn为平盘磨煤机Dnzj60minr(4—24)碗式磨煤机Dnzj110minr(4—25)E型磨煤机Dnzj115minr(4—26)式中D——磨盘或磨环的直径，m.。（2）通风量通风量的大小主要影响磨煤出力和煤粉细度。通风量大，虽可提高磨煤出力，6但煤粉将变粗。因而，中速磨煤机应维持一定的风煤比。如E型磨煤机推荐的风煤比为1.8～2.2kg(风)/kg(煤)；RP磨煤机一般为1.5kg/kg左右。（3）风环气流速度合理的风环气流速度应能保证在一定煤粉细度下的磨煤出力，并尽量减少随难以磨碎的杂物一同排出的石子煤的数量。通风量确定后，风环气流速度可通过调整风环间隙控制在一定范围内，如E型磨煤机一般为70～90m/s，RP磨煤机一般为40～45m/s。（4）碾磨压力碾磨压力是指碾磨部件磨辊或钢球对与之相接触的煤及煤粉单位接触面积上的平均作用力。碾磨压力过大，将加速碾磨部件的磨损，过小又将导致磨煤出力降低、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。（5）燃料性质中速磨煤机主要靠研压方式磨制煤粉，燃料在磨煤机中扰动不大，干燥过程并不强烈，如果燃料水分过大易压成煤饼，水分过小又易发生滑动，这些都将导致磨煤出力降低，因此中速磨煤机对燃料水分有一定限制。一般要求原煤水分12%，对E型磨煤机最高允许为15%～20%，RP型、MPS型磨煤机当热风温度较高时，可磨制arM=20%～25%的原煤。此外，当磨制质硬、磨损指数高的煤种时，将加速研磨部件的磨损，增大磨煤电耗及检修工作量，因此中速磨煤机的磨损指数、灰分含量及成分、可磨性系数都有一定要求，一般以arA40%、HGI不低于50、磨损指数eK3.5的烟煤、贫煤为宜。2、中速磨煤机的磨煤出力及功率计算中速磨煤机在我国大量应用的时间不太长，对其出力及功率的计算经常采用一些经验公式。3．中速磨煤机的特点中速磨煤机具有结构紧凑、占地面积小、重量轻、投资省、运行噪声小、电耗及金属磨耗较低、磨制出的煤粉均匀性指数较高、特别适宜变负荷运行等优点。因此，在煤种适宜的条件下应优先采用中速磨煤机。中速磨煤机的缺点是结构复杂，需严格地定期检修、维护。此外，在排放的石子煤中难免夹带少量合格煤粉，需另外处理。三、风扇磨煤机风扇磨煤机的结构和工作原理：介绍。风扇磨煤机的工作特点：工作时能产生一定的抽吸力，因此可省去排粉机。它本身能同时完成煤磨制、干燥和干燥剂的吸入、煤粉的输送任务，因而大大简化了系统。风扇磨煤机还具有结构简单、尺寸小、金属耗量少、运行电耗低等优点。其主要缺点是磨损部件磨损严重，机件磨损后磨煤出力明显下降，煤粉品质恶化，因此维修工作频繁。另外，磨出的煤粉较粗且不够均匀。7第三节煤粉制备系统煤粉制备系统可分为直吹式和中间储仓式两种。所谓直吹式系统，是指煤粉经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧；而中间储仓式制粉系统，是将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧。一、直吹式制粉系统每台锅炉所有运行磨煤机制粉量总和，在任何时候均等于锅炉煤耗量，即制粉量随锅炉负荷的变化而变化。1．分类配中速磨煤机的直吹式制粉系统有正压和负压两种连