第4章煤粉制备系统及设备

能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16第四章煤粉制备系统及设备能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16第一节煤粉的性质•磨细的煤粉，外形很不规则，煤粉颗粒大小在0～500μm之间，其中20～50μm的颗粒最多。•流动性：煤粉由于颗粒细小，具有较好的流动性能，可采用气力方便地在管内输送，但若煤粉仓内粉位太低，则易出现自流现象，大量煤粉自动穿过给粉装置，流入一次风管造成堵塞。•吸湿性：影响流动性煤粉仓•磨蚀性：制粉系统磨损•自黏性•自燃性：因煤粉中吸附了大量空气，极易慢慢氧化，当达到着火温度后便引起自燃。煤粉和空气的混合物在适当的浓度和温度下会发生爆炸。当煤的挥发分高，煤粉细时，尤应加以注意。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•影响煤粉自燃的因素•挥发分：Vdaf10％，无爆炸危险20％，容易自燃，爆炸可能性大•煤粉细度：0.1mm的颗粒基本不爆炸•煤粉浓度：1.2~2kg/m3(最危险）•温度：低于着火温度•煤粉在管内的流速（16～30m/s）：过低沉积，过高电火花能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•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。磨煤机出口的煤粉水分反映在磨煤机出口风温上。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16煤粉的细度•煤粉的粗细程度用煤粉细度Rx表示。煤粉细度用一组由细金属丝编织的方孔筛子进行筛分测定。所谓Rx指经筛分后残留在孔径为x（μm）的筛子上的煤粉的质量占煤粉总质量的百分数，即：100%xaRab式中a、b分别表示留在筛子上和通过筛孔（孔径为x）的煤粉质量。筛余量a越大，Rx越大，表明煤粉越粗。我国常用：R90、R200一般要求：贫煤R90≤15％，烟煤R90≤25％，褐煤R90≤40％R：residual90dafR=0.5nV能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16我国常用筛号相关数据能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16筛目数美国泰勒标准筛孔目（毫米）线径（毫米）600.2460.178650.2080.183800.1750.1421000.1470.1071150.1240.0971500.1040.0661700.0880.0612000.0740.0532500.0610.0412700.0530.0413250.0430.0364000.0380.025能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•经济煤粉细度•燃烧：煤粉愈细，着火愈迅速完全，q4损失越小；可减少过量空气系数，q2小，锅炉效率越高；•制粉：磨煤电能消耗qN；金属消耗qM。•经济煤粉细度：min（q2＋q4＋qM＋qN）能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16影响经济煤粉细度因素•燃料燃烧特性：Vdaf高，R90可大，煤粉可稍粗•磨煤机和分离器性能：煤粉粒度均匀，可稍粗（回转式粗粉分离器＋中速磨磨制的煤粉粒度均匀）•燃烧方式：燃烧强度高，可以稍粗能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16均匀性指数n•n－均匀性指数;n越大，煤粒径分布越均匀，可用R90、R200来计算20090100100lgln-lglnRRn=200lg90•煤粉中大颗粒多，会增加机械不完全燃烧热损失；而煤粉磨得过细又会徒然增加磨煤电耗和金属磨损。因此在磨煤设备运行中应力求得到具有最大可能均匀性指数n值的煤粉。均匀性指数n与磨煤机及分离器的型式以及它们的运行工况有关。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16磨煤机型式粗粉分离器型式n值国外数据筒式钢球磨煤机离心式回转式0.8~1.20.95~1.10.7~1.0中速磨煤机离心式回转式0.861.2~1.41.1~1.3风扇磨煤机惯性式离心式回转式0.7~0.80.8~1.30.8~1.00.9能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16煤粉细度对锅炉运行的影响•煤粉变粗所引起的危害是很大的，如锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、过热器、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题，特别对于贫煤和无烟煤（难以着火和燃尽），采用四角切圆燃烧（离心力）•当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火（反应速度低），可能灭火；•火焰中心上移，加之有时后期混合较差，难于实现完全燃烧，从而导致飞灰含碳量增加。•煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流，大颗粒的炭粒甩向炉膛的四壁，靠近水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的机会大大增加；燃烧灰熔点低的煤种时，还可能出现结焦现象。•炉膛火焰中心明显上移，炉膛出口烟温升高，烟温偏差增大，易出现爆管（过热器、再热器）现象。•粗大颗粒及未燃尽碳粒都会导致尾部受热面磨损加剧。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16造成煤粉粗的原因•煤质影响：煤的可磨性系数以及灰分含量的不同，都将影响制粉系统的出力以及煤粉细度（前提：保证锅炉出力）。•磨煤机本身以及检修质量问题：使得制粉系统保证煤粉细度相当困难，如密封不良，增加给煤量出现磨煤机冒粉，致使制粉系统出力严重不足（前提：保证锅炉出力）。•分离器的磨损：加装防磨材料磨损问题得到缓解，但分离器的通流面积减小，气流流动状态紊乱，使分离效果变差，出力不足，分离效率降低。•制粉风量对煤粉细度的影响：制粉风量增加，制粉系统出力增加，煤粉变粗。•人为因素也是造成煤粉粗的重要原因，煤粉细度对设备及运行的影响往往不能立即体现出来，所以其重要性常常得不到重视，若采用人工检测煤粉细度很难保证及时按规定取样、化验、调整。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16第二节锅炉机组常用磨煤机•磨煤机是制粉系统中的重要设备，其作用是将具有一定尺寸的煤块干燥、破碎并磨制成合乎要求的煤粉。磨煤机的型式很多，通常按磨煤部件的转速高低分为三种类型•低速磨煤机：转速n＝15~25r/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、球式中速磨机、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。•我国燃煤电厂目前广泛应用的是筒式钢球磨煤机，其次是中速磨煤机，风扇磨煤机应用较少。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16一、低速磨•低速（15～25）r/min大部分：钢球磨•优点：煤种适应性广磨制煤粉较细运行维修方便•缺点：磨煤耗电多金属磨损量大•分类：单进单出式多配以中间储仓式制粉系统双进双出式多配以直吹式制粉系统能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•结构：磨煤部件为一个直径2～4m、长3～10m的圆筒，筒内装有适量直径为25～60mm的钢球。筒体内壁衬装波浪形锰钢护甲。筒身两端是架在大轴承上的空心轴颈，一端是热空气与原煤的进口，另一端是空气与煤粉混合物的出口。•工作过程：筒体由低速同步电机带动旋转，钢球和煤块被筒内护甲带到一定高度，然后落下撞击煤，并使煤受到挤压和研磨。磨好的煤粉被干燥的热空气从筒体内携带出。单进单出钢球磨能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•影响钢球磨工作的主要因素•钢球磨煤机的临界转速和工作转速能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16c42.3n=,(r/min)D临界转速：推导：离心力mrω2＝重力mg磨煤作用最大时的转速称作最佳转速：n=(0.74~0.8)ncD为圆筒直径,m角度：54045’能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16gq2G=100%VV=0.785DL钢球充满系数最佳钢球充满系数：磨煤电耗最小zj1.75c0.12=(nn)最佳钢球装载量zjgqzjG=V上式适用于波浪形护板，Ψ＝10～30％能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•护甲：摩擦系数影响钢球与筒体的相对滑移能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16工作50000小时后的研磨区护瓦能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•钢球直径•钢球直径太小，下落撞击作用力太小，对煤粉没有粉碎作用；•钢球直径太大，钢球数量少，则对煤的砸击点和碾磨表面都将减小。•钢球直径在一定范围内，磨煤出力与钢球直径的平方根成反比，金属磨损量与直径一次方成反比。•钢球直径不宜大于60mm，直径50mm左右的钢球对大块煤具有较强的砸击力，磨煤出力较大，且金属磨损量低。•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。•球磨机运行中，由于磨损，钢球直径变小，为维持一定载球量和磨煤出力，应定期补加钢球，球径磨损到20mm以下，应过筛更换。能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•风量过小：磨煤出力低•风量增加，磨煤出力增加，磨煤电耗降低，通风电耗增加•风量过大：粗粉分离器循环量大，输粉电耗高•最佳通风量：zj33tfkm90km38VV=(1000K+36RK))nD其中，R90“为粗粉分离器后的煤粉细度筒体通风状况能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•较少时：空撞磨损•增加：出力增加•过大时：下落高度减少•运行中都是通过控制磨煤机的进出口风压差和磨煤机电流，保持煤位在较佳位置。载煤量能源与动力工程学院SchoolofEnergy&PowerEngineering山东大学中国济南22:16•1）煤种适应性好，几乎可磨各种煤•2）可磨冲刷磨损指数Ke3.5的煤，虽金属磨损量大，但不停机添加钢球，若中速磨需停机更换磨损部件•3）对煤中“三块”铁块、木块、石块不敏感•4）对煤的干燥能力强，与中速磨相比，可磨高水分煤•5)结构简单，可靠性高，易维修•6)设备庞大、投资高、占地大、运行电耗高、金属磨损大、噪音大，一般在其它磨不能应用的场合才选用。•球磨机磨煤时功率消耗