原煤水分和煤粉水分對中速磨煤機(jī)設(shè)備的影響

張喜春

摘 要：中速磨煤機(jī)是燃煤電站中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的重要輔機(jī)設(shè)備，在中速磨煤機(jī)選型計(jì)算和制粉系統(tǒng)熱力計(jì)算中，原煤水分和煤粉水分是關(guān)鍵的數(shù)據(jù);同時(shí)原煤水分和煤粉水分?jǐn)?shù)值的選取直接影響鍋爐設(shè)備及磨煤機(jī)的設(shè)備選型和運(yùn)行。本文主要介紹燃煤電站中對原煤水分和煤粉水分的選取。

關(guān)鍵詞：原煤水分;煤粉水分;中速磨煤機(jī);影響

中圖分類號：TK223.25 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0189-02

1 煤及煤的水分

煤屬于有機(jī)燃料，它是由于地殼變遷后將遠(yuǎn)古的植物長期埋在地層深處，在高溫高壓和缺氧的條件下，原始有機(jī)物不斷化合分解而最終形成了煤。

我國是世界上應(yīng)用煤最早的國家，我國在西漢時(shí)期已經(jīng)采用煤作為燃料進(jìn)行冶鐵。在現(xiàn)代，人們對煤的應(yīng)用更加廣泛，燃煤火力發(fā)電廠的建設(shè)極大地推動了人類對煤的開發(fā)和應(yīng)用。

原煤內(nèi)部含有一定的水分，原煤的全水分Mt由外在水分Mf和內(nèi)在水分Minh（即空氣干燥基水分Mad）組成。三者之前存在一定的計(jì)算關(guān)系，即Mt=Mf+Mad（100-Mf）/100。

2 燃煤電站對原煤的選用

燃煤電站在建設(shè)前期及投入運(yùn)行后，都需要取得所選用的燃煤進(jìn)行煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，其中重要的數(shù)據(jù)之一就是煤的全水分Mt和空氣干燥基水分Mad的值，原煤水分的值直接影響鍋爐制粉系統(tǒng)的類型（即中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)或風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)）、干燥介質(zhì)和磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算。

我國對煤按照干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標(biāo)，將煤分為無煙煤（Vdaf≤10%）、煙煤（10%37%）;煙煤再根據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分和粘結(jié)指數(shù)等指標(biāo)，分為貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤等12種。

按照發(fā)電煤粉鍋爐的種類，燃煤電站所選用的原煤分為無煙煤（6.5%≤Vdaf≤10%、Mt<12%）、貧煤（10%37%、Mt>20%）。

按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，輪式中速磨煤機(jī)對褐煤的原煤水分限定在35%以內(nèi)，當(dāng)原煤水分小于30%時(shí)，可以選用輪式中速磨煤機(jī);當(dāng)原煤水分大于30%小于35時(shí)，有條件選用輪式中速磨煤機(jī);當(dāng)原煤水分超過35%時(shí)，應(yīng)選用即風(fēng)扇磨煤機(jī)。國內(nèi)某電廠2X350MW燃煤供熱機(jī)組選用中國電建集團(tuán)長春發(fā)電設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)制造的MPS190HP-II型中速磨煤機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行中電廠選用的烏拉蓋褐煤原煤水分Mt達(dá)到了41.13%，MPS190HP-II型中速磨煤機(jī)適用于磨制高水分褐煤的技術(shù)優(yōu)勢得到充分體現(xiàn)，現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行良好。

3 煤粉水分

煤粉水分不僅影響煤粉的流動性和燃燒特性，還間接影響磨煤機(jī)的干燥出力，同時(shí)對制粉系統(tǒng)設(shè)備的安全性有重要的影響。煤粉水分過低時(shí)煤粉易燃或引起爆炸;煤粉水分過高時(shí)易在煤粉管道內(nèi)結(jié)塊，影響煤粉的正常輸送和鍋爐的燃燒等。

煤粉水分的數(shù)值與原煤水分Mt和設(shè)備的終端溫度tM2有關(guān)系。設(shè)備的終端溫度即磨煤機(jī)出口溫度與原煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf有關(guān)，同時(shí)受到設(shè)備耐溫和防爆要求的限制。對于中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)出口溫度tM2的最高允許溫度選取規(guī)則如下：

當(dāng)Vdaf<40%時(shí)，tM2=（82- Vdaf）*5/3±5;

當(dāng)Vdaf≥40%時(shí)，tM2=60-70℃;

同時(shí)，磨煤機(jī)的出口溫度應(yīng)高于露點(diǎn)溫度2℃以上。

4 煤粉水分的選取

由于煤粉水分受原煤水分和磨煤機(jī)出口溫度有關(guān)，煤粉水分直接影響到磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算，在工程設(shè)計(jì)中必須正確選取。

在我國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對煤粉水分的選取引用了蘇聯(lián)1971年制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的曲線見圖1和圖2，其中圖1是直吹式制粉系統(tǒng)熱空氣干燥時(shí)磨制褐煤的煤粉水分曲線，圖2直吹式制粉系統(tǒng)熱空氣干燥時(shí)磨制無煙煤、貧煤和煙煤的煤粉水分曲線;中國電建集團(tuán)長春發(fā)電設(shè)備有限公司在2003年從原德國BABCOCK公司引進(jìn)MPS型中速磨煤機(jī)技術(shù)時(shí)，原德國BABCOCK公司提供了煤粉水分在不同的原煤水分和磨煤機(jī)出口溫度時(shí)的數(shù)據(jù)表，部分煤粉水分?jǐn)?shù)據(jù)表見表1，經(jīng)實(shí)踐證明，該數(shù)據(jù)表與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)相吻合。

在工程的設(shè)計(jì)中，煤粉水分應(yīng)按照以上曲線或數(shù)據(jù)表選取，以保證磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算的準(zhǔn)確性，使磨煤機(jī)的理論計(jì)算數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)相吻合。

對于高水分褐煤項(xiàng)目，煤粉水分的選取尤為重要，不僅關(guān)系到磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算和磨煤機(jī)的干燥出力，也直接對鍋爐的一次風(fēng)率和空氣預(yù)熱器出口溫度這兩者相互制約的設(shè)計(jì)值提出了要求。針對高水分褐煤項(xiàng)目，建議設(shè)計(jì)中選用磨煤機(jī)廠家提出的煤粉水分?jǐn)?shù)據(jù)，同時(shí)鍋爐的空氣預(yù)熱器出口溫度應(yīng)能滿足磨煤機(jī)入口熱風(fēng)溫度的要求。

國內(nèi)某1X300MW級燃煤電廠供熱機(jī)組，共5臺磨煤機(jī)，磨煤機(jī)的運(yùn)行方式為4運(yùn)1備，鍋爐燃煤量為210t/h，空氣預(yù)熱器出口溫度為380℃，磨煤機(jī)出口溫度為65℃。電廠選用的煤質(zhì)資料如下：全水分為32%、空氣干燥基水分為18.6%、收到基灰分為20.4%、干燥無灰基揮發(fā)分為44.5%、收到基碳為36.6%、收到基氫為2.74%、收到基氧為7.26%、收到基氮為0.73%、收到基硫?yàn)?.27%。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，煤粉水分取16%，磨煤機(jī)的熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)見表2。

經(jīng)過計(jì)算，煤粉水分為16%時(shí)，磨煤機(jī)的入口熱風(fēng)溫度為350℃、一次風(fēng)量為101t/h;若設(shè)計(jì)時(shí)煤粉水分錯誤地選為20%，經(jīng)過熱平衡計(jì)算，則磨煤機(jī)的入口熱風(fēng)溫度為318℃、一次風(fēng)量為101t/h，如果保證磨煤機(jī)的入口熱風(fēng)溫度為350℃、則磨煤機(jī)的一次風(fēng)量為84t/h，計(jì)算數(shù)據(jù)將直接影響磨煤機(jī)的通風(fēng)出力和干燥出力不足，使機(jī)組不能滿負(fù)荷運(yùn)行，可見煤粉水分對磨煤機(jī)熱平衡計(jì)算和磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響非常大。

5 結(jié)語

原煤水分和煤粉水分是中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的重要參數(shù)，用戶應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)允許的煤質(zhì)參數(shù)波動范圍內(nèi)的煤質(zhì)，其中包括原煤水分等參數(shù)。當(dāng)電廠的燃煤發(fā)生變化時(shí)，建議電廠將選用新的煤質(zhì)參數(shù)提供給磨煤機(jī)制造廠，由磨煤機(jī)制造廠重新計(jì)算磨煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，電廠再根據(jù)磨煤機(jī)廠家提供的新數(shù)據(jù)調(diào)整磨煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，包括磨煤機(jī)的碾磨壓力等數(shù)據(jù)，以保證磨煤機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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