提升中速磨煤機(jī)碾磨效率的裝置研發(fā)與應(yīng)用

壽奎原 于帥 盧得勇

摘 要：結(jié)合中速磨煤機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及實(shí)際運(yùn)行情況，嘗試研發(fā)一種提升碾磨效率的裝置，在原煤進(jìn)入磨盤(pán)前，提高原煤溫度，降低原煤水分;在磨盤(pán)中使粗細(xì)煤粉區(qū)域內(nèi)小范圍產(chǎn)生分離，提升粗煤粉碾磨分配能量，達(dá)到提升碾磨效率的目的。將該裝置在某電廠中速磨煤機(jī)上運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，煤粉細(xì)度小幅下降，磨煤機(jī)單耗降低約0.6 kWh/t。

關(guān)鍵詞：中速磨煤機(jī);碾磨;效率

0 ? ?引言

近年來(lái)，我國(guó)電力需求始終保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，2020年前10個(gè)月，全社會(huì)用電量約6.03萬(wàn)億kWh，2019年全年全社會(huì)用電量約7.23萬(wàn)億kWh。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是多煤、少油、貧氣，雖然新能源電源增速較快，但目前火力發(fā)電依然是主要的電源結(jié)構(gòu)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年火電裝機(jī)容量達(dá)11.9億kWh，約占全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘康?9.22%。

中速磨煤機(jī)為燃煤電站制粉系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，在燃煤電站工藝流程中，承擔(dān)著碾磨、干燥、輸送合格煤粉的作用，在電力生產(chǎn)中能耗較大。針對(duì)中速磨煤機(jī)性能提升的技術(shù)研發(fā)是燃煤電站節(jié)能降耗的主要方向之一。

中速磨煤機(jī)的工作原理為原煤經(jīng)由落煤管持續(xù)落入磨煤機(jī)內(nèi)部磨盤(pán)，磨盤(pán)被電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，通過(guò)磨輥及襯瓦完成對(duì)原煤的碾磨及甩出。熱風(fēng)自磨煤機(jī)底部風(fēng)室進(jìn)入，經(jīng)由噴嘴環(huán)中轉(zhuǎn)后進(jìn)入磨煤機(jī)，攜帶被磨盤(pán)甩出的煤粉，通過(guò)分離器后被送出磨煤機(jī)。分離器起到分離不合格煤粉的作用，不合格煤粉被分離出來(lái)后，經(jīng)由回粉錐重新返回磨盤(pán)進(jìn)行碾磨，重復(fù)上述工作。

中速磨煤機(jī)的出力包括干燥出力、通風(fēng)出力、碾磨出力，3個(gè)出力中的最低值為磨煤機(jī)的最終出力。在煤質(zhì)穩(wěn)定的情況下，干燥出力主要由進(jìn)入磨煤機(jī)的熱風(fēng)溫度及熱風(fēng)量決定;通風(fēng)出力主要由制粉系統(tǒng)中一次風(fēng)機(jī)決定。因此，干燥出力和通風(fēng)出力主要是由磨煤機(jī)以外的因素決定的，碾磨出力主要由磨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)型式?jīng)Q定。

在有足夠熱風(fēng)溫度，足夠一次風(fēng)機(jī)出力的情況下，碾磨出力往往是限制磨煤機(jī)出力的主要因素。因此，對(duì)提升中速磨煤機(jī)碾磨效率進(jìn)行研究，對(duì)于提升中速磨煤機(jī)的性能與出力是很有意義的。

1 ? ?提升磨煤機(jī)碾磨效率裝置的工作原理

中速磨煤機(jī)碾磨出力設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下：

Bm=Bmo×fh×fr×fm×fa×fg×fe×fsi

式中：Bm為碾磨出力;Bmo為磨煤機(jī)基本出力;fh為可磨性對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù);fr為煤粉細(xì)度對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù);fm為原煤水分對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù);fa為原煤灰分對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù);fg為原煤粒度對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù);fe為碾磨件磨損的出力降低系數(shù);fsi為分離器形式對(duì)磨煤機(jī)出力的修正系數(shù)。

由上式可以看出，原煤的可磨性、水分、灰分、原煤粒度、煤粉細(xì)度都會(huì)對(duì)原煤的碾磨出力產(chǎn)生影響。其中，原煤的可磨性越差，碾磨出力越小;水分越大，碾磨出力越小;原煤粒度越大，碾磨出力越小。

在中速磨煤機(jī)工作過(guò)程中，不僅原煤粒度會(huì)影響碾磨出力，磨盤(pán)中煤粉的粒度分布也會(huì)影響碾磨出力。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)中速磨煤機(jī)碎磨機(jī)理進(jìn)行了深入研究，通過(guò)模擬在中速磨煤機(jī)的試驗(yàn)裝置中進(jìn)行破碎試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，碾磨過(guò)程中磨盤(pán)煤層中的細(xì)煤粉顆粒會(huì)占據(jù)粗顆粒與碾磨介質(zhì)以及粗顆粒的間隙，導(dǎo)致煤層摩擦系數(shù)減小，降低粗顆粒煤粉可分配的碾磨能量，降低碾磨裝置的輸入能量，降低碾磨效率。

基于以上分析，本文嘗試研發(fā)了一種提升碾磨效率的裝置，該裝置包括：（1）中心預(yù)干燥系統(tǒng);（2）磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)。

1.1 ? ?中心預(yù)干燥系統(tǒng)

中心預(yù)干燥系統(tǒng)為從中速磨煤機(jī)入口熱風(fēng)道中引出一路熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)頂部落煤管，隨落煤管中原煤一起進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)部，在落煤管中對(duì)原煤進(jìn)行預(yù)干燥，可降低部分原煤水分。

中心預(yù)干燥系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

1.2 ? ?磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)

磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)為從中速磨煤機(jī)入口一次風(fēng)中引一路送入磨煤機(jī)內(nèi)部，通過(guò)流化風(fēng)噴嘴直接吹掃磨盤(pán)中煤粉，在同一動(dòng)能下，促使煤粉沿吹掃方向產(chǎn)生位移，使被吹掃的煤粉中的粗細(xì)顆粒在區(qū)域內(nèi)小范圍產(chǎn)生分離，減少粗顆粒煤粉周?chē)募?xì)煤粉，提升分離后粗顆粒及細(xì)顆?？梢苑峙涞降哪肽ツ芰?。

磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖2所示，圖中序號(hào)1標(biāo)注即為流化風(fēng)噴嘴管道。

2 ? ?提升碾磨效率裝置的應(yīng)用

將該裝置在某電廠ZGM113G型中速磨煤機(jī)上進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，該裝置的中心預(yù)干燥系統(tǒng)及磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)中均設(shè)有手動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)閥門(mén)各1臺(tái)。其中，中心預(yù)干燥系統(tǒng)中的電動(dòng)閥門(mén)為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，磨盤(pán)流化風(fēng)系統(tǒng)中的電動(dòng)閥門(mén)為電動(dòng)關(guān)斷閥，兩個(gè)系統(tǒng)均可通過(guò)閥門(mén)控制投退。

在煤量為30 t/h、40 t/h、50 t/h時(shí)，進(jìn)行該裝置的投退對(duì)比性能試驗(yàn)。由試驗(yàn)可以看出，煤粉細(xì)度小幅下降，中速磨煤機(jī)的工作單耗均有一定程度的降低，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在維持煤量、出口風(fēng)溫、一次風(fēng)量、液壓加載力基本不變的情況下，進(jìn)行提升碾磨效率裝置的投退對(duì)比，發(fā)現(xiàn)投運(yùn)提升碾磨效率裝置，煤粉細(xì)度有小幅下降。30 t/h煤量時(shí)，磨煤?jiǎn)魏慕档?.6 kWh/t;40 t/h煤量時(shí)，磨煤?jiǎn)魏慕档?.54 kWh/t;50 t/h煤量時(shí)，磨煤?jiǎn)魏慕档?.85 kWh/t。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

本文基于中速磨煤機(jī)碾磨工作原理，嘗試研發(fā)了一種提升碾磨效率的裝置，通過(guò)提升原煤溫度，降低原煤水分，促使磨盤(pán)中粗細(xì)煤粉分離，達(dá)到提升中速磨煤機(jī)碾磨效率的目的。在某電廠應(yīng)用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，煤粉細(xì)度小幅下降，磨煤?jiǎn)魏慕档图s0.6 kWh/t，煤量越大降低單耗越高，可以達(dá)到提高碾磨效率，進(jìn)而提升磨煤機(jī)性能的目的。希望本文的研究成果能夠?yàn)橹兴倌ッ簷C(jī)的性能優(yōu)化及降耗等科研工作提供參考和借鑒。

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收稿日期：2020-12-10

作者簡(jiǎn)介：壽奎原（1973—），男，浙江諸暨人，工程師，從事燃煤電廠鍋爐設(shè)備管理工作。