火電廠中速磨節(jié)能降耗綜合治理及增大出力研究

劉新成

（大唐陜西發(fā)電有限公司西安熱電廠，陜西 西安 710302）

在電力行業(yè)中，煤炭是一種重要的能源資源，而磨煤機(jī)作為電廠制粉系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)原煤的制備過(guò)程起著至關(guān)重要的作用。因此，深入研究磨煤機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)分析是提高燃燒效率的關(guān)鍵一步。通過(guò)對(duì)ZGM95K 磨煤機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以了解磨煤機(jī)的工作過(guò)程，深入了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作機(jī)制，可為進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化磨煤機(jī)的性能提供理論依據(jù)。

在某火電廠中使用的中速磨煤機(jī)型號(hào)為ZGM95K，總共有5 臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)行。該火電廠中速磨煤機(jī)從使用至今，已經(jīng)有4 年的使用時(shí)間，在這個(gè)過(guò)程中，磨煤機(jī)內(nèi)部相關(guān)零部件由于磨損，使得磨煤機(jī)的能耗逐漸增加，為此，做好對(duì)該火電廠磨煤機(jī)的節(jié)能降耗綜合治理，技術(shù)升級(jí)改造勢(shì)在必行。

1 ZGM95K 磨煤機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)分析

ZGM95K 磨煤機(jī)是一種高效率、節(jié)能型的中速磨煤設(shè)備。磨煤機(jī)主要由電機(jī)、減速器、磨盤、風(fēng)機(jī)等部件組成。其工作原理是利用磨盤和煤炭之間的相互摩擦和擠壓作用，將煤炭破碎成細(xì)小的煤粉。ZGM95K 磨煤機(jī)具有緊湊的結(jié)構(gòu)和高效的破碎能力。關(guān)鍵部件包括磨盤、磨輥、減速機(jī)、液壓加載裝置等。磨輥、磨盤是磨煤機(jī)的碾磨核心部件，其設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響到磨煤機(jī)的工作效率和能耗。輥套的工作面也是影響破碎效果的重要因素。

磨煤機(jī)的主要部件功能與作用：（1）碾磨裝置。磨盤磨輥通過(guò)碾壓摩擦將煤塊進(jìn)行破碎，使其達(dá)到所需的細(xì)度，并確保破碎的均勻性。（2）液壓加載裝置。磨盤是通過(guò)減速機(jī)的帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，磨輥是通過(guò)上方的液壓加載力，通過(guò)輥架在磨煤過(guò)程中提供所需的下壓力量和摩擦力，使煤粉的細(xì)度逐漸提高。

該火電廠所使用的磨煤機(jī)型號(hào)為ZGM95K，磨煤機(jī)的出力參數(shù)為35t/h，磨煤機(jī)軸功率為293kW，石子煤排放量為0.028t/h，噴咀環(huán)形式為旋轉(zhuǎn)式，磨機(jī)額定空氣量為17.83g/s，磨煤機(jī)磨盤轉(zhuǎn)速為26.4r/min，磨煤機(jī)出口氣體溫度為75℃，通風(fēng)阻力小于5825Pa，電損耗為8kW/t·h。ZGM95K 磨煤機(jī)是一種中速輥盤式磨煤機(jī)，其碾磨部分是由三個(gè)沿磨盤滾動(dòng)的固定且可自轉(zhuǎn)的磨輥組成，需要粉磨的原煤從磨煤機(jī)的中央落煤管落到磨盤上，旋轉(zhuǎn)磨盤借助于離心力將原煤運(yùn)動(dòng)至碾磨滾道上，通過(guò)磨輥進(jìn)行碾磨[1]。三個(gè)磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，傾斜角度約為15°，碾磨力則由液壓加載系統(tǒng)產(chǎn)生，通過(guò)圓周均布的三點(diǎn)，碾磨力均勻作用至三個(gè)磨輥上，原煤的碾磨和干燥同時(shí)進(jìn)行，一次風(fēng)通過(guò)噴嘴環(huán)均勻進(jìn)入磨盤周圍，將經(jīng)過(guò)碾磨后從磨盤上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機(jī)上部的分離器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粗細(xì)煤粉的分離。

2 基于ZGM95K 磨煤機(jī)節(jié)能降耗綜合治理的措施

2.1 影響因素分析

2.1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)方面的因素

磨盤形狀、磨輥數(shù)量和直徑、一次風(fēng)量及風(fēng)溫都會(huì)直接影響到磨煤機(jī)的破碎效率和能耗。優(yōu)化這些機(jī)械設(shè)計(jì)能夠降低能耗、提高磨煤效率。

2.1.2 運(yùn)行參數(shù)方面的因素

運(yùn)行參數(shù)如進(jìn)料粒度、磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速、煤粉內(nèi)部粗細(xì)分離等，也會(huì)對(duì)磨煤機(jī)的破碎效率和能耗產(chǎn)生重要影響。合理的運(yùn)行參數(shù)能夠使磨煤機(jī)更加高效地工作，并降低能耗。

2.1.3 煤粉特性的影響因素

煤炭的可磨性、含水量、灰份等特性會(huì)對(duì)磨煤機(jī)的破碎效果和能耗產(chǎn)生一定的影響。合理地處理煤粉的特性，可以提高磨煤機(jī)的破碎效率并降低能耗。

2.2 火電廠中ZGM95K 磨煤機(jī)節(jié)能降耗綜合治理的具體措施

為了有效提高ZGM95K 磨煤機(jī)的使用壽命和降低能耗，應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)該火電廠的ZGM95K 磨煤機(jī)進(jìn)行檢修。而在對(duì)ZGM95K 磨煤機(jī)進(jìn)行修建時(shí)，需要基于以下方面展開，才能確保ZGM95K 磨煤機(jī)在修理后滿足使用需求。首先，在進(jìn)行修理工作之前，要確保磨煤機(jī)已經(jīng)斷電并放置到安全位置，同時(shí)，穿戴必要的個(gè)人防護(hù)設(shè)備，如安全帽、安全眼鏡、手套等，以免發(fā)生意外傷害。其次，在磨煤機(jī)檢修時(shí)，要仔細(xì)觀察每個(gè)零部件的擺放位置和連接方式，并記錄下來(lái)，這樣可以方便在后期組裝時(shí)避免出現(xiàn)錯(cuò)誤[2]。然后，在修理過(guò)程中，要及時(shí)清潔磨煤機(jī)內(nèi)部的積灰和雜物，保持清潔干凈的工作環(huán)境，此外，還要定期檢查和更換磨煤機(jī)的潤(rùn)滑油，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨后，選擇合適的工具進(jìn)行修理是非常重要的，不同的零部件可能需要不同的工具來(lái)拆卸和安裝，使用適當(dāng)?shù)墓ぞ呖梢蕴岣吖ぷ餍?，并避免?duì)零部件造成損壞。在重新組裝磨煤機(jī)時(shí)，要按照正確的順序進(jìn)行裝配，如果組裝不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)或產(chǎn)生其他問(wèn)題。因此，要仔細(xì)閱讀相關(guān)的檢修作業(yè)指導(dǎo)書。最后，進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試時(shí)，當(dāng)磨煤機(jī)檢修完成后，必須進(jìn)行必要的試運(yùn)行和調(diào)試工作，檢查各個(gè)部件是否緊固、連接是否牢固以及磨煤機(jī)是否能夠正常啟動(dòng)和運(yùn)行，如發(fā)現(xiàn)異常情況，要及時(shí)停機(jī)進(jìn)行修理。

3 ZGM95K 磨煤機(jī)運(yùn)行方式調(diào)節(jié)對(duì)能耗的影響

磨煤機(jī)的運(yùn)行方式調(diào)節(jié)是指通過(guò)調(diào)整磨煤機(jī)的工作參數(shù)和操作模式，以適應(yīng)不同工況和負(fù)荷要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和提高磨煤機(jī)效率的目的。通過(guò)合理優(yōu)化磨煤機(jī)的運(yùn)行方式，可以降低能耗、提高磨煤機(jī)的工作效率，進(jìn)而減少能源消耗和環(huán)境污染。不同運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)參數(shù)變化會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)運(yùn)行狀況的不同，從而影響磨煤機(jī)的能耗。例如，增加磨盤轉(zhuǎn)速可以提高磨煤機(jī)的產(chǎn)能，但也會(huì)增加電能的消耗。調(diào)整磨盤傾斜角度可以改變煤粉的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而影響到鍋爐的燃燒效果和鍋爐效率。

在該火電廠運(yùn)行過(guò)程中，ZGM95K 磨煤機(jī)作為鍋爐的重要輔機(jī)，電機(jī)功率較大，額定功率為355kW，磨煤機(jī)設(shè)計(jì)單耗為8.0kW/t·h (100%磨煤機(jī)出力)，碾磨件設(shè)計(jì)壽命8000～10000 小時(shí)。磨煤機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，磨煤機(jī)磨輥輥套和磨盤襯板及旋轉(zhuǎn)噴口等各部磨損嚴(yán)重，各部間隙偏離設(shè)計(jì)值，另一方面由于入爐煤煤質(zhì)較差以及運(yùn)行方式等因素，導(dǎo)致磨煤機(jī)單耗最大的達(dá)到11kW/t·h 以上[3]。為了提高磨煤機(jī)運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)磨煤機(jī)的運(yùn)行小時(shí)數(shù)、出力、和研磨部件的磨損情況，對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)檢修，使磨煤機(jī)出力達(dá)到理想的狀態(tài)，以確保其經(jīng)濟(jì)性。在火電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)中，一次風(fēng)系統(tǒng)是保證煤粉輸送和鍋爐燃燒的重要系統(tǒng)，該火電廠制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式一次風(fēng)方式，磨機(jī)風(fēng)煤比例為1:2，采用自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)。在運(yùn)行中根據(jù)爐膛燃燒及負(fù)荷變化需要，及時(shí)增減磨機(jī)一次風(fēng)量，一次風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，注意風(fēng)量不能過(guò)高或過(guò)低，一次風(fēng)量過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致磨內(nèi)回粉增加，煤粉過(guò)細(xì)，增加電耗，還有可能引起堵煤。一次風(fēng)量過(guò)高，會(huì)使煤粉顆粒度變粗，導(dǎo)致爐膛出口溫度升高，對(duì)爐內(nèi)產(chǎn)生影響，還會(huì)增大一次風(fēng)機(jī)的能耗，并會(huì)加大相關(guān)部件的磨損。根據(jù)每一批來(lái)煤情況，及時(shí)調(diào)整煤粉細(xì)度，我廠磨煤機(jī)煤粉細(xì)度在R90=18%～24%之間。入爐煤應(yīng)盡可能采用揮發(fā)份較高的煤，以減少電耗及金屬磨損。磨機(jī)運(yùn)行中盡量帶滿負(fù)荷，在保證爐膛穩(wěn)定燃燒的前提下，盡量減少磨機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)。

4 針對(duì)ZGM95K 磨煤機(jī)檢修前后的參數(shù)對(duì)比分析

該火電廠運(yùn)行的ZGM95K 磨煤機(jī)有5 臺(tái)，在檢修ZGM 95K 磨煤機(jī)時(shí)，為了確保檢修后的ZGM95K 磨煤機(jī)能夠達(dá)到節(jié)能降耗所需，則需要對(duì)相同的ZGM95K 磨煤機(jī)檢修前后數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。本文以1 號(hào)ZGM95K 磨煤機(jī)檢修前后數(shù)據(jù)對(duì)比為例，在經(jīng)過(guò)兩次大修后，對(duì)ZGM95K 磨煤機(jī)采用輥套與襯板采用成型鑄件的單耗統(tǒng)計(jì)以及輥套與襯板采用修復(fù)堆焊鑄件的單耗統(tǒng)計(jì)。兩次大修的時(shí)間分別是2009 年3 月和9 月，檢修的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1 和表2 所示。

表2 輥套與襯板采用修復(fù)堆焊鑄件的單耗統(tǒng)計(jì)

通過(guò)兩次對(duì)ZGM95K 磨煤機(jī)的檢修后，更換碾磨件后磨機(jī)單耗值分別為6.74kW/t·h、7.48kW/t·h，均低于磨機(jī)指導(dǎo)電耗值[4]。

在經(jīng)濟(jì)對(duì)比中，ZGM95K 磨煤機(jī)的磨盤與靜環(huán)修復(fù)采用挖補(bǔ)堆焊耐磨低合金錳鋼板，再進(jìn)行車削加工，以保證各部尺寸。一套價(jià)格約4.7 萬(wàn)元。磨盤與靜環(huán)原廠購(gòu)買需要17 萬(wàn)元。節(jié)省費(fèi)用12.3 元，且可以重復(fù)修復(fù)多次。磨輥輥套與襯板堆焊為79 元/kg；單個(gè)輥套堆焊重量為450kg，約3.55 萬(wàn)元；一臺(tái)磨3 個(gè)輥套，堆焊共需11 萬(wàn)元；可保證反復(fù)堆焊3 次。襯板堆焊為79 元/kg；一臺(tái)磨12 塊襯板，堆焊重量為650kg，堆焊共需5.1 萬(wàn)元；可保證反復(fù)堆焊3 次以上。磨輥輥套原廠購(gòu)買需要9 萬(wàn)元/個(gè)，一臺(tái)磨3 個(gè)輥套，共需27 萬(wàn)元；襯板一套原廠購(gòu)買需要12.1 萬(wàn)元/套。按一臺(tái)磨計(jì)算，堆焊修復(fù)一套輥套+襯板的費(fèi)用約16 萬(wàn)元；從原廠購(gòu)買新備件計(jì)算費(fèi)用約40 萬(wàn)元；一臺(tái)磨可節(jié)省費(fèi)用備件費(fèi)用23 萬(wàn)元。按一年8-9 臺(tái)磨機(jī)大修計(jì)算，節(jié)省費(fèi)用近200 萬(wàn)元。

5 技術(shù)升級(jí)改造措施

火電廠中速磨的綜合治理技術(shù)升級(jí)改造主要包括磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、磨煤機(jī)系統(tǒng)集成優(yōu)化、磨煤機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與診斷等方面。火電廠中速磨節(jié)能降耗綜合治理技術(shù)的升級(jí)改造對(duì)于提高火電廠的能效和環(huán)保水平具有重要意義。通過(guò)技術(shù)升級(jí)改造方案的實(shí)施，可以有效提高火電廠中速磨的能效和運(yùn)行穩(wěn)定性，降低能耗和排放，實(shí)現(xiàn)清潔高效發(fā)電的目標(biāo)。

該火電廠經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，與設(shè)計(jì)院、廠家經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，提出了對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造。具體改造內(nèi)容為更換碾磨部件磨輥與磨盤襯板、動(dòng)靜環(huán)、輥架防護(hù)板材質(zhì)，對(duì)易磨損的部件局部采用耐磨復(fù)合陶瓷制品。同時(shí)對(duì)磨輥輥套及磨盤襯板碾磨面曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，增大碾磨面積，提高磨煤機(jī)碾磨出力。

上述舉措不但使磨煤機(jī)碾磨部件使用壽命大幅延長(zhǎng)，既節(jié)省了設(shè)備大修費(fèi)用，也減少了人工成本支出；而且提高了設(shè)備出力，設(shè)備安全性經(jīng)濟(jì)型明顯，可以持續(xù)滿負(fù)荷經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

6 結(jié)論

通過(guò)ZGM95K 磨煤機(jī)4000h 的運(yùn)行表明，改造后的1BZGM95K 磨煤機(jī)出力達(dá)到了38～40t/h 及以上，ZGM95K磨煤機(jī)整體增幅達(dá)到20%以上，電機(jī)電流38～42A 水平范圍，磨煤?jiǎn)挝浑姾?.45kW/t·h，電耗值降幅約1kW/t·h，輥套磨損量約15mm，襯板10mm。通過(guò)兩周的運(yùn)行表明，改造后的2C 磨煤機(jī)出力穩(wěn)定達(dá)到了40.5t/h，出力提高幅度達(dá)到20%以上，電機(jī)電流28～34A 水平范圍(電機(jī)功率355kW)，預(yù)計(jì)出力可達(dá)43～45t/h，磨煤?jiǎn)挝浑姾慕抵?.4～7.0kW/t·h，電耗值降幅大于1.0～1.5kW/t·h。各種數(shù)據(jù)表明本廠2 臺(tái)磨煤機(jī)提高出力改造效果優(yōu)良。若將每臺(tái)鍋爐配備的5 臺(tái)磨煤機(jī)進(jìn)行3 臺(tái)磨煤機(jī)技術(shù)改造升級(jí)，出力將達(dá)到42×3+30×2=186t/h，4 臺(tái)磨煤機(jī)完全能夠?qū)崿F(xiàn)單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的滿負(fù)荷運(yùn)行需要，實(shí)現(xiàn)備用磨機(jī)的設(shè)計(jì)初衷[5]。停運(yùn)1 臺(tái)磨煤機(jī)可大幅降低制粉系統(tǒng)的廠用電率，按5 年周期統(tǒng)計(jì)，節(jié)約相關(guān)生產(chǎn)費(fèi)用超過(guò)1 千萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。