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火电厂磨煤机的选型原则及方法


第 2 期 (总第 183 期 ) 2014 年 04 月

机械工程与自动化 M ECHANICAL   ENGINEERING   &   A U TOM A T ION

No . 2 Apr .

文章编号 : 1672‐6413(2014)02‐0187‐03

火电厂磨煤机的选型原则及方法
王小芬1 ,2
(1 . 华北电力大学 动力工程系 , 河北   保定   071003 ; 2 . 江西省电力设计院 , 江西   南昌   330000) 摘要 : 对火电厂磨煤机的选型原则及方法进行了分析 。 首先分析了磨煤机的出力及其影响参数 , 并对常见磨 煤机的关键性能指标进行了对比 , 得到不同磨煤机适应的煤种 ; 然后分析了磨煤机的选型原则 、 应注意的问 题 、 不同煤质适宜的磨煤机类型 ; 最后通过实例对火电厂磨煤机的选型方法进行了分析 。 关键词 : 火电厂 ; 磨煤机 ; 选型 中图分类号 : T M 621畅 7       文献标识码 : B

0   引言 磨煤机是火电厂的重要辅机 , 其运行状态直接影 [1 ] 响到锅炉炉内燃烧的稳定性和带负荷的能力 。 随着 机组容量的增大和技术水平的提高 , 磨煤机的种类也 日益增多 。 目前 , 600 M W 以上发电机组已成为燃煤 电厂主力机组 , 综合考虑煤质 、炉型 、经济安全性能等 诸多因素 , 这些机组大多配备的是中速磨煤机 , 主要包 [2 , 3] 括 RP (HP ) 、 M PS 和 MBF 等类型 。 火电厂磨煤机选型大多是从煤的发热量 、 灰分 、 挥 发分 、 水分及煤的磨损特性等指标考虑的 。 很多电厂 磨煤机运行情况欠佳 , 可靠性及经济性低 , 故障频发 , [4 - 6 ] 运行周期短 , 这是由于选型不当造成的 。 如何根 据煤质 、 炉型等情况 , 选择合适的磨煤机型式成为了重 要的课题 。 本文在分析不同磨煤机性能参数的基础 上, 探讨火电厂磨煤机的选型原则及方法 , 并通过实例 进行分析 。 1   磨煤机性能分析与对比 1. 1   磨煤机出力性能分析 磨煤机按类型可分为低速磨煤机 、中速磨煤机和 高速磨煤机 。 主要的性能参数有研磨出力 、风环速度 和磨煤机阻力等 , 其中最主要的为研磨出力 。 磨煤机的研磨出力与原煤中的水分大小 、可磨性 系数 、 灰分以及煤粉细度有关 。 磨煤机的出力计算可 用基本出力乘以出力修正系数得到 。 出力修正系数包 括可磨性 、 原煤水分 、 原煤粒度 、 煤粉细度 、 灰分等对出 力的影响系数 。 以 M PS 中速磨煤机为例 , 其研磨出 力 BM 的计算公式为 :
收稿日期 : 2013‐09‐22 ; 修回日期 : 2013‐10‐11

BM = BMO × f H × f R × f W × f A × f g × f e × f si 0. 57 f H = (HGI /50)

0. 29 f R = (R90 /20) 0 + (10 - Mt ) × 0 . 011 4 fW = 1 . 1. 0 + (0 . 1 - A ar × 0 . 005)   A ar > 20% fA = 1. 0                     A ar ≤ 20% 1 + (0 . 25 - 0 . 01 R90 )   18% ≤ R90 ≤ 25% 0                     R90 > 25% f si = 1 . 1. 07                     R90 < 18%

. (1)

其中 : B MO 为磨煤机基本出力 ;f H 为可磨性修正系数 ; f R 为煤粉细度修正系数 ;f W 为原煤水分修正系数 ;f A 为原煤灰分修正系数 ;f g 为原煤粒度修正系数 ;f e 为 研磨件磨损至中后期时的出力降低系数 ;f si 为分离器 形式对磨煤机出力的修正系数 ; HGI 为可磨系数 ; R90 为煤粉细度 ; M t 为原煤水分 ; A ar 为煤粉灰分 。 结合式 (1) , 可得到部分修正系数的变化曲线 , 如 图 1 所示 。 研磨件磨损至中后期时的出力降低系数 95 , 这是由于研磨件在质量减轻 15% 以 f e 一般取 0 . 内 (磨损前期 )对出力影响很小 ; 磨损中后期质量减少 至 22% 后 , 磨煤机功率和加载压力将增加 10% , 这时 的出力是最大出力的 95 % 。 1. 2   磨煤机的性能比较 磨煤机型式的选择应根据煤种 、 燃料磨损特性 、 煤 种变化范围 、 煤质状况 、 负荷性质并结合炉膛结构和燃 烧器型式等因素来综合考虑 , 不同的磨煤机型式有其 不同的特点和问题 , 对它们的主要性能参数进行对比 , 结果见表 1 。 根据表 1 中的数据 , 结合不同煤种特性 , 可得到各

作者简介 : 王小芬 (1983‐) , 男 , 江西吉安人 , 工程师 , 在读硕士研究生 , 从事火力发电厂锅炉设计及设备选型评价方面工作 。

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机 械 工 程 与 自 动 化                               2014 年第 2 期  

种类型的磨煤机所适应的煤种情况 :① 筒式磨煤机适 于无烟煤和低挥发分贫煤 ;② 双进双出钢球式磨煤机 适用于无烟煤 、 低挥发分贫煤和磨损指数高的烟煤 ;③ HP (RP )型中速磨煤机 、 M PS 型中速磨煤机和 E 型中 速磨煤机适用于高挥发分贫煤和烟煤 , 以及 M t ≤ 35% 的褐煤 ;④ 风扇磨煤机 (高速磨煤机 )适用于褐煤 。 2   磨煤机选型原则及注意点 2. 1   选型原则 在磨煤机选型时应尽可能考虑煤的燃烧和爆炸特 性、 可磨性和煤粉细度的要求 , 并重点考虑磨煤机的电 耗水平 。 在全部厂用电的 5% 中 , 磨煤机耗电率可达 到0 . 7% ~ 0 . 8% , 有时甚至超过 1 % 。 因此选择磨煤 机型式时 , 应对煤种的适应性和电耗水平进行综合考 虑 。 此外 , 还应注意以下几点 : (1) 燃用无烟煤的制粉系统 , 一般选用中间仓储 式钢球磨煤机 。 但双进双出的钢球磨煤机直吹式制粉
性能指标 磨煤电耗 (kW h /t ) 通风电耗 (kW h /t ) 制粉电耗 (kW h /t ) 研磨件寿命 煤粉细度 R90 (% ) 维护工作量 磨耗 (g /t ) 阻力 (kPa ) 低速磨煤机 筒式磨煤机 2 . 0~3 . 0 8 ~ 15 22 ~ 35 (烟煤 ) 30 ~ 40 (无烟煤 ) 100 ~ 150 1~2年 4 ~ 35 部件多 , 故障较多 双进双出钢球式 2 . 0~3 . 0 10 ~ 19 30 ~ 44(烟煤 ) 35 ~ 48 (无烟煤 ) 100 ~ 150 1~2年 4 ~ 35 维护件少

系统存在 NO x 排放高 、 造价贵 、 电耗高的缺点 。

图 1   各修正系数变化曲线
中速磨煤机 高速磨煤机 5 . 0~7 . 5 8 ~ 12 14 ~ 16 22 ~ 28 15 ~ 20 4 000 h ~ 15 000 h 4 ~ 35 维护量大 E型 风扇磨煤机 2 . 16 ~ 2 . 56 - - 13 ~ 15 15 ~ 30 800 h ~ 3 000 h 25 ~ 50 换叶轮工作量大

表 1   各种类型磨煤机性能指标对比
H P (RP )型 3. 5~5 . 5 8 ~ 11 12 20 ~ 23 15 ~ 20 4 000 h ~ 15 000 h 4 ~ 35 比 M PS 型大 M PS 型 6~8 14 ~ 15 20 ~ 23 10 ~ 15 4 000 h ~ 15 000 h 4 ~ 35 换磨辊工作量大

5 . 0~7 . 5

15 ~ 20 (烟煤 ) , 20 ~ 25 (无烟煤 )

    (2) 中速磨煤机直吹式制粉系统和风扇磨煤机直 吹式制粉系统相比有较大的优越性 。 中速磨煤机研磨 件使用寿命要比风扇磨煤机长 , 检修工作量少 。 (3) 长期运行结果表明 HP 型和 M PS (ZGM )型 磨煤机电耗基本相同 , 约为 20 kWh /t ~ 22 kWh /t 。 M PS‐HP‐II 型磨煤机则要低 1 kWh /t , 对于一台 600 M W 机组 , 其电机功率比其他两种磨煤机的电机功率 低约 100 kW 。 (4) 应根据煤的磨损指数和煤粉细度 , 按磨煤机 寿命曲线或计算公式确定研磨件使用寿命后再选择磨 煤机 。 中速磨煤机研磨件寿命应大于 6 000 h , 研磨件 对 M PS 型磨煤机是指辊轮的单面寿命 。 2. 2   不同煤质下宜选用的磨煤机 2. 2. 1   无烟煤 (挥发分 V da f = 6 . 5% ~ 10% ) 对于着火及燃尽特性属于极难等级的无烟煤 (着 火温度 T m > 900 ℃ ) , 宜优先选择中间仓储式钢球磨 煤机和双进双出钢球磨煤机 。 2. 2. 2   贫煤 (挥发分 V da f = 10% ~ 20 % ) (1) 当煤的磨损性在较强及以下 (磨损指数 K e ≤ 5) 、 煤的着火性能为中等 (挥发分 V da f ≥ 15% , 着火温 度 T m < 800 ℃ )时 , 宜选用中速磨煤机 。 (2) 当煤的磨损性在较强以上 (磨损指数 K e >

5) 、 煤的着火性能为中等 (挥发分 V da f > 15% , 着火温 度 T m < 800 ℃ )时 , 宜选用双进双出钢球磨煤机 。 2. 2. 3   烟煤 (挥发分 V da f = 20 % ~ 37 % ) (1) 当煤的磨损性在较强及以下 (磨损指数 K e ≤ 5) , 宜选用中速磨煤机 , 但不宜采用缝隙式风环的中速 磨煤机 。 (2) 当煤的磨损性在较强以上 (磨损指数 K e > 5) , 宜选双进双出钢球磨煤机和直吹式制粉系统 。 2. 2. 4   褐煤 (挥发分 V da f > 37 % ) (1) 当褐煤磨损性在较强以下 (磨损指数 K e ≤ 3. 5) 、 煤水分 35% < M t ≤ 40% 时 , 宜选风扇磨煤机 ; 当 M t > 40% 时 , 宜选用带乏气分离装置的风扇磨煤机 。 (2) 当煤的全水分 M t ≤ 35 % 时 , 宜选用中速磨煤 机和直吹式制粉系统 。 3   实例分析 某电厂建设 2 × 660 M W 国产超超临界燃煤发电 机组 , 锅炉为东方 660 M W 超超临界燃煤锅炉 , 煤质 为 40% 丰城煤矿和 60 % 裴沟煤矿的混煤 , 设计煤种的 哈氏可磨性系数为 HGI = 72 , 校核煤种的哈氏可磨性 系数分别为 HGI = 56 和 HGI = 62 , 校核煤种磨损指 数 Ke = 3 . 13 , 设计煤种的干燥无灰基挥发分 V da f = 18 . 39% , 校核煤种 I 和校核煤种 II 的干燥无灰基挥发

  2014 年第 2 期                         王小芬 : 火电厂磨煤机的选型原则及方法

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分分别为 V da f = 22 . 84% 和 V da f = 35 . 45% , 设计煤种 的煤 粉 细 度 为 R90 = 10% ,校 核 煤 种 的 煤 粉 细 度 为 R90 = 12 . 6 % 和 R90 = 19 . 5 % 。 要求对磨煤机进行选型 。 根据煤质挥发分分析 , 设计煤种属于贫煤 , 校核煤 种属于烟煤 , 煤质易爆炸 ; 根据可磨系数分析 , 设计煤 种与校核煤种均属“中等可磨” ; 从磨损系数分析 , 煤质 磨损性较强 , 宜优先选用中速磨 。 目前国内的中速磨 主要有 HP 型磨和 M PS 型磨 , 两者应用于本体的计算 结果见表 2 。
表 2   计算结果
名称 煤种 可磨指数修正 f H 煤粉细度修正 f R 原煤水分修正 f W 原煤灰分修正 f A 原煤粒度修正 f g 磨损后期降低系数 f e 分离影响系数 f si 磨煤机基本出力 磨煤机应有出力 磨煤机功率 (kW ) B0 (t /h ) B M0 (t /h ) 设计 煤种 1 . 257 0 . 75 1 . 0 0 . 96 1 . 0 0 . 90 1 . 1 84 . 8 54 . 85 H P 磨煤机 校核 校核 设计 煤种 1 . 231 0 . 821 1 . 0 0 . 96 1 . 0 0 . 95 1 . 1 71 . 13 54 . 85 M PS 磨煤机 校核 校核

煤种 Ⅰ 煤种 Ⅱ 1 . 015 0 . 809 1 . 0 0 . 925 1 . 0 0 . 90 1 . 1 84 . 8 53 . 44 580 1 . 107 0 . 944 1 . 0 0 . 956 1 . 0 0 . 90 1 . 1 84 . 8 53 . 53

煤种 Ⅰ 煤种 Ⅱ 1 . 067 0 . 874 1 . 0 0 . 925 1 . 0 0 . 95 1 . 1 71 . 13 53 . 44 630 1 . 130 0 . 993 1. 0 0 . 956 1. 0 0 . 95 1. 1 71 . 13 53 . 53

    (1) 煤种适应性 : M PS 型磨由于磨盘较 HP 型磨 深, 磨辊碾压较大 , 因而 M PS 型磨允许被碾磨煤的磨 损指数较大 , 对煤种的适应范围比 HP 型磨广 。 (2) 运行电耗 : M PS 型磨磨盘较深 , 通风阻力大 , 导致一次风机电功率增加 , 因此电耗比 HP 型磨大 , 其 电机功率是 HP 型磨的 1 . 15 倍 ~ 1 . 2倍。 (3 ) 磨辊使用寿命 : M PS 型磨辊使用寿命较长 , 且磨损后期出力降低得小 ; M PS 磨磨损系数为 0 . 95 , HP 磨磨损系数为 0 . 9。 (4) 检修方便性 : HP 磨的磨辊能翻出检修 , M PS 磨则需采用拆除分离器或在机壳上开检修大门来对磨 辊检修 , 因此 HP 磨比 M PS 维修方便 。 但运行时的维 护却正好相反 , M PS 磨比 HP 维护方便 。 (5) 出力调节范围及煤粉均匀性 : HP 磨能对载荷 的变化作出迅速反应 , 出力调节幅度较大 ; 另外其出口 设有文丘利喷嘴 , 能使煤粉均匀分配到各出口 , 使送粉

管内煤粉浓度比较均匀 。 M PS 磨煤粉分配效果较 HP 磨差 , 但在磨制的煤粉颗粒均匀性指数方面却要略好 于 HP 磨 。 (6) 初期投资 : 相当出力的 M PS 型磨本体 、分离 器体积 、 磨辊维修所需空间比 HP 型磨大 , 导致其煤仓 间跨度较大 , 加上 M PS 型磨重量也较大 , 使得土建厂 房和基础投资是 HP 型磨的 1 . 15 倍 ~ 1 . 25 倍 。 本例校核煤种磨损指数 K e = 3 . 13 , 磨损性较强 , 从这一角度出发 , 宜选用耐 磨性较好的 M PS 型磨 。 而综合其他性能 ,HP 磨的综合优势并不比 M PS 磨 强 。 另外从经济和运行角度考虑 , M PS 型磨具有振动 小、 密封性好 、 金属磨耗量小 、 煤种适应性好等优点 , 因 此本例采用 M PS 型磨煤机 。 每台锅炉配置 6 台磨 , 正 常情况下 5 台磨煤机运行 , 1 台备用 。 4   结论 本文分析了火电厂磨煤机的选型原则及方法 , 得 出如下结论 : (1) 选择磨煤机时应尽量考虑煤的燃烧特性 、可 磨性 、 煤粉细度的要求 , 并重点考虑其电耗水平 。 (2) 筒式磨煤机适用于无烟煤和低挥发分贫煤 ; 双进双出钢球式磨煤机适用于无烟煤 、低挥发分贫煤 和磨损指数高的烟煤 ;HP 型 、M PS 型和 E 型中速磨 煤机适用于高挥发分贫煤和烟煤 , 以及 M t ≤ 35% 的褐 煤; 风扇磨煤机则适用于褐煤 。 (3) 同等条件下 , 中速磨煤机有较大优越性 , 其研 磨件使用寿命较长 , 检修工作量较少 。
参考文献 : [1]   中国动力工程学会 . 火力发电设备技术手册 (第一卷 ) [M ] . 北京 : 机械工业出版社 , 2010 . [2]   石金兴 , 王泓 . 中速磨煤机的国产化及发展趋势 [J ] . 水利 电力机械 , 2003 , 25(1) : 1‐4 . [3]   辛胜伟 , 刘汉周 . 大型煤粉锅炉磨煤机技术发展及选型分 析 [J ] . 电站系统工程 , 2008 , 24(2) : 7‐11 . [4]   许桂琴 , 陈昭 , 龙辉 . 600 M W 机组中速磨煤机选型设计 [J ] . 吉林电力 , 2001 , 157(6) : 31‐33 . [5]   马文祥 . 双进双出钢球磨煤机选型要点论述 [J ] . 电站辅 机, 2008 , 92(1) : 38‐40 . [6]   安普亮 . ZGM 113G 型中速辊式磨煤机的应用 [J ] . 发电设 备, 2008(2) : 168‐171 .

Selection Principles and Methods of Coal Mills in Thermal Power Plants
WANG Xiao‐fen1 ,2

Abstract : T his paper analyzes the coal mill selection principles and methods in thermal power plants . T he milling output character and its influential factors are firstly studied , and the key milling properties are compared to obtain each mill摧s proper coal types . T hen the selection principles of coal mill and the fitting mill kinds for different coals are investigated .Finally ,an example is taken to show the selection method .T he presented work offers a reference for the mill selection and has active value . Key words : thermal power plant ;coal mill ; type selection

Nangchang 330000 ,China )

(1 .Depart ment of Pow er Engineering , No rt h China Electric Po w er U niversity ,Baoding 071003 ,China ;2 . Jiangxi Electric Po w er Design Institute ,

火电厂磨煤机的选型原则及方法
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 王小芬, WANG Xiaofen 华北电力大学动力工程系,河北 保定 071003; 江西省电力设计院,江西 南昌 330000 机械工程与自动化 Mechanical Engineering & Automation 2014(2)

参考文献(6条) 1.中国动力工程学会 火力发电设备技术手册 2010 2.石金兴,王泓,龙辉 中速磨煤机的国产化及发展趋势分析[期刊论文]-水利电力机械 2003(1) 3.辛胜伟,刘汉周,卢啸风 大型煤粉锅炉磨煤机技术发展及选型分析[期刊论文]-电站系统工程 2008(2) 4.许桂琴,陈昭,龙辉 600MW机组中速磨煤机选型设计[期刊论文]-吉林电力 2001(6) 5.马文祥 双进双出钢球磨煤机选型要点论述[期刊论文]-电站辅机 2005(1) 6.安普亮 ZGM113G型中速辊式磨煤机的应用[期刊论文]-发电设备 2008(2)

引用本文格式:王小芬.WANG Xiaofen 火电厂磨煤机的选型原则及方法[期刊论文]-机械工程与自动化 2014(2)


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