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HP与MPS中速磨煤机的比较


第 19 卷第 2 期 2006 年 6 月

江西电力职业技术学院学报 Vol.19,No.2 J our nal of J iangxi Vocational and Technical College of Electr icity Jun.2006

H P 与 M P S 中速磨煤机的比较
刘寿忠, 刘祥玲
(江西省电力设计院, 江西 南昌 330006)

摘 较。

要: 根据江西贵溪电厂二期扩建 (2×300MW) 工程设计需要, HP 与 MPS 中速磨煤机进行了比 对

关键词: 中速磨煤机; HP MPS 中速磨煤机; 比较 中图分类号: TK223.25 文献标识码: B 文章编号: 1673- 0097(2006)02- 0020- (04) 0 概述
贵溪电厂厂址选择时规划容量为 6× 125MW, 一期工 程 4× 125MW 机组已于 1987 年全部建成投产。二期扩建 工程装设两台 300MW 燃煤发电机组。本期未考虑扩建, 但留有扩建可能。主机已于 2003 年 7 月底订货。锅炉由 东方锅炉 (集团) 股份有限公司供货。锅炉采用亚临界参 数、 四角切向燃烧方式和自然循环方式。单炉膛Ⅱ型露天 布置, 一次再热, 平衡通风, 固态排渣, 全钢架结构, 炉顶 DG1025/17.5- II4。汽轮机 金属屋盖带防雨罩。锅炉型号: 采用东方汽轮机 (集团) 股份有限公司的亚临界、 一次中 N300/16.7- 537/ 间再热、 单轴凝汽式汽轮机。汽轮机型号: 537。发电机采用东方电机股份有限公司的产品。 制粉系统是保证电厂安全经济运行的的主要系统, 系统投资大, 运行费用高。不同型式的制粉系统的投资及 运行费用差异较大, 根据煤的分析资料, 钢球磨、 中速磨 同时都可适应下述三个煤种的磨制。煤质分析及灰渣特 性见表 1 和表 2。 对煤质中三块的敏感性强、 磨损严重, 不能适应需要,所 , 以目前已较少使用; 而性能较好的 HP、 MPS(ZGM)磨型则 因煤粉细度均匀、对煤种的适应性较好且耐磨性好而应 用较广泛。 根据科研审查意见,本工程推荐采用中速磨冷一次 风机正压直吹式燃烧制粉系统。本文从两种中速磨的结 构入手, 着重从检修、 运行、 电耗、 控制等方面论述两种磨 的优缺点, 最后通过技术经济比较得出结论: 本工程推荐 采用中速磨煤机形式。



HP 中速磨煤机的结构及其优缺点

中速磨在电厂制粉系统中已应用较长时间,随着制 造技术的发展, 其性能有了较大的提高。 磨型有 E 型、 RP、 HP、 MPS(ZGM)。早期的 E 型、 磨性能较差, RP 煤粉细度、

1.1 HP 碗式中速磨煤机工作原理 HP 系列磨煤机主要由落煤管、 分离器顶盖、 内锥体、 分 离器体、 叶轮装置、 行星齿轮减速箱、 排出阀、 折向门调节 装置、 文丘里管、 弹簧变加载装置、 侧机体装置、 磨碗装 置、 密封空气集管、 石子煤排出口等部件组成。 HP 磨煤机的功能是碾磨原煤, 使其达到能在炉内有 效燃烧所要求的细度。磨煤机的最大碾磨出力取决于下 列三个因素: 磨煤机规格; 原煤特性 (哈氏可磨度和含水

收稿日期: 2005- 11- 22 作者简介: 刘寿忠 (1974- ) 男, , 江西萍乡人, 工程师.

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刘寿忠, 刘祥玲: 与 MPS 中速磨煤机的比较 HP

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量) 煤粉细度 ; (通过 200 目筛子) 。 原煤落入磨碗上后,在离心力的作用下沿径向朝外 移动, 在磨碗上形成一层煤床, 煤床在可绕轴转动的磨辊 装置下通过。这时, 弹簧加载装置产生的碾磨力通过转动 的磨辊施加在煤上。煤在磨碗衬板与磨辊之间被碾磨成 粉。作径向和周向移动的煤携带着被破碎的越过磨碗边 缘进入输送介质通道。输送介质为热空气。 在磨碗上方,被空气携带的较轻的煤粒经历了三级 分离过程。 第一级分离正好发生在磨碗的水平面上。安装在分 离器上的固定气体折向器使得最重的煤粒突然改变方 向。 失去动量并直接回到磨碗上重磨。 较轻的颗粒被气流 携带至分离器顶盖进行第二级分离,此处弯曲的可调叶 片使风粉混合物产生旋风运动,导致重颗粒失去动量而 从气流中降落。此后, 风粉混合物通过称之为文丘里套管 的垂直插管进一步分离, 达到所要求的煤粉细度。 在折向叶片和文丘里套管里分离出来的较重煤粒沿 着内锥体的内壁返回到磨碗的碾磨区域。锥体把重颗粒 煤从磨煤机紊流区域中分离出来。在紊流区域外的重颗 粒煤在重力的作用下返回磨碗。 为了降低通过内锥体口进入内锥体的气流速度, 在 内锥体的内部装了一个倒锥体,但应保证倒锥体不能阻 止较重的煤颗粒返回磨碗。 出来的风粉混合物经过文杜里管时, 先被浓缩, 然后 再扩大使得每根煤粉管道中风粉均匀分配。煤粉管道把 风粉混合物引入炉膛进行燃烧。 穿过气流掉入侧机体区域内的不易磨碎的外来杂物 被装在磨碗毂裙罩上的刮板装置刮入侧机体底板上的孔 内, 然后进入石子煤收集系统。外来杂物通常由煤层中的 岩石和采煤机械零件组成。因此对用户来说, 要尽量减少 进入磨煤机的杂物数量。 1.2 HP 碗式中速磨煤机的结构特点 1.2.1 传动装置 HP 磨煤机采用了国内外较新的螺旋伞齿轮加行星 齿轮二级立式传动形式结构。它比蜗轮蜗杆传动装置更 不易污染, 使用寿命长。 轻、 更坚固。HP 磨煤机便于维修, 1.2.2 润滑系统 HP 磨煤机减速箱润滑系统也作了重要改进, 使其比 RP 磨煤机的润滑系统更完善, 运行可靠性更高。 润滑系统由若干部件组成。一只电动机驱动的齿轮 型泵。泵从一只独立的油箱吸油, 泵直接置于油箱之上, 泵的下方是一只止回阀使其能在拆卸时不需排油。系统 里的一只溢流阀控制油压。在下游处是一只双重滤油器 组件, 有一只阀引导油流从一个滤器流至另一个滤器, 这 样两个过滤器可在磨机运转中更换使用。设有电气和目 测传感器,用来指示过滤器的污染情况。还设有油加热 器, 在冬天, 这些加热器能把油温度升高到能起动泵的最 低温度。加热器装在油箱内的套管里。另外, 不需停止油 流和排出油就能拆除加热器。润滑系统能通过油的冷却 和去除各种污染物来延长齿轮传动装置的寿命,并且还 能一面操作, 一面方便地进行维修。 1.2.3 侧机体装置 新的 HP 磨煤机系列在磨煤机侧机体上装有厚的绝 缘隔层。绝缘隔板的主要作用有: 消除了热磨机的外部温

度对人身产生的危害, 减少了磨机的热消耗, 提高了热效 率; 进一步减少了传导到齿轮装置的热, 并有效地防止了 有关的热应力问题。 1.2.4 刮板装置 HP 磨煤机的刮板装置做了四点改进。 刮板装置由铸件改为结构件, 减轻了重量, 便于 (1) 修复。 (2) 刮板销子直径放大, 进一步减少了荷载, 提高了 使用寿命。 改变了刮板装置同下裙罩的联接方式, 增加联接 (3) 螺栓数量, 改善了螺栓受力状态。整个刮板装置的联接强 度比 RP 提高了 4 倍。 1.2.5 叶轮装置 HP 磨煤机增加了随磨碗一起转动的叶轮装置。叶轮 是 HP 磨机上标准的初级器。 叶轮装置使通过一次风机的 一次风更好地分布, 使磨机内部的磨损减至最低, 而煤的 初级分离的效率最大。由于增加了叶轮装置, HP 磨煤 使 机的石子煤排量比 RP 大大地减少。 1.2.6 磨辊装置 HP 磨煤机的磨辊装置和分离器完全是新设计、 新结 构。采用了最新的专利设计概念。 磨辊轴承润滑是简单的轴承箱内的油浴润滑。磨辊 组件有三只唇形油封。二只用来隔绝污染物, 一只用来挡 油。三只油封安放在可更换的淬硬密封耐磨圈上以防止 轴的划伤。把干净的用于密封的空气充入磨辊组件, 有助 于防止污染物。密封气体由改进过的气封控制, 进一步保 护轴承。 磨 所有 HP 系列磨煤机都有一专利的磨辊翻转机构。 辊翻转是由一个专用工具和磨机维修车来完成的。一旦 磨辊锁住在垂直位置上, 就可进行维修和检查工作。整个 磨辊组件设计新颖, 维修方便, 使用寿命长。 可 使磨辊寿命最长化是 HP 磨煤机设计的主要目的。 通过以下两个途径延长磨辊寿命:改善耐磨材料和增加 耐磨材料体积。采用铬、 钨等材料堆焊的磨辊使用寿命大 大提高。另外, 对同一规格的磨煤机来说, 磨煤机的磨 HP 因为直径增大, 故其耐磨材料 辊直径比 RP 平均大 30%, 体积比 RP 平均增大 38%。 通过改善磨辊材料和增加磨辊 材料的体积, HP 磨煤机的辊套使用寿命是 RP 磨煤机 使 的 2.3 倍以上。 1.2.7 弹簧变加载装置 所有 HP 磨煤机加载形式都采用外置式弹簧边加载 装置。 改成外弹簧组件有许多优点。 弹簧组件不会腐蚀和 磨损, 外弹簧组件的部件比液压加载系统的部件少得多, 所以初期成本较低, 更换部件的费用较少。维修次数也相 应减少。 1.3 HP 磨煤机的优点 HP 系列磨煤机不但保留了 RP 磨煤机的优点,且集 中了其他几种中速磨煤机的特点,采用了当今世界上出 现的一些成熟的先进技术, 主要有: (1) 磨煤机采用了国内外较为新型的螺旋伞齿轮 HP 加行星齿轮二级减速立式传动,传动装置上部采用液压 滑动止推轴承承受磨辊研磨力。这一形式构成了独立的 减速箱, 能够从磨机底部拖出, 既便于检修, 又便于隔热 与密封。

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(2) 磨煤机采用了成熟的磨辊堆焊工艺技术和大 HP 直径锥形磨辊,对一般的煤种,磨辊设计使用寿命在 10, 000h 以上, 且磨辊磨损后可以重复堆焊使用, 可降低 成本。 HP (3) 磨煤机首先采用了随磨碗一起转动的叶轮装 置来改变一次风的流向和流速,使通过磨煤机的空气分 配得更为均匀, 增强了煤粉的分离效果, 降低了磨煤机内 部的磨损及其一次风阻损,提高了对石子煤排量的调控 能力。 HP 磨辊能够 (4) 磨煤机采用了磨辊翻出专利技术, 从各自的门孔中翻出, 更换极为方便。由于 HP 磨煤机在 磨辊结构上作了改进,使磨辊更换可以直接在机器上进 行, 进一步缩短了停机时间。 HP (5) 磨煤机的磨辊与磨碗衬板无直接金属接触, 运行时可空载起动亦可带负荷起动, 起动力矩小, 运行安 全平稳, 停机时磨碗中没有存煤。 (6) 磨煤机的出力是由给煤量和一次风量来控制 HP 的, 出力调节范围大, 最小出力为最大出力的 25%, 非常 适合于电厂调峰要求。 HP (7) 磨煤机配用电机的功率较其他中速磨煤机的 电机小。 (8) 磨煤机通风阻力较其他中速磨煤机小, HP 所配 的一次风机可在较低压力工况下运行。

2 MPS 中速磨煤机的结构及其优缺点
2.1 MPS 型磨煤机的产生及应用现状 MPS 型磨煤机是西德 Babcock (简称 DWB) 研制成功 的一种辊式盘磨机, 它是一种新型的中速磨煤机, 最初是 由西德的 PFIFFER 公司在培兹(BERZ)磨的基础上改造发 展起来的, 该公司制造了专磨水泥原料的 MPS 磨系列产 品,后来 DWB 从 PFIFFER 公司取得了将 MPS 磨应用于 火力发电厂碾磨燃煤的专利权,并作了大量的试验研究 工作和结构上必要的改进, 1958 年诞生了第一台实用 于 该机目前仍在电厂正常运行中。后来又 的 MPS 磨煤机, 经过多次试验和机型的改进工作, 1965 年设计制造了 在 基本成熟的第一台样机, 型号为 MPS- 180 磨, 该磨安装 在西德 SIEVSDORF 电厂配 300MW 机组 1000T/H 锅炉, 碾磨硬质烟煤。运行实践证明, 效果良好。此后该公司逐 步完善其规格、系列并不断改进其结构,已形成具有 20 多种型号的 MPS 磨系列, 并申请了专利权, 成为目前燃 煤火力发电厂理想的新型制粉设备。MPS 磨结构设计合 理, 加工标准严格, 运行安全稳定, 磨损件使用寿命长, 电 耗小, 经济效益好, 在实际应用中越来越显示出其优越性 能。 1970 年, 美国制成的一台 130 万千瓦机组, 选用 DBW 的 MPS- 225 型磨煤机,安装在 CARDINAL 电厂运行, 结 果一举成功, 效果良好。 从此, MPS 磨在国际上声誉大振, 在配大容量发电机组的中速磨行列中,逐渐取得了较明 MPS 磨成为中速磨的后起之秀, 开始处于领先 显的优势, 地位。 1970 年起, 随着电力工业的发展, 美国趋向采用大容 量的发电机组,这对作为锅炉主要辅机的磨煤机的结构 形式和容量性能提出了新的要求。在这方面美国的 Babcook- Wilcox 公司开始对 E 型磨和 MPS 磨作了多方 且更适合 面的比较和研究, 确认 MPS 磨远优于 E 型磨,

于同大容量机组配套。于是该公司从 DBW 购买了 MPS- 225 型磨的专有技术制造权,同时购买了一台 MPS- 225 型磨样机,接着该公司陆续生产制造了 MPS- 225 型磨, 分别安装在 AMOS 电厂和 GAVIN 电厂的 130 万千瓦机 (10 台运行, 台备用) 单磨出 2 , 组上, 每台锅炉配 12 台磨 力约 55T/h, 运行效果甚好。后来, 美国又从 DBW 相继购 MPS - 200, MPS - 2350, MPS - 买 了 MPS - 170,MPS - 190, 2800, MPS- 3000 等型号的制造专利。 1979 年, 至 仅仅 6 ̄7 年间美国公司已制造出 700 多台 MPS 磨, 与此同时, 该公 司停止生产它的传统产品 E 型磨。 2.2 ZGM- 95 及 MPS- 225 磨的优点 (1) 由于采用了直径较大的磨辊和磨盘, 滚动阻力 小, 原煤入口条件好, 因而提高了生产能力, 降低了能量 高效节 消耗。所以 ZGM 磨和 MPS 磨的突出优点之一是: 能 (与筒磨比省 10 度电/吨煤) 出力大, , 耗能低。 (2) 减速机性能好, 安全可靠。 (3) 由于采用固定的铰轴支承磨辊, 使磨辊在磨盘上 有一定的倾斜度 (12°15°, ~ ) 并防止了磨辊在其他方向上 的转动和滑动。 碾磨时单侧磨损, 使磨损只在与研磨直接 相关的部分发生,磨损的只是耐磨件本身,到磨损末期 继续使用, 因此大大提高了耐磨 时, 可将磨辊翻转 180° 件的使用寿命。 MPS 磨碾磨西德商品烟煤时, 一般寿命为 16000 ̄20000 h, 2 年更换一个辊套。 即 辊套的寿命以磨损 耐磨材料为镍硬 4 号, 已可国产化, 厚度的 40%为极限, 碾磨中国的一般煤质, 寿命为 8000 ̄12000h。 运行噪音低 (≦85 分贝) 。 (4) (5) 自始至终保证煤粉细度, 确保锅炉的燃烧效率。 (6) 震动小, 测量值在 0.05mm 以下。 (7) 加载力传到基础上, 对机壳、 机座的受力都很小。 三点加压受力均布, 对齿轮箱传动元件布力均衡, 对平面 推力瓦有好处。 密封性能好, 确保煤粉不进入所有转动机械零件 (8) 部分。 适用于磨硬质煤, 碾磨力均匀, 磨粉效率高, 运行 (9) 稳定可靠。 (10) MPS 磨不存在非有效摩擦部位, 金属磨耗量相 对较小。 MPS 磨除了上述优点外, 其美中不足的是: 有些部件 机械加工要求高, 制造加工工艺复杂, 耐磨件铸造、 加工 和热处理工艺要求严格, 需要专用设备, 造价较高, 运行 和维修的人员也要求具有较高的水平。通过上述简单介 绍, 我们对两种磨煤机的优缺点做一个综合比较, 见表 3。

3 HP 与 MPS 中速磨煤机的经济比较
(1) 经济比较方法。 采用年成本比较法, 年总费用最低者为最佳方案。 计算公式如下: A=P I (1+I)n/((1+I)n- 1)+R+S=0.08549xP+R+S ? A—年成本;P—初投资; R—年运行费; n—运行年限 取 20 年 I—年 利 率 (贷 款) 0.0576, I (1 +I)n/((1 +I)n - 1)= 取 则 0.08549 S—系统费用 (2) 根据本工程的燃煤条件及锅炉厂提供的一些原

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所以 ZGM95 中速磨煤机也不参与经济比较。MPS190 中 速磨煤机两台炉共计设备投资 2850 万元人民币。 运行费用的比较 (5) 年利用小时数 5000h, 年运行小时 6500h。其中 100% 负荷按 2500h 计, 75%负荷按 2000h 计, 50%负荷按 2000h 计。上网电价按 0.283 元/KWH 计, HP803 磨煤机的年运 行费用为 378.3 万元人民币; MPS190 磨煤机的年运行费 用为 564.4 万元人民币。

4 结论
(1) 技术性能的比较 通过磨煤机的选型,根据贵溪电厂二期扩建工程的 煤种,本工程选用 HP803 型中速磨或 MPS190 型中速磨 均能满足煤质及锅炉燃烧所需细度的要求。 方案一: 选用 HP803 型中速磨。此方案检修工作量小, 对煤种的适应性 好, 运行电耗低; 方案二: 选用 MPS190 中速磨。该方案运 行不经济, 电耗高。 方案一比方案二的费用约低 32.9%, 每 年可节省电费约 657.6 万元/2 炉。 (2) 经济性比较 主厂房建筑总投资两磨型一样; 设备的初投资: 方案 一比方案二约高 14.9%; 年电耗及检修运行费用: 方案一 比方案二约低 32.9%;利用最小年费用法计算全年费用, 方案一比方案二约低 143.1 万元 (约 15.8%) 。 上述计算的基础: ? 年经济使用年限 20 年; ?设备年利用小时为 5000 小时;年运行小时数为 6500 小时; ? 制粉电耗按 0.283 元/kWh 计算。 根据上述技术经济比较,方案二比方案一年费用高 143.1 万元。因此本期工程磨煤机推荐采用 HP803 磨型。

始资料, 经计算, 本工程如使用 HP 中速磨煤机则每炉配 5 台 HP803 型中速磨煤机, 磨煤机配套电机功率 300KW; 如使用 MPS 中速磨煤机则每炉配 5 台 MPS190 型中速磨 煤机, 磨煤机配套电机功率 450KW。 (3) 两种磨型的主厂尺寸一样, 主厂房初投资一样。 HP 磨由于其结构特点, 其设备基础比 MPS 磨要小。但由 于没有具体的数据说明工程量的差别, 所以, 在这里我们 认为两种磨型的土建基础投资费用近似相等。 (4) 设备投资费用。由于密封系统、 石子煤系统及给 煤机的配套两种磨型差别不大, 磨五台磨配两台密封 HP 风机,而 MPS 磨每台磨配一台密封风机。为了使问题比 较集中, 突出重点, 这两部分不列入比较的范围。 按 2002 年的订货价 (参照 2003 年 《全国电力工程建 设常用设备 2002 年价格汇编》 HP803 中速磨煤机 335 ) 万元人民币/台。HP803 中速磨煤机两台炉共计设备投资 3350 万元人民币。MPS190 中速磨煤机 285 万元人民币/ 台, ZGM95 中速磨煤机 350 万元人民币/台,由于 ZGM95 中速磨煤机电耗高、 价格高, 它与 HP803 磨没有可比性,


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