瓦明達(dá)

（廣東國(guó)華粵電臺(tái)山電廠，廣東 臺(tái)山 529228）

0 引言

磨煤機(jī)是火力發(fā)電機(jī)組碾磨原煤，將煤塊破碎并磨成煤粉的機(jī)械，使其達(dá)到能在爐內(nèi)有效地燃燒細(xì)度的重要輔助設(shè)備，屬于鍋爐重要輔機(jī)之一。工作原理為：原煤從進(jìn)料口落在磨盤(pán)中央，同時(shí)熱風(fēng)（一次風(fēng)）從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入磨內(nèi)。隨著磨盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，顆粒小且干燥的煤粉仍逗留在氣流中并被攜帶至分離器，大顆粒煤粉則回落至磨碗被進(jìn)一步碾磨，而較小的煤粒則離開(kāi)分離器進(jìn)至煤粉管道，送至鍋爐燃燒。

1 現(xiàn)狀分析

磨煤機(jī)具有三個(gè)磨輥，沿圓周方向均勻布置在磨盤(pán)滾道上，磨輥的碾磨力由液壓加載系統(tǒng)（或彈簧加載系統(tǒng)）提供，碾磨力均勻作用至三個(gè)磨輥上。這個(gè)力是經(jīng)磨環(huán)、磨輥、壓架、拉桿裝置、傳動(dòng)盤(pán)裝置、減速機(jī)構(gòu)、液壓缸執(zhí)行后通過(guò)底板傳至基礎(chǔ)，如圖1所示。

圖1 液壓加載系統(tǒng)示意圖

液壓加載系統(tǒng)（或彈簧加載系統(tǒng)）的加載力是根據(jù)磨煤機(jī)煤粉細(xì)度和單耗確定試驗(yàn)，在不同磨煤機(jī)出力情況下得出的最佳加載力。這樣，對(duì)于同一臺(tái)磨煤機(jī)來(lái)說(shuō)，不論磨煤機(jī)新舊程度、煤種是否變化，在給煤機(jī)給煤量恒定的情況下，則加載力不變。由于加載力不能根據(jù)磨輥的磨損情況和煤種的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致磨煤機(jī)布恩那個(gè)處于最有方式運(yùn)行，加劇了磨煤機(jī)的磨損，同時(shí)導(dǎo)致單耗上升[1]。具體分析如下：

1）同樣給煤量的情況下，隨著磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間的增加磨輥必有磨損，由于加載力不能自適應(yīng)調(diào)節(jié)，此時(shí)，相對(duì)于該磨在未磨損狀態(tài)下，磨輥與磨碗之間的間隙必然變大，則墊煤層厚度變厚，磨煤機(jī)磨輥破碎能力降低，效率降低，磨煤機(jī)單耗上升。

2）運(yùn)行中的磨煤機(jī)，特別是在低負(fù)荷情況下，加載力不足（相對(duì)于最優(yōu)加載力而言），磨煤機(jī)碾磨出力下降，合格煤粉比例下降，大量粗煤粉經(jīng)分離器后返回磨碗再度碾磨，出粉率下降；而進(jìn)煤量不變，磨碗上積煤增加，磨碗與磨輥間的墊煤厚度增加，更進(jìn)一步加劇了磨煤機(jī)碾磨出力下降，合格煤粉比例下降，進(jìn)的煤量不變，出粉率越來(lái)越小，直至形成新的平衡，磨煤機(jī)單耗大幅上升；或者形成惡性循環(huán)，墊煤層越來(lái)越厚，在加載力恒定的情況下，碾磨達(dá)到要求的細(xì)粉越來(lái)越少，進(jìn)而出煤平衡被打破，最終造成堵煤[2]。如圖2所示。

圖2 磨煤機(jī)運(yùn)行過(guò)程堵煤分析圖

3）運(yùn)行中的磨煤機(jī)，特別是在低負(fù)荷情況下，加載力過(guò)大，磨煤機(jī)碾磨出力增強(qiáng)，合格煤粉比例上升，少量粗煤粉經(jīng)分離器后返回磨碗再度碾磨，磨碗上積煤減少，磨碗與磨輥間的墊煤厚度變薄，原先夾雜在原煤中的石子煤、雜物等較大徑塊狀物接觸到磨輥和磨碗面，引起硬磨，甚至引起磨碗與磨輥間干磨，加劇磨煤機(jī)磨損速率，同時(shí)增加磨煤機(jī)不必要的單耗,如圖3所示。

圖3 磨碗與磨輥間干磨分析圖

4）恒定加載力對(duì)多煤種的適應(yīng)能力差，當(dāng)煤種發(fā)生變化時(shí)，不同的煤種研磨成鍋爐燃燒煤粉細(xì)度時(shí)，所需要的研磨力不同：對(duì)于硬度大難磨的煤，若加載力不加大，則墊煤層越磨越厚，產(chǎn)生積煤、堵煤，使磨煤機(jī)單耗上升；而對(duì)于易磨的煤，在同樣的加載力的情況下，墊煤層越磨越薄，而石子煤直接滾到磨輥與磨碗處，產(chǎn)生干磨現(xiàn)象，造成磨輥與磨碗磨損加大，石子煤排放量減少 。

5）對(duì)于新、舊磨煤機(jī)來(lái)說(shuō)，新的磨煤機(jī)磨損程度輕，在同樣加載力的情況下，出粉效率高；而舊的磨煤機(jī)，磨損程度重，在同樣加載力情況下，墊煤層變厚，這樣易產(chǎn)生堵煤，同時(shí)效率也下降。

隨著原煤的供應(yīng)日趨緊張，為了滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，發(fā)電廠需要經(jīng)常使用偏離設(shè)計(jì)值的煤種，這很容易造成燃煤中煤矸石、硫、石英、黃鐵礦及其它雜質(zhì)含量超標(biāo)和燃燒值降低。由于煤矸石的硬度大大高于煤，且其它雜質(zhì)含量超標(biāo)，現(xiàn)在研磨同等重量的煤，磨盤(pán)、磨輥的磨損大大高于正常值；因此對(duì)磨煤機(jī)加載系統(tǒng)的要求就更高。

2 液壓變加載控制系統(tǒng)概述與新增設(shè)備

2.1 控制系統(tǒng)原理

為防止磨輥與磨碗的磨損，提高磨煤機(jī)效率，使之處于最優(yōu)工作點(diǎn)上，延長(zhǎng)磨輥的使用壽命，應(yīng)從保證磨輥與磨碗間隙著手，然后根據(jù)間隙大小調(diào)整比例閥，輸出合適的加載力，這是目前其它公司尚未解決的難題[3]。為此我公司實(shí)施了液壓變加載專(zhuān)利技術(shù)，測(cè)量出磨碗與磨輥之間的墊煤層厚度，通過(guò)液壓變加載控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)的節(jié)能與磨輥的延壽效果。如圖4所示。

圖4 液壓變加載控制系統(tǒng)的原理圖

由上圖可以看出，液壓變加載控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算墊煤層厚度，并考慮給煤量和磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間對(duì)磨輥和磨碗之間的影響，最終綜合計(jì)算出一個(gè)最佳加載力輸出給比例閥。如此保證了磨煤機(jī)磨輥的加載力隨著不同給煤量、不同煤種、不同運(yùn)行時(shí)間而變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整能夠確保任何工況、任何時(shí)間加載力始終最佳，如此就能使磨煤機(jī)運(yùn)行在最優(yōu)工況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能及磨輥延壽的目標(biāo)。

2.2 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

液壓變加載控制系統(tǒng)包括磨煤機(jī)液壓油站、加載油壓控制裝置、磨碗與磨輥間隙測(cè)量裝置、PLC就地邏輯控制處理柜及控制軟件等幾部分。通過(guò)液壓變加載控制系統(tǒng)，能夠解決上述現(xiàn)行固定加載力磨煤機(jī)存在的種種弊端，并實(shí)現(xiàn)如下功能：

1）實(shí)時(shí)測(cè)量磨碗與磨輥間隙，輸入PLC 系統(tǒng)，計(jì)算磨煤機(jī)內(nèi)磨碗上墊層煤厚度。

2）PLC 根據(jù)磨碗上墊層煤厚度及磨煤機(jī)出力控制液壓加載油最佳壓力設(shè)定，輸出信號(hào)控制加載油壓力，調(diào)整磨輥加載力，達(dá)到控制墊層煤厚度的目的。

3）較低負(fù)荷時(shí)保證合適的磨碗墊層煤厚度，防止因液壓加載力過(guò)大引起的墊層煤過(guò)薄，導(dǎo)致磨輥與石子煤硬磨，或磨碗與磨輥干磨，以減少磨輥在運(yùn)行中的磨損，延長(zhǎng)磨輥使用壽命；同時(shí)降低磨煤機(jī)的電流，達(dá)到節(jié)能效果[4-5]。

4）通過(guò)磨碗和磨輥間隙控制，防止磨煤機(jī)高負(fù)荷時(shí)因磨碗上墊層煤過(guò)厚，引起磨煤機(jī)堵煤，磨煤機(jī)電流偏大，達(dá)到節(jié)能效果。

5）根據(jù)磨煤機(jī)內(nèi)磨碗和磨輥的間隙控制加載力，提高磨煤機(jī)對(duì)不同可磨特性的煤種的自適應(yīng)性。

2.3 新增加統(tǒng)設(shè)備

增加的系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)備清單與IO清單，如表1、表2所示。

表1 系統(tǒng)設(shè)備清單

表2 系統(tǒng)IO清單

3 變加載優(yōu)化試驗(yàn)

為了對(duì)比液壓變加載改造前后的情況, 進(jìn)行了以下試驗(yàn):磨損初期定加載特性試驗(yàn)、磨損后期定加試驗(yàn)、磨損初期液壓變加載特性試驗(yàn)、磨損后期液壓變加載特性試驗(yàn)。

3.1 測(cè)定不同加載方式下磨煤機(jī)最小出力試驗(yàn)

定加載方式穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間，磨入口一次風(fēng)量控制投入自動(dòng)，逐步調(diào)整磨煤機(jī)給煤量，逐漸減少磨煤機(jī)煤量至最小出力。在減少磨煤機(jī)煤量的過(guò)程中觀測(cè)磨煤機(jī)通風(fēng)量和磨煤機(jī)振動(dòng)情況[6]。若發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)有振動(dòng)增大的傾向，則磨煤機(jī)的保持此時(shí)的入煤量不變，在此出力下穩(wěn)定運(yùn)行半小時(shí)以上, 然后在磨煤機(jī)出口處抽取煤粉樣，并用標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，檢驗(yàn)煤粉細(xì)度。采用同樣的工況將磨煤機(jī)調(diào)整為變加載方式，試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)最小出力。

3.2 測(cè)定不同加載方式下磨煤機(jī)最大出力

將磨煤機(jī)液壓加載系統(tǒng)在定加載方式穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間，磨入口一次風(fēng)量控制投入自動(dòng)，逐步調(diào)整磨煤機(jī)給煤量，逐漸增加試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)煤量至最大出力，在增大磨煤機(jī)煤量的過(guò)程中觀測(cè)確保磨煤機(jī)運(yùn)行正常。若發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)出力已超過(guò)磨煤機(jī)最大負(fù)載時(shí), 則暫停磨煤機(jī)出力增加。在磨煤機(jī)不堵煤或石子煤排放量正常時(shí)，磨煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行半小時(shí)以上，然后在磨煤機(jī)出口處抽取煤粉樣，并用標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分。采用同樣的工況將磨煤機(jī)調(diào)整為變加載方式，重復(fù)定加載方式相同的試驗(yàn)方法，得出在變加載磨煤機(jī)的最大出力。

3.3 變加載磨煤機(jī)電耗及煤粉細(xì)度測(cè)試

磨煤機(jī)在不同出力和不同加載力下的磨煤機(jī)電耗不同，采用變加載方式后磨煤機(jī)加載力隨給煤量的變化而變化。從試驗(yàn)可以得出，磨煤機(jī)在定加載模式下磨損前期、后期煤粉細(xì)度過(guò)篩率均超過(guò)70%，分別達(dá)到72%和75%。另外，當(dāng)磨煤機(jī)出力低負(fù)荷時(shí)，定加載力下的電耗要高于變加載的電耗；當(dāng)磨煤機(jī)出力增大時(shí)，電耗方面定加載加載力要小于變加載。因此為測(cè)定兩種不同加載方的電耗，采用正常運(yùn)行時(shí)鍋爐磨煤機(jī)的出力50%時(shí)，計(jì)算磨煤電耗的加權(quán)平均值作為磨煤機(jī)實(shí)際計(jì)算電耗。

3.4 變加載運(yùn)行方案

優(yōu)化磨煤機(jī)液壓加載系統(tǒng)加載曲線(xiàn)，磨煤機(jī)在中低出力下采用變加載方式，而在高出力下采用固定加載力[7，8]，實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷范圍內(nèi)加載力與出力的最佳匹配。從運(yùn)行數(shù)據(jù)看，磨煤機(jī)在中負(fù)荷和低負(fù)荷階段運(yùn)行時(shí), 節(jié)能降耗效果顯著，可靠性增加，設(shè)備全壽命周期延長(zhǎng)，保證磨煤機(jī)及出力及出口煤粉細(xì)度的情況下，磨煤機(jī)單耗降低到最低，達(dá)到節(jié)能目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

磨煤機(jī)加載裝置由定加載模式改為變加載模式后，磨煤機(jī)始終處于最佳狀態(tài)運(yùn)行因而最大限度地節(jié)省控制系統(tǒng)的能耗，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。磨煤機(jī)能在低負(fù)荷工況下安全運(yùn)行，提高了機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性和調(diào)峰能力。磨煤機(jī)實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)調(diào)整加載力，大大增強(qiáng)了加載系統(tǒng)對(duì)磨煤機(jī)各種工況其不同煤種的適應(yīng)性，在目前煤質(zhì)普遍偏差的情況下，滿(mǎn)足磨煤機(jī)的出力要求。通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)加載力曲線(xiàn)的性能優(yōu)化，可以確保磨煤機(jī)在磨輥等裝置老化或磨損后磨出的煤粉細(xì)度仍能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，煤粉細(xì)度的提高有利于優(yōu)化燃燒，節(jié)能減排。另外磨煤機(jī)加載力及加載曲線(xiàn)的合理整定可降低磨煤機(jī)電耗，提高機(jī)組節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性。□

[1] 許潤(rùn),裘迅斌,傅海浩.火力發(fā)電廠鋼球磨機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制及實(shí)現(xiàn)[J].軟件.2010(08).

[2] 劉德來(lái).中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行特性分析[J],山西焦煤科技,2008,7.

[3] 黨國(guó)軍,陳佳新,白華寧. MPS型中速磨煤機(jī)運(yùn)行狀況的分析[J].寧夏電力.2006(03).

[4] 丁寶忠.酒鋼ZGM95G型磨煤機(jī)技術(shù)改造及試驗(yàn)研究[D],華北電力大學(xué)碩士論文,2009,5.

[5] Khaled Elalem,D.Y. Li. Dynamical simulation of an abrasive wear process[J]. Journal of Computer - Aided Materials Design.1999 (2-3).

[6] 王麗英.大型鍋爐中速磨煤機(jī)運(yùn)行的主要問(wèn)題及對(duì)策[J].電站系統(tǒng)工程.2002(01).

[7] 謝國(guó)鴻,朱光明,段學(xué)農(nóng),彭敏,陳文.ZGM133G中速磨煤機(jī)特點(diǎn)及運(yùn)行分析[J].發(fā)電設(shè)備. 2011(01).

[8] 王金奎.關(guān)于ZGM113GI型中速磨煤機(jī)出力特性的探究[J].科技信息.2010(01).