尹明泉, 王春民, 劉 歡

(北京電力設(shè)備總廠有限公司， 北京 102401)

中速輥式磨煤機(簡稱磨煤機)主要以20世紀50年代從德國Babcock公司引進的MPS型磨煤機和其改進結(jié)構(gòu)及型號(如ZGM型)為主，而作為計算該類型磨煤機干燥出力的德國標(biāo)準計算理論(簡稱德標(biāo))也一起引進過來并一直指導(dǎo)廠家對磨煤機的選型計算和對磨煤機干燥能力進行驗證。過去火力發(fā)電廠主要以燃燒低水分的優(yōu)質(zhì)煤炭為主，采用德標(biāo)進行磨煤機干燥出力驗證時，完全能夠滿足選型要求。而近年來，由于我國優(yōu)質(zhì)煤炭資源大量減少及限制采購等原因，火力發(fā)電開始燃燒高水分、儲量豐富的褐煤，但采用德標(biāo)進行干燥出力選型時，發(fā)現(xiàn)干燥出力與碾磨出力不能匹配，即通過干燥出力確定的磨煤機型號要比通過碾磨出力確定的型號大一個或幾個型號，這就導(dǎo)致如果磨煤機廠家以碾磨出力計算確定的小型號磨煤機實際運行中達不到電廠鍋爐負荷要求，而以干燥出力計算確定的型號產(chǎn)品競爭力不夠。

中國電力行業(yè)標(biāo)準DL/T 5145—2012 《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》(簡稱國標(biāo))中規(guī)定“褐煤水分在30%～35%時可采用中速磨煤機，當(dāng)燃煤熱值、鍋爐一次風(fēng)率及熱風(fēng)溫度等條件可滿足鍋爐燃燒和熱平衡要求時，可采用MPS型或ZGM型中速磨煤機，磨煤機出力必須通過試磨確定”，但由于廠家試驗條件限制，該理論一直未被深入研究。因此，筆者通過多個工程實例對該熱力計算理論進行深入研究，為后期試驗研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 國標(biāo)和德標(biāo)熱力計算主要區(qū)別

1.1 磨煤機工作時產(chǎn)生的機械熱

1.1.1 國標(biāo)熱力計算理論

根據(jù)國標(biāo)中第5.3節(jié)熱平衡可知：磨煤機輸入的總熱量主要包括干燥劑的物理熱、漏入冷風(fēng)的物理熱、密封風(fēng)物理熱和磨煤機工作時產(chǎn)生的機械熱(DL/T 5145—2002中還包括原煤物理熱)；磨煤機輸出和消耗的熱量主要包括蒸發(fā)原煤中水分消耗的熱量、乏氣干燥劑帶走的熱量、加熱燃料消耗的熱量和設(shè)備自身散熱損失的熱量。而除了干燥劑的物理熱未知外，其他參數(shù)均可通過已知參數(shù)求得，因此，熱力計算主要是通過平衡公式確定干燥劑入磨煤機的物理熱，最終確定干燥劑入磨煤機的溫度。

1.1.2 德標(biāo)熱力計算理論

德標(biāo)熱力計算主要是先計算磨煤機碾磨過程中所需要的熱量，然后再通過迭代算法計算出入口干燥劑的初始溫度。基本原理與火電規(guī)定的熱力計算理論相同，但在計算過程中減少了對一些熱量的考慮[1]。

(1)

Qtotal= (QFd1+QST+QH2O,PF+

QSA+QL)×(1+VLQ)

由式(1)可知：德標(biāo)熱力計算主要是加熱干粉、煤粉水分、密封風(fēng)、漏風(fēng)和蒸發(fā)水所需要的熱量之和。與國標(biāo)相比，缺少了磨煤機工作時產(chǎn)生的機械熱qmac。

1.2 干燥劑的入磨煤機通風(fēng)率

國標(biāo)中規(guī)定輪式中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)(MPS型、MPS-HP-II型、ZGM型)始端干燥劑通風(fēng)率ΨMV按下式計算：

(2)

(3)

德標(biāo)ΨMV按下式計算：

(4)

兩種通風(fēng)率具有一定的不同，因此，對進入磨煤機的干燥劑的物理熱量也會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

1.3 磨煤機入口原煤溫度

國標(biāo)熱力計算中對原煤溫度trc的計算一般為：

因此，當(dāng)環(huán)境溫度不等于0 ℃或者20 ℃時，計算加熱原煤所需熱量都會產(chǎn)生差別。

1.4 磨煤機散熱損失系數(shù)

磨煤機散熱損失系數(shù)是指磨煤機在運行過程中具有一定的散熱損失，而在理論計算中往往采用經(jīng)驗法確定該散熱損失系數(shù)。國標(biāo)熱力計算中該散熱損失系數(shù)取值為0.02，而在德標(biāo)中該取值為0.05。該系數(shù)的不同在一定程度上影響了磨煤機所需入口干燥劑的物理熱量和干燥劑的溫度。

2 熱力計算實例結(jié)果對比

實例計算中將主要對比散熱損失系數(shù)、干燥劑入磨煤機通風(fēng)率、原煤溫度和磨煤機散熱損失系數(shù)這4個參數(shù)對干燥劑初始溫度的影響。

表1～表4為分別選用東勝熱電項目、內(nèi)蒙古大唐國際某煤制氣項目、菲律賓某熱電項目和印尼肯達里某熱電項目中的基本數(shù)據(jù)進行的熱力計算結(jié)果。表5為4個工程熱力計算各個工況的對比結(jié)果。

表1 東勝熱電項目熱力計算結(jié)果

表1(續(xù))

表2 內(nèi)蒙古大唐國際某煤制氣項目熱力計算結(jié)果

表3 菲律賓某熱電項目熱力計算結(jié)果

表4 印尼肯達里某熱電項目熱力計算結(jié)果

表5 各工況對比結(jié)果分析

由表1～表4數(shù)據(jù)可知：原煤收到基全水分質(zhì)量分數(shù)、收到基低位發(fā)熱量等輸入數(shù)據(jù)各不相同，對干燥劑始端溫度的影響也不同。因此，可以通過工況對比反映出單個影響系數(shù)對干燥劑始端溫度的影響：

(1) 國標(biāo)熱力計算中，增加機械熱、提高干燥劑始端通風(fēng)率和采用低的散熱損失系數(shù)都會造成干燥劑始端溫度的計算值降低，更有利于磨煤機的選型。

(2) 由國標(biāo)可知，原煤溫度與收到基全水分質(zhì)量分數(shù)和熱值有關(guān)。對于收到基全水分質(zhì)量分數(shù)較高、熱值較低的煤種，原煤溫度應(yīng)該按20 ℃計算，反之原煤溫度為0 ℃。根據(jù)原煤溫度對干燥劑始端溫度的影響可知，將原煤溫度由較低的計算溫度改為較高的當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度(如菲律賓某熱電項目中由20 ℃改為32.2 ℃)時，磨煤機入口干燥劑的始端溫度將降低，而在德標(biāo)熱力計算中，原煤溫度一直采用環(huán)境溫度進行計算。

(3) 國標(biāo)熱力計算(工況2)和德標(biāo)熱力計算(工況1)對干燥劑始端溫度的影響與國標(biāo)熱力計算中機械熱、通風(fēng)率和散熱損失系數(shù)3個系數(shù)對干燥劑始端溫度的綜合影響基本相當(dāng)；當(dāng)考慮國標(biāo)熱力計算中4個系數(shù)對干燥劑始端溫度的綜合影響時，其結(jié)果有較大不同。說明在實際工程計算中，只考慮機械熱、通風(fēng)率和散熱系數(shù)3個影響系數(shù)即可。

(4) 在對比國標(biāo)和德標(biāo)熱力計算對干燥劑始端溫度的影響時，散熱損失系數(shù)影響占比為40%左右；當(dāng)原煤水分較大且環(huán)境溫度較高時，通風(fēng)率影響占比在40%左右，此時機械熱影響占比為20%左右；當(dāng)原煤水分較小且環(huán)境溫度較低時，通風(fēng)率影響占比在30%左右，此時機械熱影響占比為30%左右。

3 結(jié)語

筆者主要討論了國標(biāo)和德標(biāo)對磨煤機熱力計算的主要區(qū)別，通過理論計算發(fā)現(xiàn)主要存在機械熱、通風(fēng)率、原煤溫度和散熱損失系數(shù)4個影響系數(shù)的不同，并通過4個實際工程案例分別采用2種理論方法和變換相應(yīng)系數(shù)進行計算，來研究4種影響系數(shù)對干燥劑始端溫度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)造成2種標(biāo)準不同的因素主要有3個(機械熱、通風(fēng)率和散熱損失系數(shù))，而由于2種標(biāo)準的中間計算過程不同，導(dǎo)致原煤溫度并沒有對2種標(biāo)準的最終結(jié)果產(chǎn)生影響，即2種標(biāo)準都可以采用原有規(guī)定的方法來獲取原煤溫度來進行后續(xù)計算。

通過研究最終表明：采用國標(biāo)對磨煤機進行干燥出力選型會為實際選型提供有利幫助，但在實際運行中是否如計算所述，還需要通過性能試驗進行驗證。

參考文獻：

[1] 北京電力設(shè)備總廠. ZGM型中速輥式磨煤機技術(shù)條件及選型導(dǎo)則: Q/DL01.J101—2009[S]. 北京: 北京電力設(shè)備總廠, 2009.

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