魏永剛 賈存銀 高喜成
摘要:制粉系統(tǒng)是煤粉鍋爐的重要組成部分,運(yùn)行狀態(tài)的好壞,直接影響鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行,對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性影響較大。根據(jù)A/B磨運(yùn)行的實(shí)際情況,從理論上深入分析直吹式制粉系統(tǒng)及其磨煤機(jī)的運(yùn)行特性,討論影響中速磨煤機(jī)經(jīng)濟(jì)安全工作的主要因素,提出較為合理的運(yùn)行方式,對A/B磨實(shí)際運(yùn)行具有理論指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:直吹式系統(tǒng);中速磨煤機(jī);運(yùn)行特性;運(yùn)行方式
1.中速平盤磨的工作原理
磨煤機(jī)是制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備,化肥廠動(dòng)力車間A/B磨煤機(jī)采用日本宇部工業(yè)株式會(huì)社制造的LM-8.20D型Loesche中速磨煤機(jī),其磨輥轉(zhuǎn)速:42.9rpm,額定出力:18.9t/h,工作原理如下:
電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)帶動(dòng)水平布置的磨盤以一定的轉(zhuǎn)速不停的轉(zhuǎn)動(dòng),磨輥與磨盤之間存在一定間隙。原煤落在磨盤上兩組相對運(yùn)動(dòng)的碾磨部件表面間,在離心力的作用下沿磨盤徑向向外沿運(yùn)動(dòng),在磨輥與磨盤間形成煤層,在壓緊力作用下擠壓和碾磨而破碎,繼續(xù)向外溢出磨盤。一次風(fēng)從磨下部經(jīng)磨盤周圍環(huán)隙流經(jīng)旋轉(zhuǎn)磨盤的外徑,在磨盤外徑的細(xì)煤粉被氣流攜帶向上流向粗粉分離器,合格的煤粉隨一次風(fēng)進(jìn)入爐膛燃燒,不合格的落下來繼續(xù)研磨,廢料進(jìn)入廢料箱。
2.中速磨直吹式制粉系統(tǒng)的特點(diǎn)
直吹式制粉系統(tǒng)是磨煤機(jī)根據(jù)鍋爐負(fù)荷的需要,連續(xù)、均勻、有調(diào)節(jié)地向爐膛供應(yīng)煤粉。這一性質(zhì)使直吹式制粉系統(tǒng)成為鍋爐燃燒系統(tǒng)重要的組成部分。
A/B鍋爐采用單臺(tái)中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)。該制粉系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、設(shè)備部件少、占地小、維護(hù)量小;運(yùn)行電耗低; 潤滑油冷卻系統(tǒng)簡單;給煤機(jī)采用電子重力式皮帶給煤機(jī),利于燃煤量的自動(dòng)、精確控制調(diào)節(jié);爆炸危險(xiǎn)性小的特點(diǎn)。
3.中速磨煤機(jī)的運(yùn)行特性
評(píng)價(jià)中速磨煤機(jī)的指標(biāo)有:磨煤機(jī)出力、煤粉細(xì)度、系統(tǒng)工作的安全性及運(yùn)行電耗、碾磨部件的使用壽命等。在磨煤機(jī)運(yùn)行過程中,各種因素的要求存在一定的矛盾,因此綜合分析它們之間的關(guān)系以尋求最佳的運(yùn)行方式。運(yùn)行中磨煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷要根據(jù)鍋爐的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整,煤質(zhì)在一定程度上發(fā)生變化,其次是隨著運(yùn)行時(shí)間的延長,碾磨部件磨損加劇。分析磨煤機(jī)運(yùn)行特性,應(yīng)在這樣的前提下進(jìn)行。
3.1 磨煤機(jī)出力
國內(nèi)常用可磨性系數(shù)表明煤的機(jī)械強(qiáng)度的大小,即煤是否易于被磨成煤粉的特性,此系數(shù)本身不是煤的固有特性,只是表示煤在一特定設(shè)備上將其磨成煤粉的難易程度。
在中速磨煤機(jī)中,熱空氣對原煤的干燥呈逆向流動(dòng)方式,熱空氣與進(jìn)入磨煤機(jī)的原煤不能預(yù)先接觸,因此原煤水分的大小對碾磨出力影響較大。水分越高,磨煤機(jī)出力越小。過大的水分會(huì)導(dǎo)致磨輥處煤及煤粉粘結(jié),影響磨煤機(jī)安全運(yùn)行。
磨煤機(jī)出力還與磨煤機(jī)碾磨壓力有關(guān)。碾磨壓力主要來自液壓油系統(tǒng)的液壓缸,其次是磨輥的自重力。碾磨壓力過大,將加速碾磨部件的磨損,過小將使磨煤機(jī)出力降低、煤粉變粗,因此,運(yùn)行中要求碾磨壓力保持一定。A/B磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)液壓油的壓力通常設(shè)定在55kg/cm2,隨著碾磨部件的磨損,碾磨壓力相應(yīng)減小,運(yùn)行中需隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
中速磨的最小出力一般能降低到額定出力的40%而維持正常運(yùn)行。低于最小出力運(yùn)行,由于磨盤上煤層過薄,會(huì)造成碾磨部件金屬間的直接接觸,導(dǎo)致強(qiáng)烈磨損和振動(dòng)等事故。
3.2 通風(fēng)量
對結(jié)構(gòu)尺寸已定的磨煤機(jī)而言,滿負(fù)荷下磨煤機(jī)的通風(fēng)量是固定的數(shù)值。在風(fēng)環(huán)和分離器設(shè)計(jì)維持不變的情況下,固定的通風(fēng)量可保證必要的風(fēng)環(huán)風(fēng)速和煤粉細(xì)度。但隨之而來的問題是,運(yùn)行中風(fēng)煤比(煤粉濃度)不能隨煤種變化作相應(yīng)的調(diào)整。例如對高揮發(fā)分煙煤,煤粉可磨得粗些,同時(shí)若煤的可磨性指數(shù)也較高時(shí),磨煤機(jī)出力可有較大的提高。但通風(fēng)量高于規(guī)定值會(huì)使得煤粉管道和磨煤機(jī)內(nèi)部磨損加速,因而提高了高揮發(fā)份煤對一次風(fēng)率的要求,其后果必然對燃燒帶來不利的影響。為此必須限制磨煤機(jī)出力,以保證合理的風(fēng)煤比,從而限制了磨煤機(jī)的出力潛力。
在40%~100%磨煤機(jī)運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi),磨煤機(jī)通風(fēng)量與磨煤機(jī)負(fù)荷率間呈線性關(guān)系,但對制粉系統(tǒng)最小通風(fēng)量的要求,決定了通風(fēng)量必須維持在額定值的70%,當(dāng)磨煤機(jī)以額定出力和相應(yīng)額定通風(fēng)量運(yùn)行時(shí),此時(shí)可獲得一個(gè)對燃燒合適的風(fēng)煤比:隨著磨煤機(jī)出力下降,風(fēng)煤比增大,煤粉濃度大降。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),爐膛溫度水平本已降低,又加上風(fēng)煤比過大,對煤粉著火和穩(wěn)定燃燒會(huì)更加不利。揮發(fā)分越低的煤種,此問題就越突出。由此可見,中速磨煤機(jī)不適合總在低負(fù)荷下運(yùn)行。
3.3 煤粉細(xì)度
當(dāng)磨煤機(jī)運(yùn)行負(fù)荷降低時(shí),由于其通風(fēng)量與負(fù)荷呈線性關(guān)系,風(fēng)量絕對值減少,風(fēng)環(huán)處、磨煤機(jī)內(nèi)及分離器空間氣流速度均下降,能托起和攜帶的煤粉粒徑減小,煤粉變細(xì)。此外,運(yùn)行中磨煤機(jī)的碾磨壓力對煤粉細(xì)度也有顯著影響,當(dāng)磨煤機(jī)負(fù)荷不變時(shí),隨著碾磨壓力的提高,煤粉變細(xì);當(dāng)碾磨壓力不變時(shí),隨著負(fù)荷的增大,煤粉變粗。碾磨壓力變化對煤粉細(xì)度的影響隨磨煤機(jī)負(fù)荷的加大而愈加顯著。因此,當(dāng)磨煤機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),可適當(dāng)降低施加的碾磨壓力,這既有利于減少磨煤機(jī)的振動(dòng),又不至于對煤粉細(xì)度造成明顯影響。
3.4 磨煤機(jī)溫度
磨煤機(jī)出口溫度越高,越有利于煤粉的干燥,煤粉著火所需的著火熱越少,著火越容易,延長了煤粉在爐膛中的停留時(shí)間,降低鍋爐的飛灰含碳量,在一定程度上提高了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。但溫度過高會(huì)驅(qū)使揮發(fā)分從煤中逸出,容易引起煤粉的自然,甚至爆炸,導(dǎo)致磨煤機(jī)被迫停運(yùn),同時(shí)著火過早又可能引起燃燒器周圍嚴(yán)重結(jié)焦,甚至燒壞燃燒器噴口。 出口溫度過低,會(huì)因煤不能獲得充分的干燥以致吸附在磨煤機(jī)內(nèi)部和煤粉管中,使煤粉管堵塞。因此,選擇合適的磨煤機(jī)出口溫度至關(guān)重要。
中速磨出口溫度一般為60~90 ℃。對于高揮發(fā)分煤種,最低應(yīng)維持在65~70 ℃;對于低揮發(fā)分煤種不應(yīng)高過90~95 ℃。磨煤機(jī)出口最低溫度應(yīng)比露點(diǎn)高10 ℃,但最低不能低于60 ℃,以避免煤粉結(jié)塊?;诟稍锝橘|(zhì)含氧量、制粉系統(tǒng)布置、原煤揮發(fā)分和磨輥的限制,運(yùn)行中最高緊急停運(yùn)溫度為110 ℃。
4 結(jié)論
4.1 中速磨煤機(jī)不適合長期在低負(fù)荷下運(yùn)行。
4.2 直吹式制粉系統(tǒng)的工作性質(zhì),決定了該系統(tǒng)及其磨煤機(jī)是鍋爐燃燒系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分,其運(yùn)行特性必須綜合考慮對鍋爐燃燒的影響。
4.3 運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)燃料性質(zhì)的變化和磨煤機(jī)負(fù)荷的變化,相應(yīng)調(diào)整通風(fēng)量、碾磨壓力及煤粉細(xì)度,以保證磨煤機(jī)工作和鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。
參考文獻(xiàn)
[1]辛勝偉.大型煤粉鍋爐磨煤機(jī)技術(shù)發(fā)展及選型分析[J].電站系統(tǒng)工程.2008.
[2]賈鴻祥.制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行[M].北京.水利電力出版社,1995.
[3]胡蔭平.電站鍋爐手冊.中國電力出版社,2005.