钢球磨煤机钢球补充量的研究

王剑

摘要：本文对某厂现在使用得钢球磨煤机的钢球补充量进行了理论性的分析和计算，提出了通过钢球磨损分析和磨煤机电流偏差计算相结合的方法来控制钢球磨煤机的钢球补充量，从而使钢球磨煤机运行在最经济的状态，以达到节能降耗的目的。

关键字：钢球磨煤机，钢球补充量，磨损计算，电流偏差计算

中图分类号：P618文献标识码： A

引言

随着国民经济的快速发展，资源消耗也越来越快，节能环保和发展循环经济逐渐成为保持可持续发展的重要课题。火力发电厂是生产能量和使用能源的大户，在火力发电厂企业内部寻找节能降耗的方法，是很有潜力的。其中节省火力发电厂的厂用电，降低火力发电厂的厂用电率，是火力发电厂节能措施的重要组成部分。制粉系统是火力发电厂最重要的组成部分，其电耗在厂用电耗中占有很大的比例，如何降低制粉系统的电耗，并且保证其能向锅炉提供合格的煤粉，保持锅炉的燃烧稳定，是火力发电厂实现节能降耗的目的而需要进行研究的重要课题。制粉系统的电耗主要部分是磨煤机的电耗，使磨煤机运行在高效率节能的状态，是本文探讨的主要内容。

下面以某厂的D-10D钢球磨煤机为例，对其的钢球补充量进行分析、计算和合理控制，从而使钢球磨煤机运行在最佳的状态，达到节能降耗的目的。

D-10D钢球磨煤机简介

D-10D钢球磨煤机是由美国福斯特●惠勒生产的双进双出正压直吹式钢球磨煤机，其生产过程如下图1：

图1

生产主要流程为：给煤机将原煤送入钢球磨煤机内，由钢球进行研磨，磨出的煤粉再由一次风通过旋风分离器携带到锅炉的煤粉喷燃器，供给锅炉燃烧。钢球磨煤机中要始终保持稳定的煤位，这是通过给煤机的给煤量来控制的。那么在磨煤机稳定运行的状态下，给煤机的给煤量和磨煤机的出粉量是相同的，即给煤机的给煤量就是磨煤机的出力。

影响D-10D钢球磨煤机出力的主要因素

影响D-10D钢球磨煤机的出力的因素很多，主要有钢球装载量、护板磨损情况、磨煤机的通风量、钢球的直径、还有原煤的特性（如原煤的灰分、水分的含量、可磨性系数、原煤粒度等等）。分析以上因素，原煤的特性、护板磨损情况、磨煤机的通风量、钢球的直径等因素是无法进行经常性的控制，只有钢球装载量是可以进行经常性的控制，也是比较容易控制的，所以如何通过磨煤机的钢球补充量来看控制磨煤机的钢球装载量，而让D-10D钢球磨煤机运行在最佳出力状态并且这时的制粉系统单位电耗最小，是我们探讨的目标。

3、确定最佳钢球装载量

要保证钢球磨煤机运行在最佳状态，必须首先确定磨煤机的最佳钢球装载量，方法是将磨煤机中加入初始的钢球装载量，让磨煤机运行在设计通风量下，并调节分离器挡板使其提供保持锅炉稳定燃烧所需的最佳煤粉细度，在此状态下，逐渐增加钢球装载量，同时测量磨煤机的出力，磨煤机电流，磨煤机和制粉系统的单位电耗等。那么，当增加钢球装载量时，磨煤机出力增加，制粉系统的单位电耗减少，而当钢球装载量增加到一定程度时，磨煤机的出力增加，制粉系统的单位电耗却反而增加，这时的钢球装载量就是最佳的钢球装载量。如图2：

4、磨煤机钢球补充量的分析

当磨煤机运行在最佳钢球装载量时，磨煤机的出力最大而制粉系统的单位电耗最小。磨煤机运行一段时间，钢球就会磨损，我们需要定期向磨煤机中补充钢球以保证磨煤机中的钢球量始终为最佳钢球装载量。那么如何确定磨煤机的钢球补充量呢？有钢球磨损分析和磨煤机电流偏差分析两种方法。

4.1、钢球磨损分析

4.1.1根据磨煤机的设计数据将磨煤机中加入初始钢球装载量，如下表：

钢球球直径装载比例 初始装载量设计最优量 最大装载量

Mm％kgkg kg

50 30 23.13024.33025.100

30 30 23.13024.33025.100

25 40 30.84032.44033.400

4.1.2确定钢球磨损系数即每周钢球的磨损率

根据钢球磨损率进行的钢球补充量的计算是在一定的原煤特性（原煤粒度，湿度，可磨系数等）下进行的。确定方法如下：

将磨煤机中加入最佳的钢球装载量T1，在一定的原煤特性下运行一个星期后，重新测量磨煤机中的钢球装载量为T2，那么该原煤特性下的磨煤机钢球磨损率MS为：

MS=(T1-T2)/Hw/T1

T1吨，最佳钢球装载量

T2吨，运行一周以后磨煤机中的钢球装载量

MS 吨/小时/吨，钢球每吨每小时的磨损率

Hw 小时，每周磨煤机运行的小时数

4.1.3每周需要补充的钢球量T为：

T＝MS×T1×Hw

4.1.4 以上计算方法的不足

我们知道磨煤机每周的出力是不确定的，出力大时磨损率要大，所以钢球磨损率是和负荷有一定的关系，以上的计算方法并没有考虑到磨煤机出力变化对磨损率的影响。另外，由于以上计算方法是在一定的原煤特性下确定的，所以当原煤的性质改变时，就必须重新确定磨损率，以保持其准确。

4.2、利用磨煤机电流偏差法进行的分析和计算

4.2.1确定磨煤机电流变化和钢球装载量的关系

为了使磨煤机的钢球补充量更加准确，我们必须考虑到原煤特性的改变和负荷变化对钢球补充量的影响，所以提出根据磨煤机电流的变化来确定磨煤机的钢球补充量，并得出比较准确的计算方法。其理论基础是在一定的原煤特性和一定的磨煤机出力下，磨煤机的电流是相同的。以下是确定的方法：

首先，选择最常用的原煤和磨煤机最经常的出力点作为试验点，将磨煤机中加入最佳钢球装载量减去2吨的钢球量，作为初始装载量，运行磨煤机，并调整磨煤机的出力在选择的出力点，保持磨煤机稳定运行，测量此时的磨煤机电机的电源电压、电流、功率因素，磨煤机出力等参数，同时也测量此时的原煤特性：原煤粒度、表面湿度、煤粉细度、可磨系数等参数，做好记录。

然后，每次向磨煤机中补充0.2吨的钢球量，并重新测量上述的各个参数做好记录，直到磨煤机中的钢球装载量达到最佳的钢球装载量。也可以多测一部分，如达到最佳钢球装载量加0.4吨。

4.2.2得出钢球装载量和磨煤机电流的关系图

将磨煤机电机电流折算到在额定电压和额定功率因素下的电流值，这样做是将电压和功率因素的影响考虑进去，方法如下，

I＝U×I×COSf/U/COSf

I 磨煤机在额定电压和额定功率因素下的电流

U磨煤机额定电压

COSf 磨煤机电机额定功率因素

I磨煤机在试验时测量的电流值

U 磨煤机在试验时测量的电压值