试析褐煤锅炉磨煤机选型和煤粉水分选取

郝牛群

（临县防治水中心， 山西 临县 033200）

引言

当前我国在褐煤锅炉磨煤机的选取方法上一直以《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T 466—2004）作为选型依据，即选用中速磨煤机或风扇磨煤机，见图1。二者选取的界限是当煤的外在水分含量Mf＞19%，且褐煤冲刷的磨损指数为Ke＞3.5时候，采用炉烟干燥直吹式系统，倘若煤的外在水分含量Mf＜19%，则采用炉直吹系统。

图1 褐煤锅炉磨煤机运行示意图

1 褐煤锅炉磨煤机测定水分的方法及设备型号选择

1.1 测定外在水分

1.1.1 方法一

该方法是以GB/T211—2007标准作为依据，先称重，在预先进行干燥处理过的浅盘内选出（500±10）g颗粒小于13 mm的煤样，在钱盘中平摊，随后在小于40℃的干燥箱或是氮气流中进行干燥，直至其质量趋于恒定（即干燥处理1 h以上，煤样质量的变化不超过0.5 g，为恒定状态），随后对其恒定后的煤样质量和进行称重，要求计算质量称准至0.1 g。在使用空气干燥箱的情况下，需要在称重之前，让煤样在实验室环境中重新达到湿度平衡。

1.1.2 方法二

第二种方法以德国标准化学会标准，即DIN标准为依据，对10 kg缩分后的煤样进行称重，同样精确置0.1 kg，将其放入干燥箱中进行24 h的40℃条件干燥处理，通过干燥处理对外在水分Mf进行计算。

1.2 褐煤锅炉磨煤机设备选型

1.2.1 设备选型的依据

针对磨煤机的选型，德国Deutsch-Babcock（巴布科克）对于设备的选型采用的指标为当Mf＞35%情况下，采用炉烟干燥直吹系统，即风扇磨煤机。俄罗斯则是以全水分作为依据，当Mt＞40%，且哈氏可模型的指数高于59时，选用风扇磨煤机。我国与美国褐煤多数普遍为老年褐煤，通常以外在水分Mf＞19%，且磨损指数Ke≤3.5为依据选用风扇磨煤机，而美国选用风扇磨煤机的依据为Mt＞40%，目前美国巴威公司的褐煤锅炉外在水分达到了27%，仍然采用中速磨煤机，与我国对磨煤机选用的依据有较大差异。

1.2.2 确定测量外在水分的方法

我国对于外在水分的测定以CB/T 211—2007标准作为依据，与德国的DIN标准在测量原理上相同，由于煤样的力度、干燥处理时间、质量以及环境的湿度对水分失重都会造成一定影响，因此在不同环境条件下，测出的外在水分可能有所差异，因此在进行水分测量阶段，需要充分考虑煤样力度、干燥时间、环境温度以及湿度等重要因素。

1.2.3 相关参数的选取

我国老年褐煤的产地主要集中在内蒙伊敏、锡林浩特、宝日希勒等矿区，这几处煤质参数如下页表1所示。

我国当前对褐煤锅炉的磨煤机选型的特点为磨煤机出口t2（介质温度）为65～70℃，煤粉水分按照Mpe＝（0.5～1.0）Mad，Mad为空气干燥基水分，通常情况下Mpe＝15%，因为以上特性会增加每千克原煤被干燥处理时蒸发的水量，煤粉水分增加1%，蒸发水量增加0.9%，进而要求的一次风温度（干燥剂）很高，通常情况下为380℃[1]。

表1 我国老年褐煤产地煤制参数

2 常见的煤粉水分选取方法

2.1 以DL/T5145-2002标准为依据

以煤粉水分Mpe、设备温度t2、全水分Mt三方的关系为依据，并按照俄罗斯选取方法进行计算，即磨制褐煤粉水分Mpe的计算方式，如公式（1）：

式中：Mar为原煤收到基水分；R90为分离器出口煤粉的细度（风扇磨煤机）；t2为分离器出口介质的温度。

采用中速磨煤机时有：

采用风扇磨煤机时有：

2.2 以DL/T5145-2002—3.6.2选取

因煤的组织结构存在一定差异，干燥特性有所不同，因此煤粉在相同运行条件下，水分也有所差异，因此煤粉水分选取的方式，对制粉系统设计的合理程度至关重要。如表2所示，褐煤电厂煤质资料与制粉系统的设计。

表2 褐煤电厂煤质资料与制粉系统设计

由表2可知，这两个发电厂的褐煤全水分均在35%以下，外在水分均在10%以上，相对来说通辽发电厂的较低。只有根据自身的实际情况，并选择合适的磨煤机，才可以保证煤炭的干燥率，并解决煤粉防爆的现象，从而提高发电厂的经济效益与社会效益。

在该方法中，煤粉水分的范围以DL/T5145中规定的范围，见公式（4）：

以通辽电厂的600 MW机组锅炉为例，该锅炉燃用霍林河产的褐煤，机组锅炉采用中速磨直吹式制粉系统（MPS225-HP-II型号），根据运行试验记录表明，该褐煤 Mt＝32.6%；Mad＝16.95%；t2＝65℃；Mpe＝17.6%。如果采用 Mpe＝（0.5～1.0）Mad进行煤粉水分选取，当煤粉水分Mpe＝1.0Mad阶段，实际上Mpe煤粉水分已经大于Mad空气干燥基水分。再以双辽电厂的600 MW机组锅炉为例，该锅炉燃用新林浩特产褐煤，采用中速磨直吹式制粉系统化，经过试验运行记录，在 Mt＝40.6%、Mad＝16.77%、Mpe＝22.6%的情下，其结果依然是Mpe＞Mad。因此足以证明采用中速磨煤机对褐煤进行燃用还存在一定缺陷。

3 以煤粉水分Mpe、设备温度t2、全水分Mt三方关系为依据的计算

如图2所示，图2-1采用空气和烟气作为干燥介质对煤粉进行干燥处理，该曲线有一定的应用范围限制。Mt＝30%曲线使用范围要求是磨煤机出口介质的温度不得高于80℃；Mt＝35%曲线使用范围是磨煤机出口介质温度上限为95℃；Mt＝45%～60%曲线使用出口介质温度上限140℃。以伊敏电厂600 MW锅炉为例，该锅炉燃用伊敏产褐煤，Mt＝40%，磨煤机形式为风扇磨煤机之锤式制粉，该磨煤机出口介质温度设计为150℃，已然超出图2-1中曲线所使用的范围。

图2 Mpe、t2、Mt三方的关系示意图

在图2-2中将热空气作为干燥介质，对煤粉进行干燥处理，以通辽电厂600 MW机组锅炉所用的中速磨直吹式制粉系统（MPS225-HI-II）进行实验，得Mpe＝17.5%。按照图2-2查出的煤粉Mpe＝15%，Mpe的值偏小。以上都电厂600MW机组锅炉采用的中速磨直吹式制粉系（HP1103）统进行实验，Mpe＝17.5%，按照图2-2查出煤粉水分Mpe＝22.6%，Mpe与运行值比较接近。通过对两组实例对象的运行试验表明，图2-2曲线所查出的Mpe，都与实际运行数据比较接近，可见我国目前对于老年褐煤的燃用，可以采用这两种中速磨煤机[2]。

4 结语

在进行磨煤机选择期间，需要充分考虑煤样的粒度因素、干燥处理的时间、温度以及湿度条件。国外大部分以Mt作为磨煤机选择依据，而我国则是以Mf作为选取依据，因此选择正确的方法，即以煤粉水分Mpe、设备温度t2、全水分Mt三方的关系为依据进行计算，才能有效确保磨制粉系统的合理设计，关于煤粉水分选取方法，经试验证明，可采用MPS225-HI-II和HP1103两种中速磨煤机。