原煤水分和煤粉水分对中速磨煤机设备的影响

张喜春

摘 要：中速磨煤机是燃煤电站中速磨煤机直吹式制粉系统的重要辅机设备，在中速磨煤机选型计算和制粉系统热力计算中，原煤水分和煤粉水分是关键的数据;同时原煤水分和煤粉水分数值的选取直接影响锅炉设备及磨煤机的设备选型和运行。本文主要介绍燃煤电站中对原煤水分和煤粉水分的选取。

关键词：原煤水分;煤粉水分;中速磨煤机;影响

中图分类号：TK223.25 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0189-02

1 煤及煤的水分

煤属于有机燃料，它是由于地壳变迁后将远古的植物长期埋在地层深处，在高温高压和缺氧的条件下，原始有机物不断化合分解而最终形成了煤。

我国是世界上应用煤最早的国家，我国在西汉时期已经采用煤作为燃料进行冶铁。在现代，人们对煤的应用更加广泛，燃煤火力发电厂的建设极大地推动了人类对煤的开发和应用。

原煤内部含有一定的水分，原煤的全水分Mt由外在水分Mf和内在水分Minh（即空气干燥基水分Mad）组成。三者之前存在一定的计算关系，即Mt=Mf+Mad（100-Mf）/100。

2 燃煤电站对原煤的选用

燃煤电站在建设前期及投入运行后，都需要取得所选用的燃煤进行煤的工业分析数据，其中重要的数据之一就是煤的全水分Mt和空气干燥基水分Mad的值，原煤水分的值直接影响锅炉制粉系统的类型（即中速磨煤机直吹式制粉系统或风扇磨煤机直吹式制粉系统）、干燥介质和磨煤机的热平衡计算。

我国对煤按照干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标，将煤分为无烟煤（Vdaf≤10%）、烟煤（10%37%）;烟煤再根据干燥无灰基挥发分和粘结指数等指标，分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤等12种。

按照发电煤粉锅炉的种类，燃煤电站所选用的原煤分为无烟煤（6.5%≤Vdaf≤10%、Mt<12%）、贫煤（10%37%、Mt>20%）。

按照电力行业标准，轮式中速磨煤机对褐煤的原煤水分限定在35%以内，当原煤水分小于30%时，可以选用轮式中速磨煤机;当原煤水分大于30%小于35时，有条件选用轮式中速磨煤机;当原煤水分超过35%时，应选用即风扇磨煤机。国内某电厂2X350MW燃煤供热机组选用中国电建集团长春发电设备有限公司设计制造的MPS190HP-II型中速磨煤机，在实际运行中电厂选用的乌拉盖褐煤原煤水分Mt达到了41.13%，MPS190HP-II型中速磨煤机适用于磨制高水分褐煤的技术优势得到充分体现，现场设备运行良好。

3 煤粉水分

煤粉水分不仅影响煤粉的流动性和燃烧特性，还间接影响磨煤机的干燥出力，同时对制粉系统设备的安全性有重要的影响。煤粉水分过低时煤粉易燃或引起爆炸;煤粉水分过高时易在煤粉管道内结块，影响煤粉的正常输送和锅炉的燃烧等。

煤粉水分的数值与原煤水分Mt和设备的终端温度tM2有关系。设备的终端温度即磨煤机出口温度与原煤的干燥无灰基挥发分Vdaf有关，同时受到设备耐温和防爆要求的限制。对于中速磨煤机直吹式制粉系统，磨煤机出口温度tM2的最高允许温度选取规则如下：

当Vdaf<40%时，tM2=（82- Vdaf）*5/3±5;

当Vdaf≥40%时，tM2=60-70℃;

同时，磨煤机的出口温度应高于露点温度2℃以上。

4 煤粉水分的选取

由于煤粉水分受原煤水分和磨煤机出口温度有关，煤粉水分直接影响到磨煤机的热平衡计算，在工程设计中必须正确选取。

在我国电力行业标准中，对煤粉水分的选取引用了苏联1971年制粉系统设计计算标准的曲线见图1和图2，其中图1是直吹式制粉系统热空气干燥时磨制褐煤的煤粉水分曲线，图2直吹式制粉系统热空气干燥时磨制无烟煤、贫煤和烟煤的煤粉水分曲线;中国电建集团长春发电设备有限公司在2003年从原德国BABCOCK公司引进MPS型中速磨煤机技术时，原德国BABCOCK公司提供了煤粉水分在不同的原煤水分和磨煤机出口温度时的数据表，部分煤粉水分数据表见表1，经实践证明，该数据表与实际运行数据相吻合。

在工程的设计中，煤粉水分应按照以上曲线或数据表选取，以保证磨煤机的热平衡计算的准确性，使磨煤机的理论计算数据与运行数据相吻合。

对于高水分褐煤项目，煤粉水分的选取尤为重要，不仅关系到磨煤机的热平衡计算和磨煤机的干燥出力，也直接对锅炉的一次风率和空气预热器出口温度这两者相互制约的设计值提出了要求。针对高水分褐煤项目，建议设计中选用磨煤机厂家提出的煤粉水分数据，同时锅炉的空气预热器出口温度应能满足磨煤机入口热风温度的要求。

国内某1X300MW级燃煤电厂供热机组，共5台磨煤机，磨煤机的运行方式为4运1备，锅炉燃煤量为210t/h，空气预热器出口温度为380℃，磨煤机出口温度为65℃。电厂选用的煤质资料如下：全水分为32%、空气干燥基水分为18.6%、收到基灰分为20.4%、干燥无灰基挥发分为44.5%、收到基碳为36.6%、收到基氢为2.74%、收到基氧为7.26%、收到基氮为0.73%、收到基硫为0.27%。

根据以上数据，煤粉水分取16%，磨煤机的热平衡计算数据见表2。

经过计算，煤粉水分为16%时，磨煤机的入口热风温度为350℃、一次风量为101t/h;若设计时煤粉水分错误地选为20%，经过热平衡计算，则磨煤机的入口热风温度为318℃、一次风量为101t/h，如果保证磨煤机的入口热风温度为350℃、则磨煤机的一次风量为84t/h，计算数据将直接影响磨煤机的通风出力和干燥出力不足，使机组不能满负荷运行，可见煤粉水分对磨煤机热平衡计算和磨煤机运行参数的影响非常大。

5 结语

原煤水分和煤粉水分是中速磨煤机直吹式制粉系统的重要参数，用户应按照国家标准允许的煤质参数波动范围内的煤质，其中包括原煤水分等参数。当电厂的燃煤发生变化时，建议电厂将选用新的煤质参数提供给磨煤机制造厂，由磨煤机制造厂重新计算磨煤机的运行参数，电厂再根据磨煤机厂家提供的新数据调整磨煤机的运行参数，包括磨煤机的碾磨压力等数据，以保证磨煤机的稳定运行。

参考文献

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[2] 张力.电站锅炉原理[M].重庆大学出版社，2009.

[3] 张安国，梁辉.电站锅炉煤粉制备与计算[M].中国电力出版社，2010.