直吹式制粉系统及中速磨运行特性分析

魏永刚 贾存银 高喜成

摘要：制粉系统是煤粉锅炉的重要组成部分，运行状态的好坏，直接影响锅炉安全、稳定运行，对锅炉运行的经济性影响较大。根据A/B磨运行的实际情况，从理论上深入分析直吹式制粉系统及其磨煤机的运行特性，讨论影响中速磨煤机经济安全工作的主要因素，提出较为合理的运行方式，对A/B磨实际运行具有理论指导意义。

关键词：直吹式系统;中速磨煤机;运行特性;运行方式

1.中速平盘磨的工作原理

磨煤机是制粉系统的主要设备，化肥厂动力车间A/B磨煤机采用日本宇部工业株式会社制造的LM-8.20D型Loesche中速磨煤机，其磨辊转速：42.9rpm，额定出力：18.9t/h，工作原理如下：

电机驱动减速机带动水平布置的磨盘以一定的转速不停的转动，磨辊与磨盘之间存在一定间隙。原煤落在磨盘上两组相对运动的碾磨部件表面间，在离心力的作用下沿磨盘径向向外沿运动，在磨辊与磨盘间形成煤层，在压紧力作用下挤压和碾磨而破碎，继续向外溢出磨盘。一次风从磨下部经磨盘周围环隙流经旋转磨盘的外径，在磨盘外径的细煤粉被气流携带向上流向粗粉分离器，合格的煤粉随一次风进入炉膛燃烧，不合格的落下来继续研磨，废料进入废料箱。

2.中速磨直吹式制粉系统的特点

直吹式制粉系统是磨煤机根据锅炉负荷的需要，連续、均匀、有调节地向炉膛供应煤粉。这一性质使直吹式制粉系统成为锅炉燃烧系统重要的组成部分。

A/B锅炉采用单台中速磨煤机直吹式制粉系统。该制粉系统具有系统简单、设备部件少、占地小、维护量小;运行电耗低; 润滑油冷却系统简单;给煤机采用电子重力式皮带给煤机，利于燃煤量的自动、精确控制调节;爆炸危险性小的特点。

3.中速磨煤机的运行特性

评价中速磨煤机的指标有：磨煤机出力、煤粉细度、系统工作的安全性及运行电耗、碾磨部件的使用寿命等。在磨煤机运行过程中，各种因素的要求存在一定的矛盾，因此综合分析它们之间的关系以寻求最佳的运行方式。运行中磨煤机的运行负荷要根据锅炉的负荷进行调整，煤质在一定程度上发生变化，其次是随着运行时间的延长，碾磨部件磨损加剧。分析磨煤机运行特性，应在这样的前提下进行。

3.1 磨煤机出力

国内常用可磨性系数表明煤的机械强度的大小，即煤是否易于被磨成煤粉的特性，此系数本身不是煤的固有特性，只是表示煤在一特定设备上将其磨成煤粉的难易程度。

在中速磨煤机中，热空气对原煤的干燥呈逆向流动方式，热空气与进入磨煤机的原煤不能预先接触，因此原煤水分的大小对碾磨出力影响较大。水分越高，磨煤机出力越小。过大的水分会导致磨辊处煤及煤粉粘结，影响磨煤机安全运行。

磨煤机出力还与磨煤机碾磨压力有关。碾磨压力主要来自液压油系统的液压缸，其次是磨辊的自重力。碾磨压力过大，将加速碾磨部件的磨损，过小将使磨煤机出力降低、煤粉变粗，因此，运行中要求碾磨压力保持一定。A/B磨煤机运行时液压油的压力通常设定在55kg/cm2，随着碾磨部件的磨损，碾磨压力相应减小，运行中需随时进行调整。

中速磨的最小出力一般能降低到额定出力的40%而维持正常运行。低于最小出力运行，由于磨盘上煤层过薄，会造成碾磨部件金属间的直接接触，导致强烈磨损和振动等事故。

3.2 通风量

对结构尺寸已定的磨煤机而言，满负荷下磨煤机的通风量是固定的数值。在风环和分离器设计维持不变的情况下，固定的通风量可保证必要的风环风速和煤粉细度。但随之而来的问题是，运行中风煤比（煤粉浓度）不能随煤种变化作相应的调整。例如对高挥发分烟煤，煤粉可磨得粗些，同时若煤的可磨性指数也较高时，磨煤机出力可有较大的提高。但通风量高于规定值会使得煤粉管道和磨煤机内部磨损加速，因而提高了高挥发份煤对一次风率的要求，其后果必然对燃烧带来不利的影响。为此必须限制磨煤机出力，以保证合理的风煤比，从而限制了磨煤机的出力潜力。

在40%～100%磨煤机运行负荷范围内，磨煤机通风量与磨煤机负荷率间呈线性关系，但对制粉系统最小通风量的要求，决定了通风量必须维持在额定值的70%，当磨煤机以额定出力和相应额定通风量运行时，此时可获得一个对燃烧合适的风煤比：随着磨煤机出力下降，风煤比增大，煤粉浓度大降。低负荷运行时，炉膛温度水平本已降低，又加上风煤比过大，对煤粉着火和稳定燃烧会更加不利。挥发分越低的煤种，此问题就越突出。由此可见，中速磨煤机不适合总在低负荷下运行。

3.3 煤粉细度

当磨煤机运行负荷降低时，由于其通风量与负荷呈线性关系，风量绝对值减少，风环处、磨煤机内及分离器空间气流速度均下降，能托起和携带的煤粉粒径减小，煤粉变细。此外，运行中磨煤机的碾磨压力对煤粉细度也有显著影响，当磨煤机负荷不变时，随着碾磨压力的提高，煤粉变细;当碾磨压力不变时，随着负荷的增大，煤粉变粗。碾磨压力变化对煤粉细度的影响随磨煤机负荷的加大而愈加显著。因此，当磨煤机处于低负荷运行时，可适当降低施加的碾磨压力，这既有利于减少磨煤机的振动，又不至于对煤粉细度造成明显影响。

3.4 磨煤机温度

磨煤机出口温度越高，越有利于煤粉的干燥，煤粉着火所需的着火热越少，着火越容易，延长了煤粉在炉膛中的停留时间，降低锅炉的飞灰含碳量，在一定程度上提高了锅炉的经济性。但温度过高会驱使挥发分从煤中逸出，容易引起煤粉的自然，甚至爆炸，导致磨煤机被迫停运，同时着火过早又可能引起燃烧器周围严重结焦，甚至烧坏燃烧器喷口。 出口温度过低，会因煤不能获得充分的干燥以致吸附在磨煤机内部和煤粉管中，使煤粉管堵塞。因此，选择合适的磨煤机出口温度至关重要。

中速磨出口温度一般为60～90 ℃。对于高挥发分煤种，最低应维持在65～70 ℃;对于低挥发分煤种不应高过90～95 ℃。磨煤机出口最低温度应比露点高10 ℃，但最低不能低于60 ℃，以避免煤粉结块。基于干燥介质含氧量、制粉系统布置、原煤挥发分和磨辊的限制，运行中最高紧急停运温度为110 ℃。

4 结论

4.1 中速磨煤机不适合长期在低负荷下运行。

4.2 直吹式制粉系统的工作性质，决定了该系统及其磨煤机是锅炉燃烧系统不可或缺的重要组成部分，其运行特性必须综合考虑对锅炉燃烧的影响。

4.3 运行中应根据燃料性质的变化和磨煤机负荷的变化，相应调整通风量、碾磨压力及煤粉细度，以保证磨煤机工作和锅炉燃烧的经济性。

参考文献

[1]辛胜伟.大型煤粉锅炉磨煤机技术发展及选型分析[J].电站系统工程.2008.

[2]贾鸿祥.制粉系统设计与运行[M].北京.水利电力出版社，1995.

[3]胡荫平.电站锅炉手册.中国电力出版社，2005.