钢球磨煤机节能改造应用与研究

钢球磨煤机节能改造应用与研究

赵剑

大唐信阳华豫发电有限责任公司，河南省信阳市， 464100

摘要：钢球磨煤机是火力发电站煤粉制备系统的主体设备，其作用是将一定尺寸的煤块干燥、破碎并磨制成煤粉以供给锅炉燃烧。在国内发电厂中钢球磨煤机占各类磨煤机总量的60%以上。然而钢球磨煤机的缺点也是显而易见的，如运行复杂、电耗高、噪音大、耗钢多、磨损多等，磨煤机节能改造的关键目的是综合解决磨煤机能耗高的问题。本文就我厂钢球磨煤机的节能改造实例进行研究，以供同行业人员交流参考。

关键词：钢球磨煤机；磨煤机；节能

我厂钢球磨煤机低速钢球磨煤机的主体是一个直径3.5m，长7m的筒体。筒体内部安装有W型中铬波浪形衬板，作用是保护筒体内壁，不受物料和钢球的撞击而损坏，同时还可以通过不同的衬板形状，来调整筒体内磨矿介质的运动状态，帮助研磨介质更好的磨碎物料，加强研磨效率和磨碎效果。当电机通过减速机，传动轴装置及大齿轮带动筒体转动时，筒体内的钢球在波浪形衬板带动下，依靠磨擦力和离心力的作用升到一定高度，然后由于自身重量下落将煤砸碎，同时，也靠钢球挤压和碾压作用将煤制成煤粉。钢球在研磨煤粉的同时，也在损耗，当钢球磨损到￠20mm以下时，基本对原煤失去撞击、研磨功能。失效钢球不能及时清除，就会降低磨煤机出力，并在研磨过程中被大钢球继续研磨成铁粉，使煤粉中含铁量增多，对锅炉燃烧系统和除渣系统有影响。

目前我厂钢球磨煤机使用的是低铬铸铁（含铬0.5%～5%左右）钢球，使用中存在以下问题：

1. 磨煤机运行电流过大，出力过低；钢球初装量大，球耗高；衬板使用寿命较低，衬板更换工作量大。

2.磨球表层与芯部的耐磨性相差较大，使磨球的磨损过程中磨球直径的减小很不均衡，从而使磨球的级配发生了较大的偏离，由此造成煤粉细度均匀性差或制粉出力降低；为保证煤粉的细度和产量，球磨机中必须加入更多钢球，使载荷不断增大。过多的已经磨小或已失效的磨球不能从运行或热备用球磨机中清理出来，进一步增大球磨机的载荷，使磨煤机耗电量随之增大。

3.磨球的耐磨性较差，导致磨球级配稳定性变差，运行一段时间后，符合级配要求的小直径磨球比例减小，失效球的比例加大，由此造成煤粉细度差或磨煤机制粉出力降低。

4. 随着金属材料价格的不断上涨，磨球供货商产品的质量普遍下降，其磨球的贵金属含量（如铬）均与设计要求偏低很多，造成磨球的耐磨性及抗冲击韧性变差，加剧了磨球的磨损及碎球率，导致球耗及电耗上升。

5.磨煤机衬板为W型中铬衬板硬度为50HRC，衬板使用过程中，随着衬板的磨损增加，衬板的带球能力下降；导致磨煤机出力降低，钢球损耗量增加。特别是磨煤机入料端衬板后面的几圈筒体衬板磨损严重，导致衬板整体寿命降低。

磨煤机在最佳经济运行状态时，磨煤机内部钢球规格是有一定配比，目前执行的配比为：直径在￠50至￠60的钢球占40%，直径在￠40至￠50的钢球占30%，直径在￠20至￠40的钢球占30%。由于直径较大的钢球在煤粉磨制过程中损耗后，直径减小，磨煤机内部直径￠20以下钢球逐渐增加，如果不及时进行筛选，同时随着钢球不断地定期补充，￠20以下无效钢球会导致磨煤机筒体内有效通流面积不断减少，磨煤机制粉能力下降。按照设备设计说明书和运行规程规定：磨煤机运行2500至3000小时需要进行人工钢球筛选，需要临时工8至10人，工期3至5天，期间该磨无法备用，使机组运行期间磨煤机可靠性大大降低。

根据设备实际运行的状况，新衬板更换2年后都会或多或少地出现筒体或者段衬板漏粉现象；新衬板更换4年左右都会出现入料端衬板后面的几圈衬板磨穿现象最终导致衬板脱落引起磨煤机电流波动。而且随着衬板的磨损W型中铬衬板的带球能力严重下降，磨煤机出力降低，球耗增加，制粉单耗增加，磨煤机运行可靠性降低。漏粉次数的增加导致磨煤机文明生产状况下降，而更换衬板需要工人10至12人，工期10至12天，期间该磨无法备用，使机组运行期间磨煤机可靠性大大降低。为克服以上问题，目前采用耐磨的高铬稀土钢球和新的钢球分级控制技术成为一种趋势。采用高铬稀土钢球，并对磨煤机内部钢球进行合理的配比，同时磨煤机衬板由W型中铬衬板改型为U型铬、钼、锰、钛合金无螺栓衬板；可以显著增加钢球耐磨性和磨损均匀性，使钢球的破碎和研磨过程更加合理，同时可以降低初次装球量，提高衬板的寿命，在衬板磨损的过程中衬板的带球效率基本不变，最终实现球磨机的衬板高寿命、低球耗、低制粉单耗、高出力、高均匀性的运行方式。

1.采用铬、钼、锰、钛合金U型无螺栓衬板。

更换衬板为铬、钼、锰、钛合金U型无螺栓衬板，使筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦,同时也可利用不同形式的衬板来调整研磨体的运动状态,以增强研磨体对物料的粉碎作用,有助于提高磨机的粉磨效率,增加产量,进一步降低金属消耗。

2.配选合理硬度、合理机配、科学少球技术的磨球。

更换钢球为适应该衬板的合理硬度、合理级配的少球，这样能从根本上解决磨煤环节的节能降耗。更换高铬稀土钢球，高铬钢球都是采用中频电炉熔炼、金属模或砂型铸造的方式生产的，含铬量≥10.0%、含碳量在1.80%-3.20%之间，国家标准要求高铬球硬度（HRC）必须≥58度以上。因钢球磨损太快和破碎率高,对磨煤机的运行也影响较大，因此耐磨性能好的钢球，可降低球磨机钢球消耗量，提高磨煤机的运行经济性，进而降低发电成本。目前, 在中国电力行业使用的主要有两种类型的磨球, 一种是低铬铸铁磨球, 另一种是介质铬铸铁磨球。这两种类型的磨球有共同的缺点, 是造成钢球磨煤机磨球球耗、磨煤电耗偏高的主要原因。在耐磨性上, 磨球表面与芯部的不一致, 磨球磨损减小不均衡, 这就导致磨球级配与预想偏差, 进而造成煤粉产量降低、细度变差;为保证煤粉质量, 磨煤机须加入更多地磨球载荷, 再加上磨小的失效磨球未从钢球磨煤机中清理出来, 导致磨煤机功率消耗增加。研磨球的耐磨性差, 这导致磨球分级稳定性的恶化。一段时间运行之后, 符合分级要求的小直径磨球比例降低, 失效的磨球比例增加, 由此使磨制的煤粉质量下降或产量降低。

以我厂为例改造前数据：C制粉系统给煤机平均转速690.5r/min，磨煤机平均运行电流94.53A。改造前对照组数据： C制粉系统给煤机平均转速649.33r/min，磨煤机平均运行电流90.92A；飞灰含碳量1%。

改造后数据：

C制粉系统给煤机平均转速686r/min，磨煤机平均运行电流68.85A；飞灰含碳量2%。

在运行工况基本一致的情况下，C磨煤机电流从94.53A下降到68.85A，降低25.68A，下降幅度达到27.16%。

磨煤机节能改造的关键目的是综合解决磨煤机能耗高的问题。保证煤粉细度、均匀性不低于原水平的基础上，磨煤机由W型中铬衬板改型为U型铬、钼、锰、钛合金无螺栓衬板，更换高铬稀土钢球并优化配比后在原来耗电率基础上降低20%。

参考文献：

[1]孙嘉权.钢球磨煤机超高铬磨球节能技术的应用[J].冶金与材料,2019,39(02):137+185.

[2]刘小波.低速钢球磨煤机电流波动异常原因分析及处理[J].节能,2020,39(04):90-92.

[3]张文祥,赵冰,康立强.钢球磨煤机磨制硬质煤能力提升策略研究[J].中国设备工程,2020(08):188-190.

[4]赵元成.钢球磨煤机钢球筛选新技术的研究与应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2019(12):164-165.

[5]何青,罗宁.钢球磨煤机磨损特性技术研究[J].电力与能源,2019,40(01):85-89.

[6]蒋蓬勃.钢球磨煤机运行性能的试验研究与优化[J].电站系统工程,2016,32(03):26-28.

[7]赵明,王培红,李孟阳,杜景琦.基于小波包特征提取及统计分析的磨煤机球径配比诊断[J].能源研究与利用,2018(06):15-19+45.