浅谈燃煤机组磨煤机及制粉系统选择

浅谈燃煤机组磨煤机及制粉系统选择

张太平

中电投蒙东能源集团有限责任公司通辽发电总厂     内蒙古通辽市   028000

摘要：设计煤质为褐煤。机组投入商业运行后，实际煤质为烟煤，水分大大降低。由于煤质的变化，制粉系统在运行中出现一次风量大、风速高、分离器出口温度高、冷风调节阀开度大、煤粉细度粗、石子煤排放不正常等问题，直接影响机组运行的经济性和安全性。炉内煤质的变化会引起制粉系统出力的变化，制粉系统出力包括制粉出力、通风出力和干燥出力，最终出力取决于三者中最小的一个。

关键词：制粉系统；磨煤机；选型；

煤质资料对煤种特性进行了分析，采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，并通过详细讨论确定了制粉系统的主要工艺选取，结合煤质资料对制粉系统防爆措施进行了探讨。

一、制粉系统及磨煤机的拟定

1.制粉系统类型选择。根据《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》(简称《规定》)以及《电站磨煤机及制粉系统选型导则))(简称《导则》)的相关规定，制粉系统的选择与燃煤的着火温度有很大的相关性，不同的着火温度，影响煤粉细度的选取、送粉一次风温度的选取以及一次风比例等制粉系统工艺参数的选取。大型机组为了简化系统，增加安全性，系统按抗爆压力设计，不设防爆门，系统自动化水平高，同时减少煤仓间的建筑投资，大多采用直吹式系统。

2.磨煤机型式选择。磨煤机是燃煤电厂的重要辅机，也是制粉系统工艺流程中重要的一环，不同型式的磨煤机均具有一定范围的煤种适应性，因此磨煤机主要根据煤质特性并结合制粉系统的工艺要求进行选型，合理的磨煤机选型直接影响到工程投资和机组运行的经济性。直吹式制粉系统磨煤机型式主要有风扇磨、中速磨、双进双出钢球磨。磨煤机的型式受煤质特性影响较大，是选型中首要考虑因素。（1）风扇磨。风扇磨集干燥、破碎、输送三大功能于一身，制粉电耗最低。在原煤水分很高，需抽炉烟干燥的系统中，具有明显的优势，而且由于抽取炉烟干燥，系统在惰化气氛中启、停和运行，系统安全。由于风扇磨属于撞击破碎机理，对高温下脆性煤最为有效。水分大的褐煤在高温加热下，水分蒸发形成很多孔隙，用风扇磨可以获得很好的破碎效果。但((规定》要求，风扇磨适用于磨制Ke≤1．5的烟煤。采用风扇磨还有风扇磨碾磨部件寿命短、风扇磨磨制煤粉较粗、未燃烬碳损失偏大等缺点。（2）双进双出钢球磨。双进双出钢球磨煤机具有煤种适应范围广'煤粉较细，煤粉均匀性好，无石子煤排放、负荷调节能力强等优点。但双进双出钢球磨金属材料消耗量大，虽然近年来随着国产化成功，设备价格明显降低，价格还是高于中速磨。钢球磨简体容积大，钢球和筒内存煤重量很大，因此运行电耗高，明显高于中速磨。与中速磨煤机对比，双进双出钢球磨煤机主要有设备价格高、厂房容积大、制粉成本高等缺点。（3）中速磨。中速磨煤机具有一定的煤质适应范围，而且具有重量较轻、噪音较小、磨煤电耗低、金属耗量较少，设备价格适中等优点。中速磨的碾磨部件寿命可以达到6000h以上，立式布置，占地面积小，可以明显的节省厂房容积，降低建设投资费用。（4）每台锅炉配置磨煤机数量。磨煤机的台数除了与锅炉的燃烧器的布置方式有很大关系外，同时还要综合考虑设备费用和土建费用。锅炉燃烧器布置型式有两种，一种是对冲布置的燃烧器；另一种是双切圆布置的燃烧器。燃烧器的层数与单个燃烧器热负荷有很大关系，单个燃烧器热负荷高的燃烧器，锅炉燃烧器数量可以少一些，单个燃烧器热负荷要求较低的锅炉，燃烧器数量就比较多。目前，国内燃用烟煤的锅炉燃烧器无论采用对冲布置还是双切圆布置，均是配置5～6台中速磨煤机。

3．制粉系统主要参数选取。制粉系统除了拟定合理的工艺流程、选择适当的主要辅机与零部件以外，还有一项主要的设计任务是通过计算确定制粉系统的主要参数，为辅机的具体选型提供依据，也为以后运行提供指导性的数据。合理的制粉系统参数选取应满足系统安全、稳定、经济运行的要求。（1）煤粉细度的确定。煤粉细度的确定主要和锅炉的燃烧要求与制粉经济电耗两个因素的平衡有关，挥发分高、易燃烬的煤种，可以选取较粗的煤粉，以节省碾磨电耗，反之应选取较细的煤粉。目前国内电厂设计阶段，煤粉细度的选取的依据主要是按照《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则》《规定》和《导则》等相关规定。（2）磨煤机型号选择。按照设计煤种和校核煤种进行磨煤机选型，选型设计遵守《规定》以及《导则》的主要原则，按照设计煤种煤粉细度R90=20％，校核煤种煤粉细度R90=22％，进行磨煤机选型。（3）磨煤机出口，入口风温确定。磨煤机的出口温度受煤粉的防爆要求与干燥剂终端露点温度等因素制约。从燃烧角度考虑，磨煤机出口温度越高，对煤粉着火越有利，特别是负荷较低的时候。燃用的设计煤种及校核煤种都是高挥发分煤，稳定着火非常容易。因此磨煤机出口温度高低不会对着火造成很大影响，磨煤机出口温度主要受防爆要求制约。按照规范要求推荐。（4）一次风率核算。锅炉为了达到煤粉着火容易、低NO。燃烧，一般希望一次风率控制在一个比较适宜的范围内，对于烟煤，通常锅炉厂希望一次风率为15％～25％。而直吹式制粉系统，采用一次风作为干燥介质，一次风的风量要满足制粉干燥和磨煤机的通风要求，才能使制粉系统达到额定出力，因此一次风率受制粉系统的干燥出力和通风出力制约。磨煤机的通风量受磨煤机的型号和负荷率影响，如果选定了磨煤机，就确定了通风量。

二、制粉系统防爆措施

1.设计中采取的防爆措施。设计煤种和校核煤种都是极易爆炸的煤种，在制粉系统设计中必须高度关注，采取相应防爆措施。中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，制粉系统防爆设计范围从磨煤机入口段到燃烧器入口，包括煤斗、给煤机、磨煤机以及相关的一次风管道、送粉管道。制粉系统防爆措施采用“以防为主，安全第一”的原则，设备与部件按抗爆炸压力设计，减小煤粉爆炸事故的影响范围。其防爆措施：①煤斗——储煤量可满足设计煤种在锅炉BMCR工况下8小时的燃煤量。②给煤机和磨煤机的壳体按照0．35MPa抗爆压力设计，能承受大多数情况下的爆炸压力，减小爆炸造成的影响和损失。③磨煤机入口风道8倍当量直径长度范围内按照0.35MPa抗爆压力设计，可以承受磨煤机发生爆炸时的压力冲击波。④磨煤机设置常备的防爆惰化系统。⑤给煤机进出口设置快速关断闸板门，在磨煤机着火时迅速隔离火源。

2.运行中采取防爆措施。本工程设计煤种和校核煤种的挥发分都比较高，目前还没有进行爆炸指数试验，但根据以往工程经验，煤种挥发分(Vdaf)高，而且灰分不高，容易发生爆炸。在磨煤机启动和停机过程中，煤粉浓度很低，风量也较小，但相对于正常工况含氧量较高，磨煤机内可能积聚热量，稍有扰动，极容易发生爆炸，因此磨煤机在运行中要注意采取避免爆炸的相应措施，磨煤机启停阶段以及打开检修门前都要进行吹扫。如有磨煤机上装设CO气体检测仪，运行中应注意监控磨煤机内可燃气体的浓度以及磨盘温度等关键参数。

总之，针对工程煤种特性，推荐采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统。每台锅炉配置中速磨煤机，国内制造的HP、MPS、ZGM等系列磨煤机均可以满足本工程使用要求。推荐选取较细的煤粉细度，以兼顾低NO。燃烧与提高锅炉燃烧效率的要求。运行中注意制粉系统的防火防爆，注意监控运行参数的变化。推荐磨煤机配置动态分离器，以取得更好的煤粉分离效果，有利于提高煤粉的燃烧效果。

参考文献：

[1]陈军．中速磨煤种适应性改造．2019．

[2]赵建国，燃煤机组磨煤机及制粉系统选择探讨.2021.