F503C-J01-55制粉系统及磨煤机选型

神华江西国华九江煤炭储备（中转）发电一体化工程（图号：F503C－J01－55）初步设计第四卷热机部分制粉系统及磨煤机选型专题报告二Ｏ一三年七月神华江西国华九江煤炭储备（中转）发电一体化工程（图号：F503C－J01－55）初步设计第四卷热机部分制粉系统及磨煤机选型专题报告批准：审核：校核：编写：目录1概述2煤质分析2.1煤源及煤质资料2.2煤质特性分析3磨煤机及制粉系统的选择3.1磨煤机及制粉系统选择原则3.2中速磨煤机型式介绍3.3中速磨煤机性能比较3.4中速磨煤机台数的选择3.5磨煤机选型参数对比4结论1【内容摘要】本报告首先对本工程煤质主要特性进行了分析，如燃烧特性、磨损性、可磨性、爆燃性等。根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》及煤质情况，本工程推荐选用双进双出钢球磨直吹式或中速磨直吹式制粉系统。由于双进双出钢球磨煤机的价格远高于中速磨煤机，并且运行电耗高，多数用于难燃的贫煤或无烟煤；因此对本工程煤质而言，中速磨的适应性及经济性更好。配中速磨煤机的直吹式制粉系统一般有三种：负压直吹式制粉系统、正压冷一次风机直吹式和正压热一次风机直吹式制粉系统。经过对三种直吹式系统的比较，本工程推荐选用中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统。本报告对国内中速磨煤机供货商的技术特点及应用业绩情况进行了介绍，并对各种型式的中速磨煤机的主要性能进行和选型参数进行了比较。HP磨对煤种的适应范围较广，通风阻力最小，仅为其他磨煤机的70％左右，但制粉电耗较其他磨型稍高。主要是HP型磨煤机采用弹簧变加载，虽然通风电耗低，但是磨煤电耗高。而MPS、ZGM和MPS－HP－Ⅱ型磨煤机虽然其制粉电耗相对较低，但是通风阻力高，导致配套的一次风机压头高，电机功率及运行电耗高。最终结论为：本工程设计煤质为易着火、易稳定、易燃烬、燃烧性好、易结渣，磨损性不强，难磨，极易爆炸，推荐采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配置6台中速磨煤机。1概述1.1工程名称：神华江西国华九江煤炭储备（中转）发电一体化工程1.2工程性质：新建工程1.3建设规模：本工程拟建设2×1000MW超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施，并留有扩建条件。22煤质分析2.1煤源及煤质资料煤质资料如下表：名称符号单位设计煤种校核煤种1、工业、元素及可磨行分析全水分Mar％16.011.9空气干燥基水分Mad％8.615.42收到基灰分Aar％10.8221.29干燥无灰基挥发份Vdaf％33.7636.08收到基碳Car％59.3252.76收到基氢Har％3.353.4收到基氮Nar％0.710.73收到基氧Oar％9.059.35全硫Sar％0.750.57收到基高位发热量Qgr.arMJ/kg23.2520.71收到基低位发热量Qnet.arMJ/kg22.1919.74哈氏可磨系数HGI55582、煤的冲刷磨损指数Ke3.51.13、灰熔点煤灰熔融特征温度/变形温度DT℃11801190煤灰熔融特征温度/软化温度ST℃11901200煤灰熔融特征温度/半球温度HT℃12001210煤灰熔融特征温度/流动温度FT℃121012204、灰成分分析煤灰中二氧化硅SiO2％44.5547.97煤灰中三氧化二铝Al2O3％15.4635.763名称符号单位设计煤种校核煤种煤灰中三氧化二铁Fe2O3％12.726.04煤灰中氧化钙CaO％15.664.09煤灰中氧化镁MgO％0.880.45煤灰中氧化钠Na2O％1.330.68煤灰中氧化钾K2O％1.530.91煤灰中二氧化钛TiO2％0.940.98煤灰中三氧化硫SO3％2.952.61煤灰中二氧化锰MnO2％0.140.025、煤中游离二氧化硅SiO2（F）％0.562.986、煤中微量元素煤中氟Farµg/g6987煤中氯Clar％0.0010.013煤中汞Hgarµg/g0.160.137、煤灰比电阻测量电压（V）测试温度（℃）设计煤种灰比电阻（Ω·cm）校核煤种灰比电阻（Ω·cm）500254.52×10101.34×1010804.65×10112.51×10111002.34×10122.38×10121203.80×10123.32×10121505.66×10115.48×10111804.65×10105.49×10102.2煤质特性分析煤的物理特性及其变化范围，包括水分、灰分、挥发分、发热量、4可磨性指数、磨损指数等，是制粉系统及磨煤机选型的重要因素。而煤的燃烧特性，包括煤的着火、燃烬特性及在炉内的结渣趋势等，是锅炉选型的重要因素。制粉系统和磨煤机的选型设计与锅炉炉膛结构、燃烧方式、燃烧器结构的设计密切相关。下面就对煤质特性进行分析。2.2.1煤的燃烧特性由于缺少煤质的相关测试数据，现阶段暂采用普华煤质特性判别准则来分析本工程煤种的燃烧特性。2.2.1.1着火稳定性系数RwRw＝3.59＋0.054VdafRw＜44～4.654.65～55～5.7＞5.7着火稳定性极难难中等易极易煤质着火稳定性判别：项目设计煤质校核煤质着火稳定性指数5.415.54着火稳定性判别易稳定易稳定2.2.1.2着火温度指数TdTd＝654－1.9Vdaf＋0.43Aad－4.5MadTd560－593593－613613－638＞638燃烧稳定性易稳定中等稳定性难稳定极难稳定燃烧稳定性判别：5项目设计煤质校核煤质燃烧稳定性指数560570燃烧稳定性易稳定易稳定2.2.1.3燃烬特性指数RjRj＝1.22＋0.11VdafRj＜2.52.5～3.03.0～4.44.4～5.7＞5.7燃烬性指数极难难中等易极易煤质燃烬性判别：项目设计煤质校核煤质燃烬性指数4.95.2燃烬性判别易燃烬易燃烬2.2.1.4燃料比KbKb＝（100－Vdaf）/VdafKb＜22～33～9＞9燃烧性能好较好差极差煤质燃烧性能判别：项目设计煤质校核煤质燃料比Kb1.961.77燃烧性能判别燃烧性好燃烧性好62.2.1.5煤的结渣特性Rz＝1.24（B/A）＋0.28SiO2/Al2O3－0.0023T2－0.019G＋5.4其中：B/A＝（Fe2O3＋CaO＋MgO＋Na2O＋K2O）/（SiO2＋Al2O3＋TiO2）G＝100SiO2/（SiO2＋Fe2O3＋CaO＋MgO）Rz＜0.2＜1.51.5～2＞2煤的结渣指数轻微不易中等易结渣性判别：项目设计煤质校核煤质酸碱比B/A0.530.14G60.381.9Rz2.951.64结渣性判断易结渣中等结渣由以上分析可知，本工程拟用的煤质燃烧特性为：易着火、易稳定、易燃烬、燃烧性好，设计煤质易结渣，校核煤质中等结渣。2.2.2煤的磨损性分析煤的磨损性由煤的冲刷磨损指数Ke决定，两者关系如下（DL/T466－2004）。煤的冲刷磨损指数Ke磨损性＜1.0轻微1.0～2.0不强2.0～3.5较强7煤的冲刷磨损指数Ke磨损性3.5～5.0很强＞5.0极强磨损性判别：项目设计煤质校核煤质原煤冲刷磨损指数Ke3.51.1煤的磨损性很强不强根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466－2004）中煤的磨损性和煤的冲刷磨损指数Ke的关系可知，本工程设计煤质磨损性很强，校核煤质磨损性不强。2.2.3煤的可磨性煤的可磨性分级（GB/T7562－1998）序号哈氏可磨性指数HGI可磨性140～60难磨260～80中等可磨3＞80易磨煤的可磨性判别：项目设计煤质校核煤质哈氏可磨性指数HGI5558可磨性难磨难磨8根据《发电煤粉锅炉用煤技术条件》（GB/T7562－1998）中煤的可磨性判别标准，本工程拟用的煤质为难磨。2.2.4煤的爆燃性煤的爆燃性与煤的易燃性、灰分、水分、煤粉细度、气粉混合物的温度和浓度、气粉混合物中的含氧量等因素有关，一般可根据煤的着火温度和煤的挥发分近似判别。根据《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》（DL/T5145－2002）中煤的爆燃性判别标准，本工程煤质极易发生爆燃，制粉系统设计时应考虑防爆要求。煤的挥发分与煤的爆炸性关系（DL/T5145－2002）可燃基挥发分Vdaf（％）爆炸等级爆炸性＜6.50极难爆炸6.5～10Ⅰ难爆炸10～25Ⅱ中等爆炸性25～35Ⅲ易爆炸＞35Ⅳ极易爆炸灰分高于40％的煤按其挥发分所定的爆炸性降一个等级煤的爆炸性判别：项目设计煤质校核煤质可燃基挥发分Vdaf（％）33.7636.08爆炸性易爆炸极易爆炸2.2.5磨煤机出口煤粉细度选取煤粉变细将会使磨煤机电耗增加和锅炉燃烧效率提高，因此存在一个经济煤粉细度。经济煤粉细度的选取主要考虑以下三个因素：9①煤的燃烧特性。一般来说，挥发分高、灰分少、发热量高的煤燃烧性能好，煤粉细度可以放粗。②燃烧方式、炉膛的热强度和炉膛的大小。旋风炉，炉膛的热强度高及大炉膛时，煤粉细度可以放粗。③煤粉的均匀性系数。均匀性好，煤粉细度可以放粗。本工程燃煤为高挥发分、中低灰分烟煤，其燃烬性和燃烧性能好，煤粉细度可以适当放粗，但从锅炉本体燃烧性能和燃煤结渣性考虑，则要求进入炉膛的煤粉有较细的煤粉细度和较高的煤粉均匀度。根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466－2004）规定，固态排渣煤粉炉燃用烟煤时，煤粉细度按下面公式选取：R90＝0.5nVdaf设计煤质：R90＝0.5×1.1×33.76％＝18.6％校核煤质：R90＝0.5×1.1×36.08％＝19.8％式中：R90－用90μm筛子筛分时筛上剩余量占煤粉总量的百分比，％；n－煤粉均匀性指数，取1.0（一般情况下，配离心式分离器制粉设备，n＝1～1.1；配旋转式分离器n＝1.1～1.2）；Vdaf－煤的干燥无灰基挥发分，％。因此，本工程经济煤粉细度R90宜取为19％。3磨煤机及制粉系统的选择磨煤机及制粉系统选择中的首要依据是煤质特性及其变化范围，其中煤的挥发分和磨损指数又是主要因素，不同的煤种特性要求配备不同的制粉系统。制粉系统型式，还要考虑和锅炉燃烧器、炉膛型式相匹配；只有这样，才能保证锅炉性能稳定。制粉系统与锅炉燃烧方式相匹配这一点，对于燃用高挥发分煤的本工程，尤其重要。3.1磨煤机及制粉系统选择原则10在火电厂制粉系统中所用的磨煤机种类繁多，各种磨煤机都适于磨制一定范围的煤种，而磨煤机型式一旦确定之后，通常亦就初步确定了制粉系统。因此磨煤机的型式是决定制粉系统选择的主要因素。根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466－2004）的规定，磨煤机及制粉系统按以下原则选择：11煤种煤特性参数磨煤机及制粉系统Vdaf（％）IT（℃）KeMf（％）R90（％）R75（％）无烟煤6.5～10900不限≤15～4～8（1）中间储仓钢球磨煤机炉烟干燥热风送粉（2）双进双出钢球磨煤机半直吹式800～900不限≤154～68～10（1）中间储仓钢球磨煤机热风送粉（2）中间储仓钢球磨煤机炉烟干燥热风送粉（3）双进双出钢球磨煤机半直吹式（4）双进双出钢球磨煤机直吹式（配双拱燃烧锅炉）贫煤10～15800～900不限≤154～68～10（1）中间储仓钢球磨煤机热风送粉（2）中间储仓钢球磨煤机炉烟干燥热风送粉（3）双进双出钢球磨煤机半直吹式（4）双进双出钢球磨煤机直吹式（配双拱燃烧锅炉）15～20700～800＞5.0≤15～10～15双进双出钢球磨煤机直吹式700～800≤5.0≤15～10～15中速磨煤机直吹式（3.5≤Ke≤5时，不宜使用RP和E型磨煤机）烟煤20～37500～800≤5.0≤1510～2015～26中速磨煤机直吹式（3.5≤Ke≤5时，不宜使用RP和E型磨煤机）500～800＞5.0≤1510～2015～26双进双出钢球磨煤机直吹式褐煤＞37＜600≤5.0≤1930～35中速磨煤机直吹式（3.5≤Ke≤5时，不宜使用RP和E型磨煤机）＜600＜600≥3.5≥3.5＞19Mf＞4045～5050～60三介质或二介质干燥风扇磨煤机直吹式带乏气分离风扇磨煤机直吹式12从上表可以看出，对于烟煤，可选用双进双出钢球磨直吹式或中速磨直吹式制粉系统。3.1.1