煤粉制备系统选型

《电厂锅炉原理》第三学习单元：煤粉制备系统选型任务1：煤粉品质指标、煤的可磨性系数认知任务2：熟悉制粉设备—磨煤机任务3：识读制粉系统型式、组成、工作流程任务4：根据所给设计煤种进行制粉系统的选型，并分析其经济性学习目标：①掌握衡量煤粉品质的三个指标、煤的可磨性系数的概念及表示方法；②掌握低速、中速和高速磨煤机的结构及工作原理，会识读与分析其对应的制粉系统；③会根据所给设计煤种进行制粉系统的选型，分析各自的经济性本单元主要学习任务任务1：煤粉品质指标、煤可磨性系数认知一、煤粉性质(一)煤粉一般性质有利方面：便于气力输送；不利方面：煤粉自流以上两个性质都与煤粉水分Mmf含量有关。流动性自燃与爆炸性：与煤的挥发分、煤粉细度、煤粉浓度和温度等有关。煤粉尺寸20~60μm，堆积密度0.4~0.5t/m31、煤粉水分Mmf流动性变差，堵塞煤粉管道，影响供煤；粉仓结块、搭桥；着火难度增大等自燃与爆炸；煤粉自流过高时：过低时：注意（1）合适的煤粉水分因煤种而定，易燃煤，控制高些。（2）运行中，合适的煤粉水分通过监控磨煤机出口气粉混合物温度来控制。（二）煤粉品质指标（三个）2、煤粉细度R90（1）定义将一定数量的煤粉试样放在筛子上筛分，若标准筛孔边长为x(m)，试验煤粉经筛分后，通过筛子的煤粉质量为b，留在筛子上的煤粉质量为a，则该煤粉的细度Rx定义为：%100xbaaRRx越大，表明煤粉越粗煤粉越细，燃烧损失q2越小，送风量也可适当小些，但磨煤能耗qn和金属磨耗qm越大。反之，则相反。X为筛孔尺寸，电厂中常用R90和R200来表示煤粉细度。（2）煤粉经济细度定义：q2、q4、qm、qn之和为最小值时所对应的煤粉细度。数值确定：由燃烧调整实验确定(%)8.04dafjj90nVR经验公式：高挥发分易燃煤，磨粗些，即R90大些，难燃煤，磨细些3、煤粉的均匀性n煤粉均匀性是指煤粉颗粒大小的均匀程度。煤粉越均匀，燃烧损失越小，磨煤消耗也越小用全筛分得到的曲线Rx=f（x）称为煤粉颗粒组成曲线，也称粒度分布特性。)xexp(100nxbRn与煤粉均匀性之间有何关系呢？90200lg100lnlg100lnlg90200RRn6090lg100lnlg100lnlg6090RRn若有两种煤粉，R90相同，但R60和R200不同，n值也不同，一个大些，一个小些，哪种煤粉更均匀些呢？n大的煤粉，则R200小，R60大，意味着煤粉过粗和过细的粉量都少，多数煤粉在中间尺寸，所以较均匀。分析：结论：n越大，煤粉越均匀，品质越好。（一）煤的可磨性系数在风干状态下，将同一质量的标准煤和试验煤由相同的初始粒度磨碎到相同的煤粉细度时所消耗的能量之比，用符号Kkm表示，即sbkmEEKK值越大，表明煤越易磨。2、表示方法(1)前苏联全苏热工研究所的ВТИ法：Kkm在0.8~2.0之间，大于1.5，属易磨煤。小于1.2，难磨煤，1、定义二、煤的可磨性系数（2）哈德格罗夫法用哈氏可磨指数HGI表示方法：将经过空气干燥、粒度为0.63~1.25mm的煤样50g，放入哈氏可磨性试验仪施加在钢球上的总作用力为284N，驱动电动机进行研磨，旋转60转。将磨制好的煤粉用孔径为0.71mm的筛子在震筛机上筛分，并称量筛上与筛下的煤粉量。G93.613HGI以上两种表示方法可换算。61.0)HGI(0034.025.1kmK3、测定意义运行中：估算磨煤机的磨煤出力；设计中：磨煤机选型的依据。按煤的冲刷磨损指数大小划分为Ke1.0、Ke=1～1.9、Ke＝2～3.5、Ke＝3.5～5和Ke5五级，对应的磨损性为轻微、不强、较强、很强和极强五级。（二）煤的磨损指数试验时将纯铁试片放在高速喷射的煤粒流中接受冲击磨损，测定煤粒从初始状态被研磨至R90＝25%的时间(min)及试片的磨损量E(mg)，计算煤的冲刷磨损指数Ke的公式为AEKe思考题1、什么是煤的堆积密度？它的测量原理是什么？p1142、简述煤粉爆炸应具备的基本条件？p1153、煤粉水分过高、过低有何不良影响，如何控制？p1404、煤粉为什么有爆炸的可能性？它的爆炸性与那些因素有关？任务2：熟悉制粉设备—磨煤机磨煤机任务：磨煤、干燥磨煤原理：挤压、撞击、研磨磨煤机分类：低速磨煤机：16~20r/min，单进单出、双进双出型中速磨煤机：50~300r/min，平盘式、中速环球式、碗式、MPS磨高速磨煤机：500~1500r/min，风扇磨、锤击磨一、筒式钢球磨煤机（一）单进单出钢球磨煤机1、结构及工作原理直径为2～4m，长为3～10m的圆筒，筒内装有大量直径为25～60mm的钢球。筒身经电动机及减速装置传动以低速旋转，在离心力和摩擦力的作用下，护甲将钢球及煤提升至一定高度，然后借重力自由下落。煤主要被下落的钢球击碎，同时还受到钢球之间、钢球与护甲之间的挤压、研磨作用。2、影响球磨机工作的因素转速、钢球装载系数、钢球直径、护甲、通风量、载煤量等。磨煤出力：干燥出力：单位时间内，磨煤机能将多少原煤由原有水分干燥到所要求的煤粉水分，此时所能干燥的原煤量。磨煤机消耗一定能量条件下，在保证煤粉细度的条件下，单位时间内能够磨制符合煤粉细度要求的原煤量。影响磨煤出力的因素：（a）nnlj；（b）nnlj；（c）nnljn/nlj=0.74~0.8（1）转速n临界转速nlj：钢球的重量和离心力相等时对应的转速；工作转速n：(2)钢球充满系数mtftfBPE%100gqVG定义：钢球容积占筒体容积的百分比，用表示即：最佳充球系数：制粉单位电耗为最小时对应的充球系数。影响：6.01mCB9.02mCP3.03mmmCBPEtfmfzEEEEEzfEmEtf（3）钢球直径根据煤种及磨煤机工作条件，将直径40,50,60mm的钢球按比例搭配使用，则会有较好的磨煤效果。（4）护甲新护甲，摩擦力大，钢球和护甲间相对滑动小，磨煤出力大。随着运行中护甲的磨损，磨煤出力逐渐下降。检修中要及时更换。)361000(383km903kmnzjtfKRKDVV（5）通风量在一定时，制粉单位电耗最小时所对应的磨煤机通风量。最佳磨煤通风量：VtfEEzfEtfEm风量过小：磨煤出力降低风量过大：磨煤出力基本不变，此时通风能耗增大，致使通风单位电耗Etf增加。风量增大：磨煤出力增大（6）筒内载煤量存煤量较少时：钢球空撞磨损，磨煤出力小载煤量的增加：磨煤出力增大载煤量过大：钢球下落高度变小，钢球间煤层加厚，磨煤出力反而降低最佳载煤量：磨煤出力最大时对应的载煤量。注意：运行中，载煤量多少由磨煤机电流和进出口压差来控制。煤量多，电流大，进出口压差大。2．钢球磨煤机的主要特点优点：缺点：①煤种适应性广，对杂质不敏感；②能在运行中补充钢球，延长检修周期。①设备庞大笨重、金属耗量大，初投资大；②运行电耗、金属磨损都较高，③运行噪音大，磨制的煤粉也不够均匀；④低负荷下运行不经济。（二）双进双出型磨煤机和普通球磨机相比，双进双出球磨机的主要优点是：可靠性高，可用率高；维护方便，维护费用低；能长期保持恒定的容量和要求的煤粉细度；能磨制哈式可磨性系数小于50的煤种或高灰分（40%）的煤种；储粉能力强，有较大的煤粉储备能力，大约相当于磨煤机运行10～15min的出煤量；在较宽的负荷范围内有快速反应能力，其负荷变化率每分钟可以超过20%；低负荷时，由于一次风量减小，相应地风速也减小，带走的只能是更细的煤粉，这有利于燃用低挥发分煤时的稳燃。总之，双进双出球磨机较之一般球磨机有许多无法比拟的特点，在某些情况下比中、高速磨煤机适应性更好，因此它在大容量机组的煤粉制备系统中得到了越来越多的应用。性能特点：二、中速磨煤机型式：平盘式、中速环球式、碗式、MPS磨1、结构及工作原理：驱动装置：电机及减速装置研磨部件：不同型式研磨部件不同干燥分离装置：煤粉分离与分配装置自下而上可分为三部分：图4-10中速平盘磨煤机图4-11碗式中速磨图4-12MPS磨煤机结构图4-13中速球磨机（1）转速（2）通风量（3）风环气流速度（4）碾磨压力（5）燃料性质2、影响中速磨煤机工作的因素3、中速磨煤机的特点优点：结构紧凑、占地面积小、重量轻、投资省、运行噪声小、电耗及金属磨耗较低、磨制出的煤粉均匀性指数较高、特别适宜变负荷运行等。缺点：结构复杂，需严格地定期检修、维护。对煤种有要求，要求水分、灰分不能太高，HGI50，磨损指数Ke3.5，较适合磨制烟煤、贫煤。三、风扇磨型式：风扇磨、锤击磨结构及工作原理：高速磨性能特点：缺点是：叶轮、叶片磨损快，机件磨损后磨煤出力明显下降，煤粉品质恶化，因此维修工作频繁。另外，磨出的煤粉较粗且不够均匀。优点：结构简单，尺寸小，金属耗量少，且制粉系统可省掉排粉风机，磨煤过程中干燥能力强。对煤种要求：磨损指数Ke3.5，水分不限。适合于磨制高水分的烟煤、褐煤思考题1、简述磨煤通风量和干燥通风量的作用？两者如何协调？协调原则：首先满足磨煤通风量的需要，以保证煤粉细度及磨煤机出力；其次，为保证干燥任务的完成，可通过调节干燥剂温度来实现。2、简述中速磨煤机的工作原理种类低速磨煤机中速磨煤机高速磨煤机性能特点1.体积和重量大2.运行噪音大3.运行能耗大，低负荷、变负荷运行不经济4.运行可靠性高1.重量轻2.占地小3.投资省4.耗电低，运行经济性高5.运行噪音小1.结构简单；2.制粉系统可简化3.磨损严重,适用煤种能磨各种煤，特别适用于较硬并要求磨得较细的煤不易磨高水分和较硬的煤，HGI≥50适合磨高水分、高挥发分煤，HGI70三种磨煤机比较系统配低速筒式钢球磨煤机任务3：识读制粉系统图作用：完成煤粉的磨制、干燥、输送型式：直吹式：磨好的煤粉直接输送入炉内燃烧，中间储仓式：磨好的煤粉先送入煤粉仓储存，后根据锅炉负荷需要由给粉机调节给粉量。定义：制粉系统是指将原煤磨制成粉，然后送入锅炉炉膛进行悬浮燃烧所需设备和相关连接管道的组合Bm=B，系统不宜配低速磨（单进单出型），常配中速磨、高速磨、双进双出低速磨一、直吹式制粉系统1.中速磨直吹式制粉系统负压直吹式：排粉风机装于磨煤机之后，（a）图正压直吹式：排粉风机装于磨煤机之前，（b）图负压直吹式正压直吹式排粉风机没有磨损；没有冷空气漏入系统，锅炉运行经济性提高；密封性要求高，否则漏粉排粉风机磨损严重；因大量冷风漏入系统，锅炉效率降低；环境干净负压系统特点：正压系统特点：正压直吹式系统（带冷一次风机）（1）输送的是干净的空气，工作条件好，结构简单，体积小，造价低；冷空气比容小，风机容量小，电耗低。（2）冷一次风机压头高，可兼作磨煤机的密封风机（3）作为干燥剂的热风温度不受一次风机限制，可提高干燥剂的温度，适合磨制较高水分煤。（4）一次风是一个独立系统。锅炉负荷变化时对一次风温度影响很小。冷一次风机系统优点：（1）直吹式制粉系统直接影响锅炉运行。（2）中速磨煤机一次风管的煤粉流量均匀性较差，而且在运行中没有调节煤粉流量的手段。（3）通过调节给煤机的给煤量来适应锅炉负荷的变化，时滞较长。（4）中速磨煤机对煤种的适应性较差。（5）低负荷运行时风煤比增加，影响煤粉的着火燃烧。中速磨直吹式制粉系统也存在若干问题：2．高速磨直吹式系统单介质干燥直吹式制粉系统：热风做干燥剂二介质干燥直吹式制粉系统：热风+高温炉烟三介质干燥直吹式制粉系统：热风+高温炉烟+低温炉烟风扇磨煤机制粉系统分别采用适用于高水分褐煤适用于烟煤、水分不高褐煤单介质二介质①降低干燥剂氧浓度，防爆炸；②降低燃烧区温度，燃烧低灰熔点褐煤时防止结渣、减少NOx生成；③煤中水分变化，干燥剂温度可调适宜高水分褐煤。优点：三介质干燥系统：3.双进双出钢球磨煤机正压直吹式系统图4-19双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统1－给煤机；2－混料箱；3－双进双出钢球磨煤机；4－粗粉分离器；5－风量测定装置；6－一次风机；7－二次风机；8－空气预热