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1、第三章 煤粉制备及系统,煤粉的性质 磨煤机 制粉系统,煤粉的性质,煤粉性质在很多方面都不同于原煤:煤粉的流动性:粒径小,多数为2060m,比表面积大,可吸附大量空气,流动性好,易泄漏。水分含量高会导致流动性下降,结块、堵塞、出力下降。自燃与爆炸性:堆积在死角,缓慢氧化,温度上升导致自燃。气粉混合物遇火花易爆炸。影响因素有挥发分含量、煤粉浓度、煤粉颗粒尺寸、灰分含量、氧浓度、环境温度等。,3.煤粉的细度和均匀性煤粉细度:是指一定质量的煤粉通过筛孔尺寸为xm的标准筛进行筛分时,筛子上剩余量占筛分煤粉总量的百分比。它是煤粉重要特性之一,表示煤粉组成颗粒的粗细程度。Rx越小或Dx越大,则煤粉越细。电厂
2、常用的是R90和R200。,煤粉颗粒分布特性符合破碎公式:b反映煤粉细度,b越大,煤粉越细;n反映煤粉均匀性,n越大,煤粉越均匀。,煤粉的经济细度,使得锅炉机械不完全燃烧热损失q4和制粉能耗Em的总和最小的煤粉细度即经济细度。Vdaf和Kgr小的煤,既难磨又难烧,需要磨细;Vdaf大,煤粉易着火燃尽,可磨粗些。n大,煤粉均匀,煤粉平均粒度可以大些。炉膛燃烧强度大,可磨粗些。,补充:煤粉细度对锅炉运行的影响:锅炉大多燃用贫煤和无烟煤,采用四角切圆燃烧,当煤粉颗粒较大时,煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火,使火焰中心上移,难以实现完全燃烧,加之有时后期混合较差,从而导致飞灰含碳量增加。火焰中心上移也
3、导致炉膛出口烟温升高,烟温偏差增大,易出现爆管现象。煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流,大颗粒炭粒甩向炉膛的四壁,靠近水冷壁,使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛,发生高温腐蚀的几率剧增。,4.煤的可磨性系数:表征煤被粉碎和研磨成一定细度的煤粉的难易程度。(越大越好磨)哈氏可磨性指数HGI(国标)方法:煤样 试验仪 磨制 筛分 计算HGI=13.6+6.93D74我国动力用煤一般HGI=25129。HGI80属易磨煤。HGI一般用于中速磨煤机的性能计算。,全苏热工研究所方法Kgr:定义:自然干燥后的标准煤与试验煤,取单位质量,从相同粒径磨到相同细度,所消耗能量之比。或在相同磨煤能耗的条件下,磨好
4、的标准煤和试验煤的细度之比。我国动力用煤一般Kgr1.5属易磨煤。Kgr一般用于球磨机的性能计算。换算:,5.煤的磨损指数:表征某煤种对磨煤机研磨部件的金属表面磨损的轻重程度。磨损指数大小直接关系到工作部件的寿命,已成为磨煤机选型的一个依据。研磨式磨损指数AI和冲刷式磨损指数Ke。,煤磨损特性的分类,磨煤机,作用:作为制粉系统的主要设备,其作用是将煤块破碎并磨制成煤粉,并对煤粉进行干燥。煤粉在磨制过程中受到撞击、挤压和研磨三种力作用。磨煤机的出力:磨煤出力Bm:指单位时间内磨制出的一定细度的煤粉量。干燥出力Bg:指单位时间内将原煤从最初的收到基水分Mar干燥到煤粉水分Mpc的原煤量。,煤粉水分
5、Mpc:经磨制、干燥后的煤粉的水分。一般与煤种、煤的全水分、制粉系统的工作温度有关。Mpc过高,煤粉输送困难,推迟着火燃烧。Mpc过低,易引起煤粉的自燃和爆炸。一般,Mpc=(0.51.0)Mad分类:按磨煤部件的转速低速磨煤机:1525r/min,如筒式钢球磨煤机。中速磨煤机:25100r/min,如碗式磨煤机、轮式磨煤机、E型磨等。高速磨煤机:4251000r/min,如风扇磨煤机等。,低速磨煤机:以球磨机为代表,球磨机分成单进单出和双进双出两种。(1)单进单出球磨机:工作过程:电动机带动圆筒低速转动,燃料和干燥剂(热空气)从一端进入圆筒,在圆筒内煤被干燥、撞碎并研磨成粉,之后从另一端出风
6、粉混合物。,结构:大圆筒、25-60 mm钢球、锰钢护甲等。原理:撞击、挤压、研磨;干燥输送同时。风速越大,粉量越多,颗粒越粗。,13-波浪形护甲 14-绝热石棉垫15-筒体 16-隔声毛毡 17-钢板外壳,影响球磨机工作的因素:工作转速n:n过小,导致磨煤出力很低,煤粉磨得过细;n过大,导致破碎功能丧失。钢球与煤开始随筒壁一同旋转时的筒体旋转速度称为临界转速ncr n=(0.74 0.8)ncr,筒体不同转速时钢球的运动状况,nncr,n略小于ncr,nncr,护甲形状:提高护甲的摩擦系数,增加钢球与护甲之间用于提升钢球的摩擦力,可在较小的能量消耗下将钢球提升到一定高度。齿形护甲最佳。护甲磨
7、损,磨煤出力,磨煤电耗。钢球充满系数:钢球容积占筒体容积的份额,用于表征筒体内所装载的钢球量。一般在10%35%范围内。,煤粉越细,电耗;,磨煤能力。最佳充球系数opt:在相同煤粉细度下,单位电耗最小的充球系数。,钢球直径:影响磨煤出力、磨煤电耗、金属磨损。直径,撞击次数和研磨面积,磨煤出力,钢球磨损,撞击力;直径,研磨作用小。一般电厂将3060mm的钢球搭配使用。筒内存煤量:过少:无效碰撞,有效功率,磨煤出力,磨煤电耗,磨损和噪音;过多:撞击和研磨作用,磨煤出力,可能堵塞。通风量Qv:Qv过小:煤集中在进口易堵塞,细粉多,磨煤出力,电能转化为碰撞热能,磨煤电耗;Qv过大:粗粉太多,回粉率,通
8、风电耗。最佳通风量:保证一定磨煤出力和细度的条件下,达到磨煤电耗和通风电耗之和最小的通风量。,单进单出球磨机优缺点:煤种适应性广,可磨磨损指数Ke3.5的煤;金属磨损量大,但可不停机添加钢球,而中速磨煤机需停机更换磨损部件;对煤中的杂质(铁块、木块、石块)不敏感;对煤的干燥能力强,与中速磨相比,可磨高水分煤;结构简单,可靠性高,易于维修;设备庞大,投资高,占地大,煤粉均匀性差,制粉电耗高,金属磨损大,噪音大。,一般在其他磨不能应用的场合才选用,(2)双进双出球磨机:,结构:两个相互对称又彼此独立的磨煤回路。原理:热风和原煤从两端进,在中间对冲后反向流动,煤粉气流混合物仍从两端出。组成:空心圆管
9、,螺旋输煤器,粗粉分离器等。,筒体,双进双出球磨机优点:响应锅炉负荷变化的时间非常短,有利于低挥发分煤的稳燃,其出力不是靠调整给煤机来控制,而是靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度,风量及带出的煤粉流量同时增加,而且煤粉浓度不变。双进双出钢球磨煤机设有微动装置。磨煤机在停机或维修操作时以额定转速的1100转速旋转,可使筒内存煤及时散热防止自燃。故短时间停机时不必将筒内的剩煤排空。双进双出钢球磨煤机保持了球磨机煤种适应性广等所有优点,同时大大缩小了体积,降低了磨煤机的能耗,增强了适应锅炉负荷变化的能力。,2.中速磨煤机:碗式中速磨(辊-碗式RP、HP型)、环式中速磨(辊-环式MPS型、球-环
10、式E型),RP碗式中速磨,结构:从下到上分为四部分,驱动装置、研磨部件、干燥分离空间及设备、气粉混合物分配装置。过程:原煤经落煤管进入相对运动的研磨部件之间,在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉,被甩至四周风环处。热风经风环进入磨煤机,对煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离,不合格的煤粉返回磨煤机重磨,细粉则送出磨外。石块不能被带出,落入杂物箱。,进煤,气粉出口,分离器,热空气进口,研磨部件,中速磨工作的影响因素:转速n:以磨煤效果好,电耗低,研磨部件寿命长为原则。n过大:离心力,煤粉粗,通风阻力和回粉量,磨损。n过小:细粉量增大,不能及时带出,磨煤电耗。通风量:可从最低的不发生煤粉沉积的通
11、风量至最大通风量之间,随磨煤出力进行调节。风环气流速度:过高:煤粉变粗,阻力,通风电耗。过低:煤粉变细,磨煤出力,石子煤排放量研磨压力:压力过小,磨煤出力,煤粉变粗。压力过大使研磨部件磨损加剧。燃料性质:主要靠压、研方式磨煤,煤粉干燥过程不强烈。水分:较高,煤饼;较低,煤粉滑动 磨煤出力。灰分:较大会加剧研磨部件磨损。,中速磨煤机特点:中速磨布置紧凑,投资省,单位电耗小,适宜变负荷运行,并且噪声小。但结构复杂,不宜磨水分太大及太硬的煤种,对原煤中的杂质敏感,不能空磨启动。几种中速磨煤机的比较:RP型磨:浅碗型磨盘,锥形磨辊。电耗低,检修方便,结构紧凑,出力调节范围大,噪音小,适合Ke1.0的煤
12、。MPS磨:磨辊和凹槽都呈圆弧形。电耗介于RP型和E型磨之间。适合Ke2.0的煤。E型磨:上下为磨环,钢球夹在中间。电耗大,部件寿命较长。适合Ke3.5的煤。因此,Ke1.2时优先选RP型磨,1.2Ke2.0时,选MPS型磨。,3.高速磨煤机:,风扇磨煤机简图,结构:叶轮、叶片和蜗壳内的护板是主要磨煤部件。过程:主要依靠撞击和摩擦磨煤。干燥过程强烈。磨煤干燥、粗粉分离和煤粉输送一次完成。特点:结构简单紧凑,金属消耗少,磨损快,更换部件使运行费用增加,检修周期短。适用:Ke35%的褐煤。,制粉系统,概念:干燥、磨制、分离和输送煤粉的设备及管道的合理组合。作用:安全经济的制造和运送锅炉所需的合格煤
13、粉。分类:中间储仓式制粉系统和直吹式制粉系统。匹配磨煤机:中间储仓式制粉系统单进单出球磨机;直吹式制粉系统双进双出球磨机、中速、高速磨。,中间储仓式制粉系统:原理:由磨煤机出来的煤粉空气混合物,经粗粉分离器分离后,合格煤粉再经过细粉分离器,将气粉混合物分离成煤粉和乏气,煤粉储存在煤粉仓中,再根据锅炉负荷,经给粉机从煤仓中取出煤粉,与乏气或热风混合,形成气粉混合物,再送入锅炉去燃烧。适用:适用于单进单出球磨机,可使磨煤机与锅炉之间具有相对的独立性,锅炉在低负荷时,磨煤机仍可保持在高负荷下运行。,分类:乏气送粉系统和热风送粉系统。原煤磨煤机粗粉分离器细粉分离器 细粉煤粉仓给煤机炉膛燃烧 作为一次风
14、乏气送粉系统 作为三次风 热风送粉系统,乏气,乏气送粉系统,热风送粉系统,送入燃烧器的空气是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。按送入的空气作用不同,可将送入的空气分成三种:一次风:携带煤粉送入燃烧器的空气,主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期挥发分燃烧对氧气的需要,一次风数量一般较少。二次风:待煤粉气流着火后再送入的空气,主要作用是补充煤粉继续燃烧所需要的空气,并起着组织炉内气流扰动和混合的作用。三次风:当制粉系统采用中储式热风送粉,将磨煤乏气通过单独的喷口送入炉膛燃烧。,乏气送粉系统:由乏气输送煤粉的系统,一次风:乏气+煤粉;二次风:热空气适用:输送挥发分高的煤种,热风送粉系统:由热空气
15、输送煤粉的系统,一次风:热空气+煤粉;二次风:热空气;三次风:乏气适用:输送无烟煤、贫煤,一次风温度提高,有利于着火。,再循环风:温度比乏气还低,既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度,又能增加磨煤通风量,并能兼顾燃烧所需空气量的要求,从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量。比如:燃用挥发分高而水分不大的烟煤,要求磨煤通风量大,但干燥风量小或干燥剂温度低,出现三者风量的矛盾,运用再循环风可协调三者。漏风:煤粉的输送是在排粉风机的抽吸作用下实现的,因此中储式系统为负压系统,系统漏风量很大。漏风会导致排烟温度上升。冷风:通常用来调节介质温度。与漏风一样,也导致排烟温度上升。,中间储仓式送粉系统的特点:
16、(1)煤种适应性广:基本能磨制任何煤种,煤粉较细,并且细度稳定。(2)可靠性高:煤粉仓间的相互输送,提高了机组运行的可靠性。采用单进单出球磨机,磨煤部件维护也简单。(3)响应负荷变化好:用给粉机对给粉量进行调节,反应速度快,负荷跟随性好。(4)最经济出力下运行:磨煤机和锅炉之间具有相对独立性,磨煤机可一直保持在高负荷下运行。(5)系统复杂:系统增加了煤粉仓、细粉分离器、排粉机、给粉机等设备及相应管路,系统复杂。(6)投资运行费用高:建设投资大,制粉电耗高,漏风大,造成锅炉效率降低。,2.直吹式制粉系统:原理:原煤在磨煤机中磨成煤粉后,直接将气粉混合物送入锅炉去燃烧,即“现磨、现吹、现烧”。因此
17、制粉量必须等于锅炉的燃料消耗量,即制粉量要随锅炉负荷改变。锅炉的正常运行完全依赖于制粉系统的可靠性程度。适用:适用于双进双出球磨机、中速磨、风扇磨等。分类:根据排粉风机的位置不同分为负压系统和正压系统。正压系统再根据一次风机的位置不同分为:正压热一次风机系统和正压冷一次风机系统。,直吹式负压系统,特点:排粉风机装在磨煤机出口,整个系统在负压下运行。全部煤粉通过排粉风机,磨损严重,电耗大,效率低,可靠性差。漏风量大,q2增大,锅炉效率降低。密封性好,煤粉不会向外泄漏,对环境污染小。目前已较少使用。,4-磨煤机;6-一次风箱;10-送风机;12-空预器;15-排粉风机;16-二次风箱,直吹式正压热
18、一次风系统,4-磨煤机;6-一次风箱;10-送风机;11-热一次风机;19-密封风机,特点:一次风机布置在磨煤机之前,系统在正压下运行。无冷空气漏入,有利于保证干燥出力,q2下降,锅炉效率提高。通过一次风机的为热空气,不含煤粉,磨损小。但热风容积大,一次风机电耗高,可能发生高温侵蚀,可靠性低。需设密封风机,防止煤粉外漏。,直吹式正压冷一次风系统,4-磨煤机;6-一次风箱;10-一次风机;10-二次风机,特点:风机处于空预器前,输送干净冷空气,空气温度低、比容小,风机体积小,电耗低,可靠性高。高压冷一次风机可替代密封风机,简化系统。配置三分仓回转式空预器,一二次风各自由单独风机输送。负荷变化对一
19、次风影响不大。一次风量改变对排烟温度影响不大。热风温度不受一次风机的限制,可磨高水分煤种。,风扇磨直吹式制粉系统,单介质干燥,二介质干燥,单介质干燥:热风。适用于烟煤、水分不高的褐煤。二介质干燥:热风+高温炉烟。适用于高水分褐煤。,4-下行干燥管;5-磨煤机;6-煤粉分离器;7-燃烧器;8-二次风箱;9-空预器;10-送风机;12-抽烟口,采用二介质干燥的优点:提高了制粉系统的干燥能力,可燃用水分高煤种。由于烟气中惰性气体的混入,降低了干燥剂的氧浓度,有利于防止高挥发分褐煤煤粉发生爆炸。,3.中间储仓式与直吹式制粉系统的比较:直吹式系统:系统简单、设备部件少,管路短、阻力小,初投资和系统的建筑
20、尺寸小,输粉电耗较小;但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行,锅炉机组的可靠性相对低些。中储式系统:设有煤粉仓,磨煤机可一直维持在经济工况下运行,磨煤机的工作对锅炉影响较小,系统的可靠性高;但系统复杂、设备部件多,初投资及运行费用高;负压较大,漏风大,q2增大,影响锅炉效率。锅炉负荷变动时:中储式系统:利用给粉机调节煤粉量,既方便又灵敏;直吹式系统:从改变给煤量开始,经过整个系统才能改变煤粉量,惰性较大。,4.磨煤机及制粉系统的选型:选型依据主要是煤的特性,特别是煤的挥发分Vdaf、着火温度、水分Mar、灰分Ad、磨损指数Ke、煤粉细度R90等,同时还要考虑运行的可靠性、初投资、运行费用,及锅炉容量、负荷性质。必要时还得进行技术经济比较。(见P55表2-3),Thank you!,