控制煤粉细度 提高机组经济性

控制煤粉细度 提高机组经济性

刘海峰，毛卫华，武晓

(九江发电厂 江西 九江 332000)

摘 要 九江发电厂三期工程2×350MW 机组自2004年下半年以来，煤粉细度开始逐渐升高，给生产带来了诸多问题，文中分别对影响煤粉磨制的各个因素进行分析，从中找出煤粉细度超标的原因并制定出降低煤粉细度的措施。

关键词：双进双出磨煤机；煤粉细度；原因；措施

Abstract: Since the next half year of 2004,coal fineness of JiuJiang stage three project 2×350MW units gradually began increasing,This brought a lot of problem to production, This paper individually analyzes different factors that influences coal dust milling,finds the reason causing coal fineness overproof and works out measures to reduce coal fineness.

Key Words: duel in and dual out coal mill;coal fineness;reason;measure _________________________________

0 引言

九江电厂三期工程2×350MW 机组5号炉于2002年12月投产，6号炉于2003年6月投产。每台锅炉配套安装4台FWEC 生产的D-11-D 型双进双出钢球式磨煤机。每台磨煤机配置两台全密封称重式给煤机，磨制后的煤粉从磨煤机的两端经分离器分离后，合格的煤粉又通过6条一次风管道进入6只燃烧器。D-11-D 型双进双出钢球式磨煤机技术性能、参数如表1所示。

投产初期，磨煤机运行情况良好，煤粉细度通常在5%以下，但自2004年下半年以来，煤粉细度开始逐渐升高（见图1），最高时煤粉R 90达35%以上；此外，

煤粉细度超标次数的比例也呈上升趋势，最高达31%。煤粉细度的严重超标给生产带来了诸多问题，如煤粉着火困难，火焰燃烧的不稳定，煤粉的难以燃尽导致飞灰含碳偏高，负荷带不起来，制粉设备、受热面磨损严重等等。因此，控制煤粉细度已是迫在眉睫的事情。

煤粉是由原煤在磨煤机内经钢球以及钢瓦（衬板）的撞、砸、压、磨等各种作用磨制，此过程中，热的一次风进入磨煤机对煤进行干燥，并且把磨制的煤粉带走，经过磨煤机两端的分离器的分离，较粗的煤粉回到磨煤机继续磨制，较细的煤粉被送入炉膛燃烧。下面我们就分别对影响煤粉磨制的各个因素进行分析，从中找出九江电厂三期5、6号煤粉细度超标的原因并制定出控制煤粉细度的措施。 表1 D-11-D型磨煤机设计参数

技术性能 参数

大罐转速/r·min 16.7

煤粉细度/R90 15

磨出口风粉温度/℃ 93 额定电压/kv 6

额定电流/A 159 -1

表2 磨煤机筛球情况

名称 直径 数量 重量 变形

/mm /% /% 情况

大号球 ≥40 约40 ≥90 少许

中号球 25-40 2-3 3-4 多数

小号球 15-25 1-2 1 几乎全部

废球 ≤15 约50 5-7 全部

1钢球

1.1 钢球的质量

钢球是磨煤的主要工具，它的质量，尤其是硬度直接影响着煤粉的细度。钢球的质量包括钢球的形状、硬度、韧性、表面平整度等。合格的钢球应具备平整的表面，最大与最小直径偏差不大于2.0mm ，表面硬度为HRC58～HRC64(设计值) ，内部不低于HRC58，内外硬度应均匀，使用过程中不应出现破裂、变形、砸扁等情况。九江电厂三期5、6号炉自投产后日常加球改用自制生产的钢球，其表面平整度及形状基本符合要求，但从5号炉D 磨及6号炉4台磨煤机的筛球情况（见表2）来看，大号钢球有少数变形，说明钢球的表面硬度不够均匀，球越小，变

形的比例越高，小球几乎全都变成方球了，这说明钢球的内外硬度也不均匀，内部硬度明显小于表面硬度。此外，现在每周每台磨大约加球1000～1200kg(设计为每周400kg) ，钢球的磨损很大，说明此种钢球对于现在所磨制的煤来说，其性能是不够的。

1.2 大小钢球的比例

由于进入磨煤机的原煤的尺寸较大（大的可达50mm ），因此需要不同大小的钢球进行逐步的碾磨：大球将原煤击碎，并进行初步的碾磨，然后由中小球进行进一步的磨制，才能将原煤磨成90um 以下的煤粉。故磨煤机中各种大小钢球的比例对煤粉的细度也有很大的影响。FW 公司设计的磨煤机装球的比例为：大号球：中号球：小号球=1：1：1（重量之比），日常加球按大中号球为3：1的比例加球。从九江电厂三期磨煤机筛球的情况来看，其大、中、小球的比例为90：4：1，其中原因除因钢球质量低之外，日常加球方式不合理也是重要原因。从加球记录来看，除加入过少量磨煤机筛球筛出来的质量低下的中号球外，其他所加之球均为大号钢球，从而造成磨煤机内钢球配比极其不合理，大球占绝大部分，在装球量一定的情况下，钢球数量少，钢球撞击的次数大为减少，研磨的效果减弱，导致煤粉细度高，制粉量下降。

1.3 钢球的装载量

磨煤机中钢球装载量越大，钢球的数量就越多，制粉能力就越强。因此钢球的装载量也是对煤粉细度有较大的影响，正常运行中，磨煤机中的钢球量我们无法得知，但在磨煤机出力（一次风流量）不变时，钢球的装载量与磨煤机功率及磨煤机制粉出力分别有如下关系：

P=K1G 0.9 B=K2G 0.6

式中P 为磨煤机功率，B 为磨煤机制粉出力， K 1、K 2为比例常数，G 为钢球装载量。将上式转换一下得：

B=K2×（P/K1）2/3=K3×I 2/3

式中K 3为比例常数，I 为磨煤机电流

我们一般由磨煤机电流来判断磨煤机中的钢球量是否合适。FW 公司设计的初装球量为满载的90%，对应电流为145A 左右，投产初期这样的电流是合适的；但由于煤质及钢球的变化，从近期运行情况来看，需要增加磨煤机的钢球装载量，使磨煤机电流达到150A 左右才能满足部分制粉需要；然而加球管堵塞，减速箱、小牙轮温度高等原因，使得部分磨煤机长时间运行在140A 左右，不能满足制粉需求，磨煤机制粉能力的下降必然导致煤粉细度偏高。

2 原煤

2.1 可磨性及腐蚀性

磨煤机把1kg 不同的煤磨制成相同细度的煤粉，所消耗的能量是不同的。由于煤的机械性能不同，有的煤容易磨碎，有的煤不容易磨碎，为了评价某种煤磨碎的难易，我们用煤的可磨系数来表示，可磨系数越高，煤就越容易磨碎。九江电厂三期5、6号炉设计煤种为晋城无烟煤与长治贫煤的混合煤，其哈式可磨系数（HGI ）为70.5。5、6号炉投产初期，所烧的煤种主要为潞安贫煤与长治贫煤的混煤，与设计煤种很接近；2004年后由于国内煤炭供应紧张，九江电厂5、6号炉所烧的煤多为省外无烟煤及省内的劣质煤，这些煤的哈式可磨性系数（HGI ）通常都在50左右（从使用情况看，省内煤种的可磨性稍好），这也是造成煤粉细度长期偏高的一个主要原因。高质量的无烟煤炭化程度高，灰分含量低（20%左右），且多为一次灰，腐蚀性较低，但5、6号炉所烧的省内劣质煤，其所含

灰分通常高达40%以上，且多为二次灰及三次灰，这些煤种的腐蚀性很高，不仅使制粉金属损耗大为增加，而且也使分离器、分配器、粉管等设备磨损严重，造成分离器分离效果下降。

2.2 水分

当原煤中水分增多时，煤因附着力增大而容易黏结，使得煤磨制的难度加大，制粉出力下降。九江发电厂处于江南地带，一年四季雨水较多，加上厂里对来煤的掺烧，经常有很湿的煤进入磨煤机，这对提高煤粉细度是十分不利的。此外，原煤水分太高容易造成煤仓堵煤，使磨煤机处于单边给煤机运行的不利情况。

2.3 杂物

原煤中主要包括“三大块”以及塑料、破布等，这些杂物对煤粉的磨制并没有直接的影响，但杂物太多会造成给煤机卡死、分离器堵塞等异常情况，从而对煤粉的磨制产生不利影响。

3磨煤机

3.1 分离器及衬板

一次风将磨煤机内的煤粉带走，经过磨煤机两端的分离器分离后，较细的煤粉被送入燃烧器，较粗的煤粉则被送回磨煤机继续磨制。分离器在整个煤粉磨制过程中属于最后一道检验关口，分离器内有调节挡板，投产初期已设定好其位置，正常运行中一般不作调整。从以往的运行经验及国内同类型磨煤机的运行情况来看，分离器存在着磨损、堵塞等异常情况。九江电厂5、6号炉8台磨煤机自投入运行以来没有对分离器进行过检查，但制粉设备的严重磨损以及在分离器调节挡板未调整过的情况下，个别磨煤机煤粉细度变得特别大，间接表明分离器的磨损情况是很严重的，个别的可能已被磨穿，使得分离效果大为下降，煤粉细度超出规定；煤粉变粗又使得磨损加剧，从而形成恶性循环。长时间运行后，原煤中的杂物可能聚集在分离器内，造成分离器的堵塞，使得分离效果下降。此外，由于现用煤质与设计煤质相差甚远，分离器的分离效果有可能不是最佳，造成粗粉含量上升。

磨内衬板为波形设计，其设计使用寿命为5～7年。衬板的形状影响到钢球被提升的高度及钢球与衬板之间对燃煤磨制的能力，虽然九江发电厂 5、6号炉投产时间不长，但现在所烧煤种的腐蚀性比设计煤种大，因此衬板的磨损可能比预期的严重。

3.2 出力

2005年4月14日，我们利用零班低负荷的机会对5炉B 、C 、D 磨进行了煤粉细度与出力的关系的试验，试验条件见表3，试验结果表明煤粉细度与磨煤机出力成指数关系（见图2）。究其原因，当磨煤机出力加大后，磨内一次风流量增加，一次风带走的煤粉增加，为了维持磨内煤位，给煤量必然加大，在煤位一定的情况下，燃煤在磨内停留的时间缩短，即煤被磨制的时间缩短，煤粉变粗，加上由于出力加大后一次风携带粗粉能力增加，最终导致磨煤机出口煤粉细度升高。九江发电厂2004年开始进行煤质的掺烧，所掺烧的煤质自2004年下半年以来越来越差（一般低位发热量在12000～16000kJ/kg，最低时只有6000～8000kJ/kg），且掺烧的比例较高（低时3：1，高时优劣1：3，有时4台磨全为劣质煤），负荷经常带不起来，使得磨煤机长期处于满出力运行，煤粉细度居高不下也就不足为怪。从此图中我们还可以看出：在煤质差不多时，钢球装载量少的磨（C 、D 磨比较），其制粉能力差，煤粉细度受磨煤机出力的影响也更大；在磨煤机钢球装载量差不多时（B 、D 磨比较），所磨的煤质难磨时，其煤粉细

度收磨煤机出力的影响更大。

表3 煤粉细度与磨内出力关系试验条件

技术指标 B磨 C磨 D磨

电流/A 145 151 144

磨后温度/℃ 95 97 108

煤位/Pa 380 380 380

低位发热量/（KJ ·kg -1） 17085 24430 24828

挥发分/% 9.08 6.29 6.66

3.3 煤位

在磨煤机出力一定的条件下，煤位的高低决定了原煤在磨内被磨制的时间。煤位高，磨内的煤量多，燃煤在磨煤机内停留的时间就长，煤被碾磨的越充分，煤粉就越细；反之，煤位低，煤粉就越粗。但另一方面，煤位升高，钢球被提升后与煤层之间的高度差变小，钢球落下时具备的动能就越小，不但钢球的撞击速度降低，而且钢球落下时撞击在较厚的煤层上，钢球下落时具有的动能一部分消耗在煤层的变形上，所以，磨煤机的制粉能力反而会下降，煤粉变得更粗。因此，存在一个最佳的煤位。由于对不同的煤质来说，各种因素对煤质被碾磨的影响是各不相同的，因此，对不同的煤质、不同的运行条件，最佳的煤位是不同的。对5号炉B 、C 、D 磨进行相关试验，试验情况如表4，从图3中可以看出，对于较难磨制的煤种，磨煤机内的最佳煤位要比易磨煤种要高一些（B 磨与C 、D 磨比

较）；当磨煤机内钢球装载量高，出力大时，其磨制的煤粉细度受煤位（编制时间）的影响更大（C 、D 磨比较）。

表4 煤粉细度与磨内出力关系试验条件

技术指标 B磨 C磨 D磨

出力/（t ·h -1） 55 60 50

电流/A 143 150 148

磨后温度/℃ 110 100 105

低位发热量/（KJ ·kg -1） 15236 23001 22390

挥发分/% 6.42 5.93 6.09

3.4 磨出口风粉混合物的温度

我们知道，燃煤中所含水分太高时将会造成磨煤机制粉困难；但由于种种原因，经常会有很湿的煤进入磨煤机磨制，为了提高制粉效果，也为了使煤粉具有高的流动性，采用热的一次风进入磨煤机对燃煤进行干燥，以提高磨煤机的制粉能力。制粉系统在运行时，连续测量煤粉的含水量非常困难，然而煤粉的含水量却与磨煤机出口的风粉混合物的温度有关，出口温度越高，煤粉的含水量越少，表明干燥效果好，有利于煤粉的磨制；反之，不利于煤粉的磨制。虽然，对于目前九江发电厂三期5、6号炉所燃用的煤种来说，其所含挥发分很低，低于10%，爆炸的可能性很低，但考虑到要保证磨煤机的正常工作，实际运行时，磨煤机的出口风粉混合物的温度也不宜太高。

3.5 特殊运行方式

（1） 单边给煤：九江发电厂三期，由于各种原因造成给煤机不下煤，使得磨煤

机处于单边给煤机运行的情况是比较常见的。此时，为了设备的安全运行，磨煤机的出口风温通常设定的较低，这对煤粉的磨制是不利的，尤其是来

煤较湿时；另外，相比正常运行，此时磨内煤位变得不平衡，使得部分煤粉被磨制的效果下降，将会造成粗煤粉含量的升高。

（2） 少于6只粉咀：运行中由于粉管漏粉以及在开炉通常会出现只有4-5只粉

咀运行的情况，此时，由于粉管数量减少，总的流通面积下降，磨煤机内的一次风速要比正常运行时高，一次风所携带的粗煤粉增多，煤粉细度升高。

综上所述，钢球质量较低、配比不合理以及燃煤煤质很差造成磨煤机的制粉出力下降，而为了带负荷磨煤机经常处于高出力下运行，这是九江发电厂三期5、6号炉煤粉细度偏高的主要原因。

4 降低煤粉细度的具体措施

（1） 更换钢球品种，提高钢球质量，还要购进一定数量高质量的中号球。并非

所有的磨煤机都在长时间的磨制难磨煤种，而且从现在的使用情况看，此种钢球对部分易磨煤种还是比较有效的，因此可以只更换部分磨煤机的钢球，并且所更换钢球的硬度不宜高于衬板的硬度。

（2） 提高磨煤机钢球的装载量，改变现在的加球方式，增加中号球的加球量。

由于5、6号炉所烧煤种多达数十种，无法具体算出钢球的磨损率从而制定出详细的加球计划，但也要消除盲目加球的做法，要根据煤粉细度、煤质变化情况确定磨煤机的钢球装载量以及日常加球的数量及配比。根据目前运行情况，磨煤机电流应控制在150-155A 之间，日常加球时可先以较大的比例加入足够的高质量中号球，煤粉细度下降后再按大中号球3：1的比例加球。

（3） 对现有的煤炭掺烧方案进行进一步优化。在满足负荷要求的前提下，增加

煤质可磨性及煤中水分的考虑，应避免4台磨同时上难磨的煤种，在可能的情况下，尽量减少湿煤入炉。

（4） 杜绝原煤中的“三大块”及其它杂物进入原煤仓。对上煤方式进行调整，

使难磨的煤进入制粉能力强、更换了优质钢球的磨煤机。、

（5） 根据计划负荷制定磨煤机的运方并协调各磨的出力，尽量避免处于过高的

出力下运行，根据目前运行情况，在磨制晋城无烟煤等难磨煤种时，磨煤机出力控制在55t/h以下。

（6） 在安全运行的基础上尽量提高磨后温度（根据运行情况，只要磨煤机运行

正常，磨后温度设定在110℃是安全可行的），适当提高磨内煤位（建议低煤位设定为：难磨煤种430～480Pa 、易磨煤种330～380Pa ）。

（7） 重新调整分离器的调节挡板的位置。由于现在燃用煤种多数为挥发份很低

的劣质煤，为了燃烧的稳定与安全，建议煤粉R 90控制在10%以下，因此有必要通过试验重新调整分离器的调节挡板的位置。

（8） 加强设备运行中的检查及日常的检修、维护工作，提高设备的可用率。定

期对磨煤机进行筛球、检查磨内衬板工作，并对分离器进行彻底的检查。、

（9） 坚持工作之余的学习、培训，提高员工的业务水平，分析制定出降低给煤

机故障率、增强制粉设备防磨能力、降低磨煤机各轴承及小牙轮温度等措施，以提高设备的健康水平。

结束语

九江发电厂三期5、6号炉煤粉细度偏高的情况经过全面细致的分析，采取了积极有效的措施使两台机组8台磨的煤粉细度均控制在合理的范围内，不仅使飞灰含碳有所下降，减少机械不完全燃烧损失，而且保证了燃用劣质煤时的燃烧稳

定性，助燃油量明显降低，大大提高了机组运行的经济性。

参考文献：

（1） 明舫，崔百成，陆其虎，等. 锅炉技术问答1100题（M ）. 北京：中国电力出版社.2001.

（2） 岑可法，周昊，池作和. 大型电站锅炉安全及优化运行技术（M ）. 北京：中国电力出版社.2002.