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1、第二章煤粉制备 刘建忠浙江大学热能工程研究所307室0571 87952884 jzliu 码头或车站 储煤场 输煤桥 煤仓等斗轮机 皮带机等 本章内容提纲 本章内容介绍煤粉的物理和化学特性煤的可磨性和磨损性三种磨煤机的结构 工作原理等直吹式和中间储仓式制粉系统的流程 设备和工作原理制粉系统热力计算 自学 重点掌握煤粉基本特性磨煤机的结构和工作原理直吹式和中间储仓式制粉系统 2 1煤粉的性质 一 煤粉密度及流动性密度 疏松堆积密度0 4 0 5t m3压紧堆积密度0 7t m3原煤 1 1 2t m3流动性 煤粉颗粒小 比表面积大 能吸附大量空气 具有很好的流动性 便于气力输送 但易从缝隙中泄
2、漏 并有 自流 现象 即不受控制地自行流动 原煤 煤粉 二 煤粉自燃和爆炸电厂粉仓 管道一般有防爆门 管道不能积粉 否则会自燃 没有详细严格的浓度范围1 概念自燃 在没有外来火源的情况下 煤粉遇空气后发生缓慢氧化 积蓄热量后温度升高 达到着火点后自行燃烧 CO出现可作为自燃的标志 煤自燃过程示意图 爆炸 煤粉与空气的混合物 在一定的浓度和温度下 遇火源后形成爆燃 使压力突然升高 可达0 2 0 3MPa 爆炸过程是悬浮在空气中的煤粉的强烈燃烧过程 判断煤粉的爆炸性的分类准则是爆炸性指数Kd 2 影响因素 挥发分Vdaf200 m 不会爆炸但会自燃 温度升高 容易自燃和爆炸 浓度 存在危险浓度范
3、围 烟煤 0 25 3kg 煤粉 kg 空气 温度 70 130 遇点火源就会爆炸 水分太低易引起自燃和爆炸 Mmf Mad 不易爆炸 干燥剂或煤粉气流 含氧 15 不易爆炸 引起煤粉空气混和物爆炸的浓度范围 三 煤粉细度煤粉形状不规则 尺寸 500 m 大部分20 60 m煤粉细度指在一定的振动强度和筛分时间下 一定质量的煤粉通过一定尺寸的筛孔进行筛分时 筛上剩余量占煤粉总量的百分比 用Rx表示 x表示孔径 m Rx 100a a b a 筛孔上剩余的煤粉质量 g b 通过筛孔的煤粉质量 g烟煤和无烟煤常用R90与R200同时表示煤粉细度和均匀度 褐煤用R200与R500 最大粒子可达100
4、0 1500 m R90越大 煤粉越粗无烟煤 5 10 烟煤 10 25 褐煤 30 40 以上煤粉颗粒尺寸是指它能通过最小筛孔的尺寸 并称之为煤粉粒子的直径 四 颗粒组成特性宽筛分煤粉颗粒组成特性曲线 粒度分布特性 Rx f x 煤颗粒分布特性 破碎公式 Rosin RammlerEq R200一定 n 则R90 即小于90 m较少 说明90 m和200 m之间的煤粉颗粒较集中 较多 粒度分布均匀 n 过细 90 m以下 和过粗 200 m以上 较多 粒度分布不均匀R90一定 n 则R200 即大于200 m较少 同样道理 粒度分布均匀 故n表示煤粉均匀性指数 均匀性指数n一定 b 则R90
5、 表明煤粉越细 反之亦然 故b表示煤粉粗细的系数 对规定的磨煤设备 在x 60 200 m范围内 n b可认为是常数 200 m筛 90 m筛 90 m 200 m 90 m RosinRammler分布 n越大 越向平均粒径处收缩 中心峰越高 细颗粒与粗颗粒数量减少 煤粉越均匀 见书本公式2 6 五 经济煤粉细度煤粉细度与燃烧不完全损失q4 磨煤电耗Ezf和金属损耗Ems有关q4 Ezf Ems 最小q4 固体不完全燃烧损失 Ezf 磨制1吨煤所消耗的电能 Ems 磨制1吨煤时因磨损而消耗的金属量经济煤粉细度由实验确定影响煤粉经济细度的因素 挥发分高 煤粉可以粗些 均匀性指数大 煤粉可以粗些
6、 炉膛燃烧强度大 煤粉可以粗些 最佳煤粉细度推荐值 根据运行经验 经济煤粉细度R90 4 0 5nVdaf 实际结果 无烟煤 贫煤和烟煤R90 0 5nVdaf 2 2煤的可磨性与磨损性 一 煤的可磨性系数掌握三点 什么叫可磨性 可磨性系数的二种表示方法1 定义 煤是否易于破碎磨细的特性可磨性系数是制粉系统 磨煤机和系统 选择的重要依据 煤粉磨制过程需要消耗能量 不同煤磨制成相同细度的煤所消耗的能量不等 可见煤磨制的难易程度有差异 所消耗的能量与新产生的表面积成正比 E EA A2 A1 EAA22 可磨性系数表示方法一 指在风干状况下 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
7、粉细度时所消耗的能量之比 前苏联提出 磨煤机特性系数 球磨机p 1 5 3 可磨性系数表示方法二 哈氏可磨性指数方法 空气干燥 0 63 1 25mm 50g 284N 60转 0 75mm 0 71mm 筛子计算 HGI 13 6 93D75范围 我国动力煤HGI 25 129 大于80易磨煤 小于60难磨煤 60 80中等可磨煤 关系 Kkm 0 0034 HGI 1 25 0 61 哈氏可磨性试验仪 二 煤的磨损指数1 含义 表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度 2 国际上 常用旋转磨损试验仪 根据试片被磨损的质量 计算磨损系数方法 空气干燥 2kg 6 7mm 1500r min
8、 12000转计算 3 我国 煤的冲刷磨损指数试验方法 方法 磨至R90 25 所需时间及磨损量 和标准煤比计算 Ke E A 煤的磨损性分类 2 3磨煤机 一 磨煤的基本原理磨煤机是制粉系统的主要设备 依靠击碎 压碎和研碎等原理磨制煤粉 二 磨煤机分类与作用 按工作转速分三种 低速磨煤机 转速15 25r min 如钢球磨煤机 它主要以撞击 挤压 研磨原理将煤磨成粉 中速磨煤机 转速25 100r min 如平盘磨 RP 环球磨 E磨 碗式磨 MPS磨 中速磨主要以碾压原理将煤磨成粉 高速磨煤机 转速425 1500r min 如风扇磨 锤击磨 主要以撞击原理将煤磨成粉 作用 磨煤 完成过程
9、干燥 三 筒式钢球磨煤机1 单进单出钢球磨煤机结构 卧式圆筒形 钢球 波纹板原理 主要是撞击 挤压和研磨材料 耐磨 隔音 传动机构通过齿轮带动筒体转动 筒体的工作转速为15 25r min 筒体内的护甲带动钢球运动 钢球在筒体内运动与护甲共同研磨原煤 主要参数 临界转速nlj nzj 0 74 0 8nlj 0 75nlj 单个球最佳转速 钢球充满系数 电耗 一般0 2 0 3 挤压研磨 摩擦研磨 撞击粉碎 钢球直径 磨煤电耗与金属磨耗总费用最小原则确定 30 60mm搭配最合适通风量 主要与煤粉粗细有关 存在最佳通风量 书公式2 17筒内存煤量 通过运行确定磨煤出力与载煤量的对应关系优点 煤
10、种适应性强 可磨硬煤 高水分煤 相对中速磨 对煤中杂物不敏感 对石头 金属 磨煤最细 对无烟煤适合 结构简单 运行可靠性高 事故率小 可用率高 维护方便 维修费用低 缺点 设备大 噪音大 磨损大 占地面积大 投资高 电耗高 不宜在低负荷运行 2 双进双出钢球磨 双进双出钢球磨是在单进单出钢球磨的基础上发展起来的 两侧同时进出煤和煤粉 结构特点是 1 双进双出 2 设计有钢球添加装置 3 配煤粉分离器 直吹式 4 磨煤机重要性提高 运行方面特点 1 微转装置 停机或检修时微转 剩煤不必清空 2 旁路风 干燥预热原煤 在低负荷时 确保输粉管道和煤粉分离器内始终保持最佳风速 3 可单侧使用 低负荷能
11、力强 4 磨煤机出力受锅炉负荷影响 5 调节一次风量适应锅炉负荷变化 风粉比不变 风量变化 出粉量也同时变化 负荷调节能力强 每15秒可使锅炉负荷变化5 四 中速磨1 基本工作原理二组碾磨部件相对运动 产生挤压或碾磨作用 使煤被磨制成粉 干燥剂由下进入 携带煤粉向上进入粗粉分离器进行分离 粗粉落回碾磨区重磨 主轴垂直布置 立式磨煤机2 基本种类 按两种磨煤部件的形状分 辊盘式 圆锥台磨辊 平磨盘 又称平盘磨辊碗式 圆锥台磨辊 磨碗 又称 磨或 磨球环式 大直径钢球 上下磨环 又称 型磨辊环式 轮胎形磨辊 下磨环 又称 磨或轮胎磨 辊盘式 中速平盘磨 辊碗式 中速碗式磨 RP或HP磨 辊环式 中
12、速轮胎磨 MPS磨 球环式 中速球式磨 E型磨 电耗 RP型磨 MPS型磨 E型磨耐磨损性 RP型磨 MPS型磨 E型磨8000h比较 E型磨适用Ke 3 5 MPS型磨适用Ke 2 0 RP型磨适用Ke 1 0中速磨存在问题 1 对杂质敏感 工作条件要求苛刻 2 结构复杂 运行和维修技术要求高 3 不能磨制磨损指数高的煤种 4 要求水分低 外在水分 15 5 储粉能力小 响应时间长 中速磨优点 1 启动迅速 调节灵活 2 磨煤电耗低 6 9kWh t 3 结构紧凑 占地少 磨煤机与粗分装在一体 4 钢耗少 噪音低 5 金属磨损量小 6 转速高 碾磨效果高 效率高 五 风扇磨利用高速旋转的风扇
13、式冲击叶轮将煤磨成煤粉的高速磨煤机 1 基本工作原理 撞击用高速运动部件击碎煤 使煤高速撞击金属部件 2 基本类型风扇磨 竖井磨 锤击磨3 结构与工作过程类似风机4 特点既能磨煤 又能鼓风干燥条件好 可磨高水分煤 Mar大于30 磨损严重 要求煤的磨损性小出粉较粗 不易用于低挥发分煤结构简单 制造方便 设备紧凑 耗钢少 运行电耗低 锤击磨 六 磨煤机的选择 原则 燃料性质 细度要求 运行可靠性 金属消耗量 运行费用和投资成本 2 4制粉系统 在电厂中 以磨煤机为核心的把原煤制成合格煤粉的系统 称为制粉系统 煤粉数量 磨煤出力 单位时间磨制的原煤量 煤粉质量 煤粉细度 煤粉水分 煤粉均匀性干燥剂
14、 进入制粉系统干燥原煤的介质 热风 温风 冷风 烟气及再循环乏气 乏气 干燥煤以后的介质 温度低 含水蒸汽 对燃烧不利 制粉系统是燃煤机组的重要辅助系统 它的作用是磨制合格的煤粉 以保证锅炉燃烧的需要 它的运行好坏 将直接影响到锅炉的安全性和经济性 制粉系统有直吹式和中间储仓式两种 中储式制粉系统组成及流程 空预器 排粉风机 整个系统处于负压 直吹式制粉系统组成及流程 磨煤机 送风机 空预器 锅炉 静电除尘器 一次风 二次风 烟气 烟囱 引风机 原煤仓 风粉 负压系统 正压热一次风机系统 正压冷一次风机系统 直吹式 煤经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧 任何时候Bm B 中速磨 风扇磨 双进双
15、出 排粉风机 空预器 直吹式与储仓式制粉系统的比较 直吹式制粉系统系统简单 布置紧凑 钢材消耗少 占地小 初投资少 输粉管道短 运行电耗较小 制粉系统故障直接影响锅炉运行 锅炉负荷变化大时影响制粉系统运行的经济性 对锅炉负荷的响应慢 储仓式制粉系统系统复杂 钢材消耗大 占地大 初投资多 输粉管道长 运行电耗较大 制粉系统故障对锅炉影响较小 磨煤机负荷不受锅炉影响 对锅炉负荷的响应快 煤种适应性较广 可采用热风送粉 保证低挥发分煤的燃烧 负压系统 全部煤粉通过排粉机磨损严重运行电耗高系统处于负压卫生向里漏风 正压系统 只有空气通过排粉机无磨损高温下工作 热一次风 系统处于正压向外冒粉高压密封 直吹式正压和负压比较 各种制粉系统性能综合比较 制粉系统类型选择 选择制粉系统的顺序 煤种磨煤机 及负荷 制粉系统当燃用无烟煤 贫煤时 选低速筒式钢球磨热风送粉的储仓式制粉系统 当燃用挥发分较高及较硬的煤时 选低速筒式钢球磨乏气送粉的储仓式制粉系统 对于中速磨煤机 应先选用直吹式制粉系统 当有适当理由时可选用储仓式制粉系统 对于风扇式磨煤机 选直吹式制粉系统 制粉系统的辅助设备 圆盘给煤机 粗粉分离器 细粉分离器 叶轮给粉机 自锁器 5 5制粉系统防爆
