正压直吹制粉系统

正压直吹制粉系统 制粉系统选择 前面，我们讲了电厂燃料和锅炉主机的主要，大家对本工程锅炉设备有了一个初步的了解。下来，我再把制粉系统和烟风系统的情况，做一个详细的介绍。 我们先讲制粉系统的选择。国家对电厂建设中制粉系统形式，要求的很具体，有一套专门的计算。但最主要的，还是要求设计中对制粉系统形式的选择，必须依据工程燃料特点并结合高效、低耗的要求，减少日常维护及检修工作量的原则最终选择、确定。所以，我们还是将煤质资料再次的看一遍。 1、​ 煤质资料 1 本工程设计及校核煤质 检测项目 符号 单位 设计煤种 校核煤种 全水分 Mt % 14.3 14.2 空气干燥基水分 Mad % 3.49 4.17 收到基灰分 Aar % 21.1 17.24 干燥无灰基挥发分 Vdaf % 33.37 34.23 收到基碳 Car % 52.95 56.28 收到基氢 Har % 2.97 3.22 收到基氮 Nar % 0.51 0.59 收到基氧 Oar % 7.44 7.91 全硫 St,ar % 0.73 0.56 收到基高位发热量 Qgr,v,ar MJ/kg 20.5 22.14 收到基低位发热量 Qnet,v,ar MJ/kg 19.56 21.15 煤中游离二氧化硅 SiO2(F) % 5.77 4.06 煤中氟 F ar µg/g 煤中氯 Cl ar ％ 哈氏可磨指数 HGI / 60 62 冲刷磨损指数 Ke / 4.2 3.29 2 煤粉的着火、燃烬性能 2.1煤粉的着火 煤粉的着火、燃烬性能与炉膛形式、燃烧器结构及布置、煤粉在炉内停留时间等诸多空气动力学和热力学因素有关，是制粉系统选择的重要因素。 本工程燃煤的挥发份含量较高，属于烟煤。根据着火稳定系数Rw与煤粉气流着火温度IT的关系曲线及对应关系，可以初步判定本工程燃煤属于中等着火煤类(煤粉气流的着火温度IT ＜700℃)。下为本工程燃煤的着火稳定性指数Rw的计算结果及Rw与煤粉气流着火温度IT的对应关系表： 表1-3 煤 类 IT ℃ Rw Vdaf 设计煤种 校核煤种 较难着火煤类 ＞800 ＜4 ＜15 Rw=5.58 较易着火煤 Rw=5.72 较易着火煤 中等着火煤类 800～700 4～5 10～25 较易着火煤类 ＜700 ＞5 ＞20 2.2 煤粉细度 指煤粉的研磨程度，用不同孔径筛网的剩余量（或筛网下的通过量）来表示。通常在合格煤粉细度时，煤粉有好的燃尽性，NOx的排放量也最小。对于固态排渣煤粉炉在无燃尽率指数的分析值时燃用无烟煤、贫煤、烟煤时，根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466－2004）的规定，煤粉细度按下式选取： 设计煤种：R90= 0.5*n*Vdaf（挥发份） =18.35% 校核煤种：R90= 0.5*n*Vdaf =18.83% 其中n为煤粉均匀性指数，取为1. 1。 2.3煤的磨损性 煤的磨损性表示煤在碾磨过程中对碾磨设备研磨件的磨损强烈程度，以冲刷磨损指数Ke表示。 煤的冲刷磨损指数 磨损性 Ke＜1.0 轻微 Ke＝1.0～2.0 不强 Ke＝2.0～3.5 较强 Ke＝3.5～5 很强 Ke＞5 极强 本工程可研煤质资料中磨损指数Ke值设计煤和校核煤分别为4.2和3.29，属于磨损性很强的煤质。 2.4 煤的可磨性 原煤被研磨成粉的难易程度称为可磨性。煤质资料中设计煤、校核煤的哈氏可磨系数分别为60和62；根据煤的可磨性分级（GB/T7562-1998）, 均属中等可磨的煤。 2.5煤的爆燃性 按干燥无灰基挥发份判断，本工程设计煤、校核煤煤种爆炸性均属易爆炸性煤种。 煤的特性 由煤质资料和以上分析可知，本工程设计煤种和校核煤种均属于具有较易着火、易燃尽、磨损性很强、中等可磨特点的高挥发份烟煤。 煤的特性已经有了，那么我们再看看煤的消耗情况。 三 燃烧系统及辅助设备选择 1、 燃料消耗量(见下表) 燃煤量 机组容量及煤种 吨/时 吨/日 万吨/年 1×350MW 设计煤种 164.42 3288.4 98.88 校核煤种 155.15 3103 93.31 2×350MW 设计煤种 328.84 6576.8 197.76 校核煤种 310.3 6206 186.62 注:燃煤量按BMCR工况计算，日利用小时数为20h，锅炉年利用小时数为6014h。 2、制粉系统的选择 本工程设计煤种、校核煤种均为烟煤。设计煤种及校核煤种的冲刷磨损指数Ke分别为4.2和3.29，设计煤种的磨损性很强，校核煤种的磨损性较强，但冲刷磨损指数均小于5。 通过以上对煤的特性，以及燃料耗量的分析。下一步，我们就可以以此为依据，进行制粉系统形式和主要辅助设备选型了 3、制粉系统和磨煤机型式选择 磨煤机型式与制粉系统的确定，应按照煤的燃烧特性、磨损性、爆炸特性、可磨性、磨煤机的制粉特性及煤粉细度的要求；结合锅炉炉膛结构、燃烧器结构的特点；同时考虑全寿命状态下的投资、电厂检修运行水平及设备的配套、煤源特点和煤质变化情况、电厂性质等因素。以达到磨煤机、制粉系统、燃烧装置和锅炉合理匹配，保证机组的安全经济运行。我们先看看国家设计标准是什么。 根据《火力发电厂设计技术规程》规定，对大容量机组，在煤种适宜时，宜优先选用中速磨煤机；燃用低挥发分贫煤、无烟煤或磨损性很强的煤种时宜选用钢球式磨煤机；当采用中速磨煤机和双进双出钢球磨煤机，且空气预热器能满足要求时，宜采用正压冷一次风机系统。为此，本工程通过技术对比和经济型分析，制粉系统选则中速磨煤机正压冷一次风机直吹式系统。（制粉系统选择的依据） 按《电站磨煤机及制粉系统选型导则》及《火力发电厂设计技术规程》， 本工程宜选用中速磨煤机直吹式制粉系统。该系统具有系统简单、金属耗量小、噪音低、启停迅速、调峰性能好、运行电耗低、利于防爆、布置紧凑、土建投资省等优点。 本工程制粉系统采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式系统设计，每台炉配备五台磨煤机，其中一台备用，四台磨煤机运行能满足锅炉最大连续出力时对燃煤量的要求。系统设两台一次风机，一次风经一次风机升压后一部分进入三分仓空气预热器，经空气预热器加热后进入磨煤机，另一部分直接进入磨煤机前冷风母管，磨煤机进口的风量及风温由支管上的热风调节门和冷风调节门来调节。 在原煤仓，给煤机、磨煤机出口设有动力操作的隔离门。 本系统流程图见制粉系统图。 制粉系统选型计算成果表：（煤粉细度R90按20%考虑） 序号 项 目 单位 数据（BMCR工况） 设计煤种 校核煤种 1 锅炉实际燃煤量 t/h 164.42 155.15 2 锅炉计算燃煤量 t /h 163.43 154.22 3 磨煤机运行台数 t /h 4 4 4 煤粉细度R90 % 20 20 5 磨煤机应有裕量 % 10 0 6 磨煤机应有出力 t /h 41.11 31.03 4、 设备选择 4.1 原煤斗 根据《火力发电厂设计技术规程》中“原煤仓的贮煤量应能满足锅炉最大连续蒸发量时8~12小时耗煤量需要”的要求计算，本工程每台炉设5只钢煤斗，每只煤斗的几何容积为540m3，按设计煤种4座煤斗储量能满足锅炉BMCR负荷约8.07小时耗煤量，。为防止堵煤在设计煤斗时从以下三方面考虑： (1)缩小原煤斗有效容积时，按规程的下限(设计煤种8.07小时，校核煤种10.72小时)进行设计计算； (2)采用圆形煤仓，并确保煤斗的下部壁面倾角大于65°(66.7°、73.8°)，且采用偏心布置，使煤在煤仓内受力不均不易板结搭拱；（这一项，是目前我们考虑的，偏心布置最大的问是结构载荷的分配。原煤加上钢斗及震打或空气炮重量，单只煤斗重量在3T左右，还要考虑上煤时的冲击载荷等。所以，我们最终要进行经济性对比后才能决定） (3)煤斗采用内衬不锈钢，增大内表面的光滑度； (4)煤斗下部出口采用大口径(￠900)，出煤更加顺畅； 4.2 给煤机 每台炉配5台电子称重式皮带给煤机，每台磨煤机配1台，出力5-60t/h，满足磨煤机连续满负荷运行的要求。给煤机采用变频调节转速来改变出力。给煤机密封风都是从冷一次风或者专门的密封风机接过来从入煤口经过皮带从落煤管进入磨煤机 其作用主要有2个：一个就是冷却皮带及其附加装置，还有就是防止磨煤机的热风粉混合物进入给煤机， 需要考虑的是如果给煤机密封性不好，就可能造成漏粉，也会使给煤机观察窗积粉无法观察给煤机皮带运行情况。 4.3 密封风系统 每台炉设2台离心式密封风机，采用母管制。两台风机一运一备。密封风机进口设有过滤器，出口设有导向风门和止回阀以切换运行。给煤机密封风从一次风机出口冷风母管上接出。 4.4 磨煤机 磨煤机选择北京电力设备总厂的MPS改进型磨。型号 ZGM95N-Ⅱ 原煤粒度： ≤40mm 每台锅炉配五台中速磨煤机。四台运行，一台备用。具有液压变加载功能。磨辊翻出检修功能。 磨煤机型式与制粉系统的确定，应按照煤的燃烧特性、磨损性、爆炸特性、可磨性、磨煤机的制粉特性及煤粉细度的要求；结合锅炉炉膛结构、燃烧器结构的特点；同时考虑投资、电厂检修运行水平及设备的配套、煤源特点和煤质变化情况、电厂性质等因素。以达到磨煤机、制粉系统、燃烧装置和锅炉合理匹配，保证机组的安全经济运行。刚才在制粉系统选择中我们也说到，本工程对于磨机形式的选择有两种，中速磨或双进双出球磨机。那么到底选择那种磨形式呢？我们先做一下对比。 A、磨煤机技术和经济型比较 （1）、技术比较 中速磨煤机适用于烟煤、褐煤、贫煤的磨制，具有重量轻、占地少、 启动迅速、调节灵活、耗电低、噪音小、金属磨耗低的优点。缺点是当磨制磨损指数较高的煤质时，检修周期较短，且维护、检修工作量比双进双出钢球磨煤机大。中速磨提供的煤粉细度有限，当对煤粉细度要求高时磨煤机出力会降低。根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则（DL/T466－2004）中 6.2.2.11 条，碗式磨煤机可以提供 R90=8 %-25%的煤粉细度；6.2.3.9条，MPS 能提供 R90=15%-30%的煤粉细度，煤粉均匀性 1.0～1.1。 双进双出钢球磨煤机对煤种变化适应性强，煤种不限，适于研磨磨损指数高、灰分高和细度要求高的煤种。既有普通钢球磨煤种适应范围广的优点，又具有直吹式制粉系统系统简单、设备少、电耗小等优点。双进双出磨煤机采取以风定煤的调节方式，自动化程度高。实现锅炉燃烧与制粉系统匹配迅速。另外双进双出钢球磨与一般钢球磨相比具有一磨可作为二磨用，具有结构紧凑、占地小等优点，采用螺旋输送装置将原煤由两端从水平方向引入磨煤机筒体内部，基本上克服了普通钢球磨煤机进口管堵煤的缺点。磨煤机密封严密，无泄露。它的缺点是初投资费用偏高。低负荷下耗电量较大，正常运行电耗也大于中速磨煤机。主要适用于磨制磨损性很强(Ke5.0)且易爆(Vdaf35%)的烟煤或允许采用直吹式制粉系统的无烟煤及贫煤。 表5-1 磨煤机及制粉系统技术比较 序 号 项目 中速磨煤机 正压直吹系统 双进双出钢球磨煤机 正压直吹式制粉系统 1 对煤种适应性 低磨蚀，低灰份，中高挥发份 水分<20%，Ke<5 对煤种适应性强，能有效的研磨硬质煤和磨损性强的煤，对HGI值无限制 2 对“三块”要求 一般 只需限制大块 3 磨损后期出力 90～95% 100% 4 煤磨制原理 通过旋转磨盘和三个磨辊碾压物料进行研磨 通过煤与钢球撞击、挤压来实现煤的破碎和研磨。在设备使用寿命期间，煤粉细度始终保持一致。 5 磨煤机台数配置（每炉） 5台（其中一台备用） 3台（不需配置备用磨煤机）。 6 给煤机台数配置（每炉） 5台电子称重式 6台电子称重式 7 磨煤机压损 ～5540Pa ～2400Pa 8 磨煤机运行电耗 磨煤机功率随出力增大而增大，电耗低,一般为6～8kWh/吨煤 磨煤机功率取决于钢球重量和筒体的旋转速度，故低负荷时运行最不经济。磨煤电耗较高，一般约为20kWh/吨煤 9 对锅炉负荷变化的适应性 对锅炉的负荷变化适应较慢，通过改变给煤机出力进行调整，迟缓～3min 对锅炉负荷变化的适应性较快，磨煤机出力靠调整通过磨煤机的一次风量进行调整，适合调峰。 10 低负荷时磨煤机性能 MPS或ZGM磨正压直吹系统风煤比高，低负荷时，燃用低挥发份煤种时不利于火焰稳定 磨煤机内风煤比始终为常数，不受负荷影响，分离器出口风粉混合物风煤比靠调节旁路风完成，总风煤比较低（一般为1～1.5），煤粉细度更高，可以改善火焰的稳定性。 11 石子煤系统 石子煤排量<0.1% 无 12 一次风系统配置 压头较高，风煤比约1.5～2.0 压头低，风煤比1.2～1.5 13 设备重量 小 大 14 出粉细度调节能力 好 一般 15 磨机控制系统要求 磨煤机出力通过给煤机和一次风量控制。 磨煤机出力靠一次风量控制，筒体煤位靠给煤机控制。磨煤机出力控制和磨煤机煤位控制属两套控制系统。 16 起动，停机性能 好 差 17 检修和维护 中速磨的磨辊维修工作量较大 运行中定期向磨机中添加钢球，3.6万小时以上更换衬板，维护工作少，连续作业率高 18 系统防爆安全性 直吹系统，安全系数较大 直吹系统，安全系数较大 19 噪音，环境条件 噪音小于85dB(A)，环境清洁。 噪音较大，加隔音罩后一般小于85dB(A)。设有密封风，漏粉较少，环境清洁 （2）、经济比较 磨煤机及制粉系统的经济性比较取决于系统的初投资费用及运行维护费用，详见下表。 序号 项目 单位 中速磨正压直吹（10台） 双进双出钢球磨正压直吹（6台） 1 磨煤机单价 万元 350 630 2 磨煤机总价 万元 3500 3780 3 给煤机单价 万元 28 25 4 制粉系统管道费用差 万元 0 10 5 石子煤系统费用差 万元 45 0 6 主厂房土建费用差 万元 25 0 7 系统初投资费用差 万元 基准 68 8 磨煤机电耗 KW 500×8 1189×6 9 给煤机电耗 KW 3×8 3×12 10 磨煤机制粉系统总电耗 KW 12884 14170 11 磨煤机制粉系统年运行电耗 KW 7086 7794 12 磨煤机制粉系统年运行费用 万元 2353 2587 13 制粉系统系统年检修费用 万元 480 240 14 制粉系统年运行费用差 万元 6 基准 15 投资收回年限 年 15 15 16 投资收回年限间的回收费差 万元 90 基准 1) 表中数值均按两台机组计算 2) 年利用小时数为 5500 小时 3) 每度厂用电按平均成本电价 0.332 元/kWh 计算 从上表可以看出，双进双出钢球磨直吹系统初投资较大、中速磨直吹式制粉系统较小。这主要是由于磨煤机的设备费用造成的。而从系统的其他部分数据的比较看，中速磨煤机的运行经济性比双进双出钢球磨直吹式系统稍差。 （3） 结论 本工程设计煤种和校核煤种均属于具有较易着火、易燃尽、磨损性很强、中等可磨特点的高挥发份烟煤。对此煤质，中速磨最适宜。如果实际运行中煤种偏离很大，煤的磨损性极强，就需采用双进双出磨煤机。 从技术经济角度考虑，中速磨的综合成本低于双进双出钢球磨，尤其是低负荷时电耗小，缺点是对煤源要求严格，检修工作量大。本工程为"上大压小"扩建工程，煤源稳定，所以本工程选用中速磨正压直吹式制粉系统。 在磨制设计煤种，煤粉细度R90=20%，磨损后期时，4台磨煤机出力不小于锅炉BMCR工况下锅炉燃煤消耗量的110%； （4）磨煤机的主要技术规范 1、主要技术规范表 序号 项目 单位 数据 备注 1 保证出力 t/h 45.21 条件为设计煤质、原煤粒度不大于30mm、煤粉细度R90=23%， 2 磨煤单位功耗 kW.h/t煤 ≤7.52（最大出力） ≤7.77（保证出力） 3 分离器出口风量偏差 % ≤5% 4 分离器出口粉量偏差 % ≤5% 5 煤粉细度可调范围R90 % 10～40 6 煤粉均匀性系数 1.1 7 磨煤机噪音 dB(A) ≤85 距本体1m处 中速磨其他的技术特点有： 1、磨煤机启动应满足空载和带载两种启动方式。带有盘车装置。液压油站及润滑油站分别布置。 2、磨煤机抗爆能力按0.35 MPa设计。 3、石子煤的排出量不大于磨煤机出力的0.5‰。避免石子煤输送过程中产生二次飞扬，石子煤斗暂采用电瓶叉车输送方式，石子煤斗的有效容积能储存在锅炉B-MCR工况下燃烧设计煤种所产生8小时的石子煤量。 4、送粉管道上设置插板式快速关断门。其承压能力按0.35MPa设计。插板门关闭时间小于3s。 5、每台磨煤机出口设置CO检测装置，每台磨煤机出口安装一套CO监测装置。 6、磨煤机出口一次风温度：70℃。 7、煤粉分离器形式采用挡板式静态分离器。磨辊液压变加载技术。可以翻出进行磨辊检修。 8、单台磨机的出力为47.1 t/h，最大出力（不考虑磨损）为49.37 t/h。 （设计煤种） 4.5 送粉管道 为使各燃烧器进口处的一次风压头趋于一致，在磨煤机出口隔离阀后的煤粉管道上装设可调缩孔。以保证每台磨机的各根煤粉管道流量分配均匀和燃烧器处一次风压的均衡。送粉管选用φ530×10，送粉管弯头均采用防磨弯头。 五、制粉系统劳动安全措施 1、本工程采用中速磨正压直吹式制粉系统。当紧急停炉时，磨煤机排出阀关闭，同时通入饱和蒸汽，以防止留在磨煤机中的煤粉着火。 2、为防止粉尘的泄漏，本期工程在工艺设备的选型和系统的设计中考虑了较好的密封措施，对给煤机、磨煤机采用有压空气予以密封。 蒸汽灭火及吹扫系统 3、为防止磨煤机事故着火，设有专用的蒸汽灭火管道，蒸汽来自辅助蒸汽。 其他例如煤粉取样装置、原煤仓震打形式，因设计深度不够，暂未最终确定。