煤粉制备系统选型

电厂锅炉原理,第四章煤粉制备系统,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：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；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；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2060m，堆积密度0.40.5t/m3,1、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：,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,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。,n与煤粉均匀性之间有何关系呢？,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,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法：,Kkm在0.82.0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0.631.25mm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。,以上两种表示方法可换算。,3、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R9025%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,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：1620r/min，单进单出、双进双出型中速磨煤机：50300r/min，平盘式、中速环球式、碗式、MPS磨高速磨煤机：5001500r/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24m，长为310m的圆筒，筒内装有大量直径为2560mm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）nnlj；（b）nnlj；（c）nnlj,n/nlj=0.740.8,（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,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：,（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。,（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：,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：,煤种适应性广，对杂质不敏感；能在运行中补充钢球，延长检修周期。,设备庞大笨重、金属耗量大，初投资大；运行电耗、金属磨损都较高，运行噪音大，磨制的煤粉也不够均匀；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1015min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,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,降低干燥剂氧浓度，防爆炸；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；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空气预热器；9密封风机,（1）煤种适应性广。适于磨制高灰分、强磨损性的煤种，以及挥发分低、要求煤粉细的无烟煤；（2）备用容量小。钢球磨煤机结构简单，故障少，无需停机即可进行钢球的筛选和补充，以保证系统正常供粉。不像中速磨煤机需20%左右的备用容量；（3）响应锅炉负荷变化性能好。系统以调节磨煤机通风量方法控制给粉量，响应锅炉负荷变化的延迟时间极短。（4）负荷调节范围大。一台磨煤机的两路制粉系统彼此独立，可两路并用或只用一路。大大增加了系统的负荷调节范围；（5）钢球磨煤机的煤粉细度稳定，不受负荷变化影响，负荷低时，磨制的煤粉更细，能改善煤粉气流着火和燃烧性能，（6）双进双出钢球磨煤机与中速磨煤机和风扇磨煤机相比，具有较低的风煤比，即一次风的煤粉浓度高，有利于低挥发份煤的燃烧。,与中速磨直吹式制粉系统比较，具有以下优点：,2、流程：（结合流程图讲解；重点讲解不同送粉方式的系统流程及适合煤种）,二、中间储仓式制粉系统,（1）负压运行（球磨机轴颈密封不好）；（2）系统复杂（增加分离器、煤粉仓、给粉机等）,1、系统构成特点：,磨煤乏气送粉系统热风送粉系统,流程如何？对煤种有何要求？,图4-20单进单出钢球磨煤机中间储仓式制粉系统（a）乏气送粉；（b）热风送粉,工作流程：,特点：含10%煤粉量，水分含量大，温度低，不利于燃烧,乏气送粉系统：适合易燃煤（烟煤、褐煤等）热风送粉系统：适合难燃煤（无烟煤、贫煤、劣质烟煤等）,该如何处理？,磨煤乏气：,定义：完成干燥任务的废干燥剂,系统对煤种要求（难点，结合流程图讲解）,系统对煤种要求,乏气送粉系统流程：,乏气送粉系统：适合易燃煤（烟煤、褐煤等）,热风送粉系统流程图,热风送粉系统：适合难燃煤（无烟煤、贫煤、劣质烟煤等）,图4-20单进单出钢球磨煤机中间储仓式制粉系统(a)乏气送粉；（b）热风送粉1热风管；2磨煤机；3冷风入口；4给煤机；5原煤仓；6闸板；7锁气器；8燃烧器；9锅炉；10送风机；11空气预热器；12压力冷风管；13再循环管；14二次风管；15防爆门；16下行干燥管；17热一次风机；18三次风；19回粉管；20排粉机；21粗粉分离器；22一次风箱；23给粉机；24混合器25排湿管；26煤粉分离器；27转换挡板；28螺旋输粉机；29煤粉仓,3一、二、三次风的概念,一次风：输送煤粉进入炉内的介质；,二次风：,为补充燃料燃烧，由专门的燃烧器喷口送入炉内的热空气；,三次风：,在热风送粉系统中，磨煤乏气经排粉机升压后由专门燃烧器喷口送入炉内，称为三次风。,三、直吹式系统与中储式系统比较（简介）,装设防爆门的目的是:制粉系统一旦发生爆炸，防爆门首先破裂，气体由防爆门排往大气，使系统泄压，防止损坏设备，保障人身安全。制粉系统需装设防爆门的部位有：磨煤机进出口管道上、粗粉分离器、细粉分离器本体及其出口管道上、煤粉仓上、排粉机入口管道上。,装设防爆门的目的是什么？制粉系统哪些部位需装设防爆门？,答：制粉系统中，锁气器的作用是只允许煤粉通过，而阻止气流的流通。锁气器安装在细粉分离器的落粉管上、粗粉分离器的回粉管上以及给煤机到磨煤机的落煤管上。,制粉系统中为什么要装锁气器，哪些位置需要装锁气器？,在中间储仓式制粉系统中，由螺旋输粉机、煤粉仓引至细粉分离器入口的管子，称为吸潮管。其作用是：（1）借细粉分离器入口的负压，抽吸螺旋输粉机、煤粉仓中的水蒸气，防止煤粉受潮结块，发生堵塞或棚住现象。（2）使输粉机及煤粉仓中保持一定负压，防止由不严密处往外喷粉。,制粉系统中吸潮管的作用是什么？,中间储仓式制粉系统中由排粉机出口至磨煤机入口的管子称为再循环管，其上的挡板称为再循环风门，通过该管可引一部分乏气返回磨煤机。其作用是：乏气温度较低，可用来调节制粉系统中干燥剂温度。一定量乏气通入，使干燥剂的风量增大，可以提高磨煤机的出力。,中间储仓式制粉系统中再循环风门的作用是什么？,第五节煤粉制备系统的主要辅助设备,制粉系统的主要辅助设备有给煤机、粗粉分离器、细粉分离器、给粉机、排粉风机、锁气器、防爆门等。,1、圆盘式给煤机,作用：根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，并把原煤均匀连续地送入磨煤机中。型式：国内应用较多的给煤机有圆盘式、振动式、刮板式、皮带式等型式。,一、给煤机,图4-21圆盘式给煤机1原煤进口；2内套筒；3调节套筒；4圆盘；5调节刮板；6调节杆；7-出口,2电磁振动式给煤机,图4-22电磁振动式给煤机1煤斗；2给煤槽；3电磁振动器,由电磁振动器和给煤槽组成,结构:主要由前、后链轮和挂在两个链轮上的一根传送链条组成。,3刮板式给煤机,图4-23刮板式给煤机1进煤管；2煤层厚度调节板；3链条；4导向板；5刮板；6链轮；7上台板；8出煤口,图4-24电子重力式皮带给煤机1可调节的平煤门；2电磁开关；3游码；4游码动作电动机；5重量修正电动机；6事故按钮；7称量段；8刮煤板；9张紧轮；10主动轮,4电子重力式皮带给煤机,二、粗粉分离器,作用及原理：粗粉分离器是利用离心力、惯性力和重力的原理把不合格的粗煤粉分离出来的。,（1）离心式粗粉分离器的煤粉细度调节一般有三种方法：改变折向挡板的位置；调节磨煤通风量；调节活动环的位置。,图4-25离心式粗粉分离器结构（a）普通径向型；（b）轴向改进型1折向挡板；2内锥体；3