第四煤粉制备

1、第四章 煤粉制备n煤粉炉燃烧必不可少的辅助系统。煤粉燃烧带来了煤燃烧的一场革命。n煤粉制备的目的： 连续得到满足细度和水分要求的煤粉；n煤粉制备的手段： 热空气干燥原煤，磨煤机磨制煤粉，FIGURES 现代中型和大型锅炉一般均采用煤粉燃烧。原煤先经碎煤机打碎，然后在磨煤机中磨制成煤粉以后，它的性质在很多方面都不同于原煤。譬如，干煤粉能吸附大量空气，煤粉粒子彼此间被空气隔开，因此煤粉与空气的混合物具有很好的流动性，象液体一样易于运输。又如，从携带气流中分离出来而沉积在制粉管路里的煤粉，由于缓慢氧化所生热量的积蓄，随着时间的增长，温度逐渐升高，最后会引起自然，在一定条件下甚至会产生爆炸。煤粉的一般

2、特性n1.尺寸小：1m300m，20m60m最多，表面积大：3001600m2/kgn2.煤粉的流动性 煤干燥疏松，具有流动性。流动性好，吸附空气形成云雾状气粉混合物，象水的流动，管道输送；易泄露，制粉系统要求严密，安全性差n3.自燃和爆炸性 挥发分愈高，愈容易引起爆炸；水分和灰分增加，爆炸的可能性降低；煤粉愈细，可爆性愈大。 n3.堆积特性 潮湿容易结块堆积比重小，新鲜煤粉：0.450.6t/m3，旧煤粉：0.80.9t/m3煤粉的过高，煤粉仓内煤粉易被压实或结块，落粉管和给粉机容易堵塞，煤粉输送困难及着火推迟。 1、煤粉的细度、煤粉的细度： 煤粉的粗细程度用煤粉的细度来Rx来表示。用一组由

3、细金属丝编织、带正方形小孔的筛子进行筛分来测定的。 Rx为在孔径为x的筛子上的筛后的剩余量占筛分煤粉试样总量的百分数。 Rx=100a/(a+b),% a留在筛上的煤粉质量 b通过筛孔的煤粉质量 筛余量a越大，Rx越大，则煤粉越粗。 电厂中对于烟煤和无烟煤常用R200和R90来表示煤粉细度；对于褐煤常用R200和R500来表示煤粉细度。煤粉愈细，在炉内燃烧时q4愈小，但却要消耗更多的电能，而且金属的磨损量也要增大，因此要选用最佳细度。4.2 煤粉细度和颗粒分布特性煤粉细度和颗粒分布特性煤粉的均匀性 教材中列出了常用的筛子规格及煤粉细度表示方法R750中的750表示筛子孔径为750微米，R200

4、中的200表示筛子孔径为200微米.n2.煤粉的均匀性 煤粉的均匀性是指煤粉颗粒大小的均匀程度。煤粉的均匀性对燃烧和制粉系统的经济性均有影响。因此它是一个衡量煤粉品质的重要指标。在相同细度下，煤粉越均匀，粗颗粒和细颗粒就越少，制粉电耗和金属磨耗也越少，该煤粉燃烧越经济。煤粉均匀性煤粉均匀性用煤粉颗粒曲线即煤粉粒度分用煤粉颗粒曲线即煤粉粒度分布特性表示煤粉均匀性。布特性表示煤粉均匀性。脆性材料破碎后均符合统一的指数方程-破碎公式：破碎公式：n若已知R90和R200代入上式可以导出b和n的值，如右：n可以看出，n相同时，b越大，R90越小，表示煤粉越细。均匀性系数细度系数数的筛子上全筛余量百分孔径

5、为nx)exp(100bRbxRxnx9090200100ln90190200lg100lnlg100lnlgRbRRnn煤粉的经济细度n煤粉越细，着火燃烧越迅速，机械部完全燃烧引起的热损失越少，相应排烟热损失也少；但对于磨煤设备来说，将使得磨煤运行费用（金属磨耗qm）和制粉电耗qn）增加。n经济细度：磨制煤粉的电耗和不完全燃烧热损失(q2和q4)之和最小时的煤粉细度。n影响因素：A）煤种B）磨煤机和分离器的形式C）燃烧方式等二、煤的可磨性指数 HGI可磨性系数表示煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度。国家标准规定：煤的可磨性试验采用Hardgrove法测定哈氏可磨性指数哈氏可磨性指数HGI。其方

6、法为：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。将磨得得煤粉用孔径为0.71mm的筛子在震筛机上筛分，并称量筛上与筛下煤粉的质量。用下式计算哈氏可磨性系数可磨性系数：n HGI=13+6.93G G为孔径0.71mm筛子筛下煤样质量nHardgrove法在欧美普遍采用。可磨性系数Kkmn我国动力用煤的可磨性系数范围为HGI=25129，通常认为HGI大于86的煤为易磨煤，HGI小于62的煤为难磨煤。n我国原来应用前苏联热工研究所制定的方法。它将煤煤的可磨性系数的可磨性系数定义为：将质量相等的标准

7、煤和实验煤由相同的初始粒度磨制成细度相同的煤粉时，所消耗能量的比值。二者的换算关系如下：n Kkm=0.0034HGI1.25+0.61制粉系统设计所要求的煤粉特性1煤的可磨性磨煤机选型的依据之一定义两种可磨性指数哈氏可磨性指数可磨性指数二者换算nKkm=0.0034HGI1.25+0.61煤的可磨性分级（GB/T75621998）序号哈氏可磨性指数 HGI可磨性14060难磨26080中等难磨380易磨制粉系统设计所要求的煤粉特性2煤的磨损指数该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度。煤在破碎时对金属的磨损是由煤中所含硬质颗粒对金属表面形成显微切削造成的。磨损指数的大小与硬质颗粒含量有关，还与

8、硬质颗粒种类有关。 电力行业标准DL465-1992规定，采用冲刷式磨损试验仪测试煤对金属磨件的磨损性能。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R90=25%时的时间 及试片的磨损量E，计算煤的冲刷磨损指数Ke:min/10A,mgAAEKe般规定纯铁试片的磨损量，一标准煤在单位时间内对煤的磨损性能是磨煤机选型的依据之一。煤的磨损性能是磨煤机选型的依据之一。磨损性能与冲刷指数表：煤的冲刷磨损指数磨损性Ke5.0极强 3.煤和煤粉的水分煤粉水分对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响1）水分水分太高，太高，流动性差，输送困难，且易引起粉仓搭桥，同时也影响着火和燃烧

9、。2）水分太低，水分太低，易引起自燃或爆炸，同时，干燥耗能增加。因此，煤粉水分与磨煤机出口煤粉细度和煤粉温度有关。煤粉水分与磨煤设备的终端温度及原煤水分有关。一般要求烟煤磨制后的煤粉最终水分范围为： Mmf=（0.51.0）Madn制粉系统设计所要求的煤粉特性制粉系统设计所要求的煤粉特性第二节 磨煤机设备一、磨煤机的工作原理一、磨煤机的工作原理干燥、磨制干燥、磨制n使脆性材料发生破碎的方式不同，其能量消耗的数量不同：n压碎，击碎，研碎n56 1012 12 kW/t二、磨煤机的类型二、磨煤机的类型1根据转速分类 1）低速磨煤机：1525rpm；钢球磨煤机，常用 2）中速磨煤机：50300rpm

10、；常用 3）高速磨煤机：7501500rpm2常见磨煤机的几种类型 1）钢球磨煤机。属于低速磨煤机，如MTZ（DTM）等； 2）双进双出钢球磨煤机。属于低速磨煤机，如，BBD，D等； 3）碗式磨煤机。属于中速磨煤机，如，RP、HP等； 4）轮式磨煤机。属于中速磨煤机，如MPS等； 5）球环磨煤机。属于中速磨煤机，如E等； 6）平盘磨煤机。属于中速磨煤机，如LM等； 7）风扇磨煤机。属于高速磨煤机，如S、NF等；1钢球磨煤机n可磨制任何煤，运行可靠，结构简单。庞大，金属耗量大，投资大，耗电高，噪音大，电耗是中速磨的两倍，非满载下工作极不经济。2中速磨的特点n结构紧凑，占地小，金属耗量小，投资少，

11、耗电省，噪音较小，调节灵敏，压碎为主，研碎为辅，通风干燥能力不强，不能磨较硬的煤。三、磨煤机的特点三、磨煤机的特点 1、低速磨煤机:筒式钢球磨煤机:工作原理：筒体旋转时，筒内钢球和煤一起在离心力和摩擦力作用下筒体旋转时，筒内钢球和煤一起在离心力和摩擦力作用下被提升到一定高度，在重力作用下跌落，筒内的煤受到下落钢球的撞被提升到一定高度，在重力作用下跌落，筒内的煤受到下落钢球的撞击作用，以及钢球与钢球和钢球与护甲之间的挤压和研磨作用而被破击作用，以及钢球与钢球和钢球与护甲之间的挤压和研磨作用而被破碎，磨成煤粉。碎，磨成煤粉。 磨好的煤粉由干燥剂带出筒体。（转速过低，过高都不合适如图a,c） 优点：

12、优点：(1)适合磨制无烟煤；（2）可磨制磨损指数大于3.5的煤；（3）对煤中的杂质如铁块、木块和石块不敏感。（4）能磨制高水分煤；（5)结构简单，故障少，运行安全可靠。 缺点：缺点：设备庞大、投资多、运行电耗大、占地面积大、金属磨损量大、噪声大。双进双出钢球磨煤机示意图双进双出钢球磨煤机示意图影响钢球磨煤机工作的主要因素1.临界转速和工作转速2.钢球充满系数3. 钢球直径4. 护甲5.通风量6. 筒内载煤量1.临界转速和工作转速n临界转速：当转速过高时，在离心力作用下，钢球贴在筒壁上随筒体一起旋转而不脱离，此时球的撞击作用完全消失，发生这种状况的最低转速称为临界转速。根据临界状态下钢球所受离心

13、力和重力相同可得到临界转速公式：n工作转速：工作转速应该小于临界转速。n最佳转速：能把钢球带到适当高度落下，使磨煤效果最好的转速。n国产球磨机工作转速接近最佳转速，与临界转速关系见4-17。筒体内径筒体内半径，D3 .4230RDRnljD32nzj钢球充满系数n钢球充满系数定义：所装钢球容积占筒体容积的百分数表示。n当筒体通风量和煤粉细度不变时，在10%-35%范围内，磨煤机出力和消耗的功率也与供求装载量有关，见4-19式钢球直径钢球直径：钢球直径：应该按照磨煤机电耗和磨煤金属磨耗总费用最小的原则确定。充满系数一定时，减小钢球直径，撞击次数与作用面积就增大，磨煤出力就提高，但钢球的磨损加剧。

14、钢球直径减小，钢球撞击力减弱，不宜磨制硬煤及大煤块。一般采用钢球直径为30-40mm,当磨制硬煤或者大煤块时，选用直径为50-60mm的钢球。还可以根据美中和磨煤机工作条件，将40，50，60mm的钢球按比例混合搭配使用。护甲n护甲磨损后，磨煤出力下降，电耗增加。如果摩擦系数小，则筒体和钢球的速度差增大，意味着钢球与护甲间有较大的相对滑动，于是将有较多的能量消耗在钢球与护甲的摩擦上，而未能用来提升钢球；如果护甲的摩擦系数高，可以在较小的能量消耗下，达到钢球的最佳工作状态，因此决定钢球最佳工作条件的因素，除了筒体旋转速度外，护甲的结构也相当重要。通风量n磨好的煤粉需要一定的通风量将其带出。n通风

15、量太小时，筒体通风速度较低，仅能带出少量细粉，部分合格煤粉仍留在筒内被反复磨制，致使磨煤出力减小。n适当加大通风量可改善沿筒体长度的分布情况，提高磨煤出力，降低磨煤单位电耗。n过大的通风量，会使得部分不合格的煤也被带出，经粗粉分离器分离又返回磨煤机再磨，造成无益的循环而增大了通风单位电耗和制粉单位电耗。筒内载煤量n筒体内的载煤量直接影响磨煤出力。当存煤量较小时，钢球下落的动能只有一部分用于磨煤，另一部分消耗与钢球的空撞磨损，随着载煤量的增加，钢球用于磨煤的能量增大，磨煤出力增加。当载煤量过大时，由于钢球下落高度减小，钢球间煤层加厚，使得部分能量消耗与煤层变形，钢球磨煤能量减小，磨煤出力反而降低

16、，严重时将造成圆筒入口堵塞，磨煤机无法工作。磨煤出力和装载量的对应关系可以通过实验确定。对应最大磨煤出力的载煤量称为最佳载煤量。控制：运行的载煤量通过磨煤机进出口压差和磨煤机电流进行控制2、中速磨煤机：转速为50-300r/min，如中速平盘磨煤机（MPS)、中速环球式磨煤机(E型）、碗式磨煤机（RP型）。工作原理：原煤在两个研磨部件的表面之间，在压紧力的作用下受到挤压和研磨而被粉碎成煤粉。优点：启动迅速、调节灵活、电耗低、金属磨损量少。缺点：对原煤带入的石块、铁块、木块敏感性强，易引起振动和部件损坏；结构复杂，运行和检修的技术水平要求高；当煤的水分过高时，容易将煤粉压成饼状，影响磨煤出力。高

17、速磨煤机：3、高速磨煤机：转速为750-1500r/min，如风扇式磨煤机、锤击式磨煤机。风扇式磨煤机大多用于燃用褐煤的锅炉。其结构与风机相类似，由叶轮和蜗壳组成。叶片高速旋转对煤粒进行破碎，研磨。n其缺点是叶轮、叶片磨损严重，检修周期短。n其优点是结构简单、尺寸小、金属消耗量少。n国内燃煤电厂应用较多的是筒式钢球磨煤机、中速磨煤机、风扇式磨煤机。第三节 磨煤机出力一、磨煤机的出力一、磨煤机的出力n煤粉制备既有细度要求，也有干燥程度的要求，磨煤出力磨煤出力 干燥出力干燥出力1、磨煤出力磨煤机每小时所能磨制加工的原煤吨数。2、干燥出力进入磨煤机的干燥剂每小时能把原煤水分干 燥 到煤粉水分的原煤吨

18、数。 磨煤出力是主要的，干燥出力与之配合，二者必须匹配。二、磨煤出力计算二、磨煤出力计算Bm（均采用制造厂家推荐的经验关系式）（均采用制造厂家推荐的经验关系式）1）钢球磨煤机的出力1钢球磨煤机的出力计算关联式htRkkKnLDBysyxhbsfsfkmm/100ln11. 090218 . 08 . 04 . 22钢球磨煤机所耗的功率计算关联式3磨煤电耗计算关联式一般20304最佳通风量计算关联式（为了保证磨煤出力与细度）：kWDLnkknLDNrlhbqcd1 . 0105. 0(19 . 03thkWBNEmm/hmKRKDnVVkmkmzjmf/)361000(3833903,2）中速磨

19、煤机的出力计算1、MPS中速磨煤机P74（190，225，255型）的出力计算2、RP型碗式中速磨煤机的出力计算htfffMBMFGAm/htDBm/613. 43三、磨煤机的干燥出力三、磨煤机的干燥出力n需要对制粉系统进行热平衡计算n计算的目的：计算的目的： 确定干燥剂的初始温度， 使之与磨煤机的磨煤出力（即干燥剂量）相配合。制粉系统的热平衡（计算干燥剂初温或用量）制粉系统的热平衡（计算干燥剂初温或用量）（以每（以每kg为基准计算）为基准计算） 进入系统的热量： 干燥剂带入的热量gzjq 磨煤机工作时机械摩擦加入的热量jq 制粉系统漏入冷空气的物理热lq 带出系统的热量： 蒸发煤的水分所消耗

20、的热量zhq 干燥剂带走的热量2q 加热煤所消耗的热量mq 系统的散热损失lqqn带入热量之和与带出热量之和相等后相等后求解：已知干燥剂量，已知干燥剂量，求解出干燥剂的初温；求解出干燥剂的初温；已知干燥剂的初温，求解出干燥剂量；已知干燥剂的初温，求解出干燥剂量；（干燥剂的量必须满足磨煤的要求）。计算结果的几种可能情况n干燥剂初温低于预热空气的温度n以热空气加冷空气作为干燥剂。n煤的水分低时，会出现此情况。n还可以采用干燥剂再循环来控制入口温度。n干燥剂初温高于热空气的温度干燥剂初温高于热空气的温度n以热炉烟加热空气作为干燥剂n磨煤机的入口温度不得超过一定值。,1rktt ,1rktt 磨煤机出

21、口的干燥剂温度磨煤机出口的干燥剂温度（制粉系统防爆）（制粉系统防爆） 进入磨煤机前煤的的水分低于 25%时：中间储仓式：烟煤mt70直吹式：烟煤mt130；无烟煤mt不受限制。 进入磨煤机前煤的的水分高于 25%时：中间储仓式：烟煤mt80任何情况下，为了避免水汽结露，应使Cttldm5mt第四节 煤粉制备系统干燥、磨制和输送（储存）煤粉的设备及管道的合理组合。干燥、磨制和输送（储存）煤粉的设备及管道的合理组合。一、制粉系统的分类一、制粉系统的分类1直吹式制粉系统n原煤磨煤机炉膛燃烧n要求磨煤机的负荷随锅炉的负荷变化。2贮仓式制粉系统磨煤机制粉量可以与锅炉的负荷不同。原煤磨煤机细粉分离器细粉煤

22、粉仓给煤机炉膛燃烧乏气炉膛燃烧二、直吹式制粉系统二、直吹式制粉系统根据排粉风机的位置不同分为1负压系统制粉系统排粉机在磨煤机的后面，磨煤机负压运行，全部煤粉通过排粉机磨损严重，但不易煤粉泄露；2正压系统制粉系统排粉机在磨煤机的前面，磨煤机正压运行。需要用高温风机，可靠性下降，密封要求高。根据一次风机的位置不同分为：热一次风机，冷一次风机；干燥剂：热风，烟气我国常见的直吹式制粉系统n双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统，n中速磨煤机正压直吹式热一次风机制粉系统n中速磨煤机正压直吹式冷一次风机制粉系统n风扇磨煤机直吹式三介质干燥制粉系统n风扇磨煤机直吹式二介质干燥制粉系统n带煤粉浓缩的直吹式制粉系统三、贮仓式制粉系统三、贮仓式制粉系统1干燥剂送粉（乏气送粉）用干燥煤粉后的湿空气携带煤粉送入炉膛燃烧。2热风送粉用热空气携带煤粉，送入炉膛燃烧，乏气单独作为三次风送入炉膛。n我国常见的贮仓式制粉系统n钢球磨煤机贮仓式乏气送粉制粉系统n钢球磨煤机贮仓式热风送粉制粉系统n钢球磨煤机贮仓式开式制粉系统五、制粉系统的主要辅助设备五、制粉系统的主要辅助设备1原煤斗2给煤机圆盘式给煤机，电磁振动式给煤机，刮板式给煤机，电子重力式皮带给煤机P83-84。3煤粉仓4粗粉分离器离心式粗粉分离器，回