第二章 煤粉制备-2013

1、第二章 煤粉制备刘建忠浙江大学热能工程研究所307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5.1 煤粉的性质一、煤粉密度及流动性 密度：疏松堆积密度 0.40.5 t/m3压紧堆积密度 0.7 t/m3原煤 1 1.2 t/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，但易从缝隙中泄漏，并

2、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。TjTi燃烧煤温风化时间燃烧期自热期潜伏期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0.2-0.3 MPa）。 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。煤粉爆炸性煤粉爆炸性指数干燥无灰基挥发分(%)煤粉气流着火温度(

3、)难爆Kd 1.0Vdaf 25ITm680中等1.0Kd 1.525 Vdaf 32680ITm620易爆Kd 1.5Vdaf 32ITm620燃料最低煤粉浓度(kg/m3)最高煤粉浓度(kg/m3)最易爆炸浓度(kg/m3)爆炸产生的最大压力(MPa)最低氧气浓度(%)烟煤0.32-0.473-41.2-20.13-0.1719褐煤0.215-0.255-61.7-20.31-0.3318泥煤0.16-0.1813-161-20.3-0.35162.影响因素 挥发分Vdaf200m，不会爆炸但会自燃； 温度升高，容易自燃和爆炸 浓度：存在危险浓度范围，烟煤：0.25-3kg(煤粉)/kg(

4、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、细度煤粉形状不规则，尺寸500m，大部分20-60m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10001500m 。 R90越大，煤粉越粗无

5、烟煤：5-10%，烟煤：10-25%， 褐煤：30-40%以上Particle Size Conversion Chart标准目数MICRONIN MMB.S.S/MESHA.S.T.M./MESHTYLER/MESHI.S.S/MESH45540004.00810920020572.0512141215014051.4016181610010031.00222524707100.71303532505000.50364035404200.42525048303000.30606060252500.25727065202100.21858080181800.18100100100151500.

6、15120120115121250.12150140150101050.102002002008750.0752402302506630.0633002702705530.053400400400370.037500500500250.025英国标准筛美国标准筛泰勒标准筛国际标准筛微米对照毫米对照四、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-Rammler Eq.）R200一定，n，则R90，即小于90m较少，说明90m和200m之间的煤粉颗粒较集中，较多，粒度分布均匀； n，过粗(200m以上)和过细(90m以下)较多，粒度分布

7、不均匀R90一定， n，则R200 ，即大于200m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，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 -200m范围内，n，b可认为是常数Rosin Rammler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

8、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；炉膛燃烧强度大，煤粉可以粗些；最佳煤粉细度推荐值煤粉R90(%)无烟煤Vdaf5%5-6Vdaf=(5-6)%大致等于Vdaf贫煤12-14烟煤优质25-35劣质15-20褐煤、油页岩40-60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= 0.5nVdaf5.2 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，

9、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粉细度时所消耗的能量之比。磨煤机特性系数,球磨机p=1.53.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86易磨煤，小于62难磨煤关系：Kkm=0.0034(HGI)1.25+0.61哈

10、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，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磨损指数Ke1.01-1.92-3.53.5-55煤的磨损性轻微不强较强很强极强煤的磨损性分类5.3 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1525r/mi

11、n，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25100r/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4251500 r/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1525r/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，0.75

12、nlj，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。40、50、60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

13、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

14、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

15、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

16、造方便，设备紧凑，耗钢少，运行电耗低。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。项目低速中速高速运行可靠性最好次之较差适用煤种不限烟煤褐煤Mar不限58(1.21.31.3Aar不限25302530细度范围 R90 (%)4354352550均匀性指数 n0.71.01.11.30.9设备耗量及投资最大较小最小运行费用：电耗(kw.h/t)最大(15-29)较小(6-12)最小运行费用：金属磨耗(g/t)100-15010-2015-30运行费用：检修维修费最大较大较小5.4 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

17、。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。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、双进双出排粉风机空预

18、器中储式制粉系统组成及流程静电除尘器烟囱引风机锅炉一次风二次风烟气煤粉仓细粉分离器钢球磨三次风原煤仓储仓式先将磨好的煤储存在煤粉仓中，再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧。磨煤机出力不受锅炉负荷限制，可在最佳经济下运行；邻炉可调配。送粉风循环风乏气热风送粉乏气送粉空预器 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。磨煤机负荷不受锅炉影响；煤种适应性较广，可采用热风送粉，保证低挥发分煤的燃烧；对锅炉负荷的响应快。负压系统：全