磨煤机干燥出力与磨制出力匹配校核计算书

磨煤机干燥出力与磨制出力匹配校核计算书项目名称：600MW超临界燃煤发电机组工程设备型号：ZGM113N中速辊式磨煤机设计阶段：施工图设计文件类别：工艺计算书文件编号：FA-RM-CAL-2026-001编制校核审核批准日期2026年10月27日

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 11.1计算目的 11.2计算范围 12编制依据与标准规范 12.1主要标准规范 12.2基础技术资料 23原始参数与设计条件 23.1锅炉及制粉系统概况 23.2煤质分析数据 33.3干燥剂及热力边界参数 34磨制出力（碾磨出力）计算 44.1计算公式 44.2各修正系数确定 44.3磨制出力计算结果 65制粉系统热力计算 65.1热平衡方程 65.2煤粉水分及蒸发水量计算 75.3各热量项计算 76干燥出力计算 86.1干燥出力定义 86.2计算公式推导 86.3关键参数计算 96.4干燥出力数值计算 97干燥出力与磨制出力匹配校核 97.1三大出力对比 97.2通风出力与风煤比校核 107.3干燥出力与磨制出力匹配性判定 108多维度安全核验 108.1磨煤机出口温度核验 108.2露点温度核验 118.3校核煤种下的出力校核 118.4磨煤机台数与备用核验 118.5一次风温调节范围核验 129结果分析与工程指导意义 129.1主要计算结论 129.2工程运行指导建议 1310免责声明 14磨煤机干燥出力与磨制出力匹配校核计算书第15页11概述1.1计算目的磨煤机是燃煤电站制粉系统的核心设备，其出力大小直接关系到锅炉的带负荷能力及运行安全性。磨煤机的实际出力受碾磨能力（磨制出力）、干燥能力（干燥出力）和通风出力三者共同约束，最终出力取决于三者中的最小值。为保证制粉系统与锅炉燃烧系统的匹配协调，确保在设计煤种及校核煤种下磨煤机均能安全、稳定、经济运行，须对磨煤机的干燥出力与磨制出力进行匹配校核计算。本计算书依据现行电力行业标准，对600MW超临界燃煤发电机组所配置的ZGM113N型中速辊式磨煤机（正压直吹式制粉系统）进行磨制出力与干燥出力的定量计算，分析两者之间的匹配关系，校核磨煤机选型及热力参数的合理性，并提出工程运行指导意见。1.2计算范围本计算书涵盖以下内容：（1）设计煤种与校核煤种条件下的磨煤机碾磨出力（磨制出力）计算；（2）制粉系统热力平衡计算及干燥剂参数确定；（3）磨煤机干燥出力计算；（4）干燥出力与磨制出力匹配校核分析；（5）通风出力、风煤比、露点温度、防爆安全等多维度核验；（6）出力裕度分析与工程运行指导建议。2编制依据与标准规范2.1主要标准规范本计算书主要依据以下国家及行业标准编制：（1）DL/T5145-2016《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》（替代DL/T5145-2002、2012版）；（2）DL/T466-2017《电站磨煤机及制粉系统选型导则》；（3）DL/T467-2019《电站磨煤机及制粉系统性能试验》；（4）GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》；（5）DL/T5121-2020《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》；（6）DL/T5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》；（7）JB/T6332-2017《辊式磨煤机》；（8）设备制造厂提供的ZGM113N型中速辊式磨煤机技术参数及选型资料。2.2基础技术资料（1）锅炉厂提供的锅炉燃煤量及制粉系统接口参数；（2）煤质分析报告（设计煤种、校核煤种）；（3）磨煤机厂家提供的磨煤机基本出力、通风量范围、磨辊加载力等性能曲线；（4）机组热力系统参数（热一次风温度、压力范围等）。3原始参数与设计条件3.1锅炉及制粉系统概况项目符号/单位数值机组容量MW600锅炉型式—HG-2070/17.5-YM9超临界参数变压直流炉BMCR工况锅炉燃煤量B_g,t/h247.6磨煤机型式—ZGM113N中速辊式制粉系统型式—正压直吹式磨煤机配置（台数）台6（5运1备）单台磨设计出力（BMCR）t/h49.52磨煤机基本出力（BM0）t/h47.03.2煤质分析数据项目符号单位设计煤种校核煤种收到基全水分M_t%9.612.0空气干燥基水分M_ad%2.53.2收到基灰分A_ar%22.825.6干燥无灰基挥发分V_daf%32.530.8收到基低位发热量Q_net,arkJ/kg2276021980哈氏可磨性指数HGI—6862磨损指数K_e—1.21.5煤粉细度（90μm筛余）R90%20203.3干燥剂及热力边界参数参数名称符号单位数值磨煤机进口热一次风设计温度t_ag1℃320热一次风最低运行温度t_ag1,min℃280磨煤机出口设计温度t₂℃68磨出口最低允许温度（防结露）t₂,min℃60磨出口最高允许温度（防爆）t₂,max℃80环境温度t_amb℃25干燥剂（热空气）平均比热c_agkJ/(kg·℃)1.025原煤平均比热c_rckJ/(kg·℃)1.35煤粉比热c_mfkJ/(kg·℃)1.10密封风率（占一次风量）r_s%6漏风系数k_leak—1.25散热损失率r_5%24磨制出力（碾磨出力）计算4.1计算公式根据DL/T5145-2016第5.3节，轮式（MPS/ZGM型）中速磨煤机的磨制出力（碾磨出力）按基本出力乘以各修正系数的方法计算。磨煤机碾磨出力是指在规定的煤质条件、煤粉细度和碾磨件磨损至中后期状态下，磨煤机在单位时间内能够磨制出满足合格煤粉细度要求的煤粉量，计算公式为：BM=BM0×fH×fR×fM×fA×fg×fe×fsi(4-1)式中：B_M——磨煤机碾磨出力，t/h；B_M0——磨煤机基本出力，t/h，由磨煤机型号确定，ZGM113N型取68.5t/h；f_H——哈氏可磨性指数HGI对出力的修正系数；f_R——煤粉细度R90对出力的修正系数；f_M——原煤水分M_t对出力的修正系数；f_A——原煤灰分A_ar对出力的修正系数；f_g——原煤粒度对出力的修正系数；f_e——碾磨件磨损至中后期出力降低系数；f_si——分离器型式对出力的修正系数。4.2各修正系数确定4.2.1可磨性修正系数f_H按DL/T5145-2016推荐公式：fH=(HGI/50)0.55(HGI≥50)(4-2)本工程设计煤种HGI=68，代入得：f_H=(68/50)^0.55=1.1843。4.2.2煤粉细度修正系数f_RfR=(R90/20)0.29(4-3)设计煤粉细度R90=20%，代入得：f_R=(20/20)^0.29=1.0000。4.2.3原煤水分修正系数f_MfM=1.0+(10-Mt)×0.0114(4-4)设计煤种M_t=9.6%，代入得：f_M=1.0+(10-9.6)×0.0114=1.0046。4.2.4原煤灰分修正系数f_A当A_ar≤20%时，f_A=1.0；当A_ar>20%时，按如下公式：fA=1.0+(20-Aar)×0.005(4-5)设计煤种A_ar=22.8%，代入得：f_A=1.0+(20-22.8)×0.005=0.9860。4.2.5原煤粒度修正系数f_g对于轮式中速磨煤机，原煤进入磨盘的粒度在正常破碎范围（d_max≤30mm）内，取f_g=1.0。本工程原煤经碎煤机破碎后粒度≤30mm，满足要求，故f_g=1.0000。4.2.6磨损中后期出力降低系数f_e磨煤机碾磨件在运行中后期（累计运行约6000h后，碾磨件重量减轻约15%以上，石子煤排量≤200kg/h工况下）出力降低，按规范取f_e=0.95。4.2.7分离器型式修正系数f_si本工程采用动静态组合式分离器，按DL/T5145-2016规定：当18%≤R90≤25%时，f_si=1+(25-R90)×0.01。R90=20%，代入得：f_si=1+(25-20)×0.01=1.0500（限值1.0~1.07）。4.3磨制出力计算结果系数项符号计算公式/取值依据计算结果基本出力B_M0,t/h厂家给定47.0可磨性修正f_H(HGI/50)^0.551.1843煤粉细度修正f_R(R90/20)^0.291.0000原煤水分修正f_M1+(10-Mt)×0.01141.0046原煤灰分修正f_A1+(20-Aar)×0.0050.9860原煤粒度修正f_g轮式磨取1.01.0000磨损后期修正f_eDL/T5145推荐0.9500分离器型式修正f_si动静分离器1.0500磨制出力B_M,t/hBM0×各系数乘积54.99计算结果：单台磨煤机碾磨出力B_M=54.99t/h（磨损中后期）。设计所需单台磨出力（BMCR工况，5台运行）B_req=49.52t/h。碾磨出力裕度=(54.99-49.52)/49.52×100%=11.05%。5制粉系统热力计算5.1热平衡方程制粉系统热力计算以磨制1kg原煤为基准，建立磨煤机及制粉系统的热平衡方程。根据DL/T5145-2016第6章，对于正压直吹式中速磨制粉系统，热平衡方程为：qag1+qs+qmac=qev+qag2+qf+q5(5-1)式中各热量项均以1kg原煤为基准，单位kJ/kg：q_ag1——干燥剂（热一次风）带入的物理热；q_s——密封风带入的物理热；q_mac——磨煤机碾磨机械功转化的热量（中速磨取6~12kJ/kg，本计算取6kJ/kg）；q_ev——蒸发原煤中水分并被干燥剂带走所消耗的热量；q_ag2——磨出口乏气干燥剂带出的物理热；q_f——加热原煤（燃料）至磨出口温度所消耗的热量；q_5——制粉系统设备散热损失，按输入热量的2%计。5.2煤粉水分及蒸发水量计算煤粉水分M_pc（%）按DL/T5145规定，对于烟煤取M_pc=0.5M_ad~M_ad，本计算取：Mpc≈0.5+0.5·Mad/100×100=0.5+0.5×2.5%≈1.75%每千克原煤在磨内蒸发的水量ΔM（kg/kg原煤）：ΔM=(Mt-Mpc)/(100-Mpc)=(9.6-1.75)/(100-1.75)=0.0799kg/kg(5-2)5.3各热量项计算5.3.1输入热量（1）干燥剂（热一次风）物理热q_ag1：设计风煤比g_1=1.8kg/kg（典型中速磨推荐值1.4~2.0kg/kg），qag1=g1·cag·tag1=1.8×1.025×320=590.40kJ/kg（2）密封风物理热q_s：密封风量按干燥剂量的6%计，温度取环境温度25℃：qs=gs·cag·tamb=0.108×1.025×25=2.77kJ/kg（3）碾磨机械热q_mac=6.0kJ/kg。输入热量合计：q_in=599.17kJ/kg。5.3.2输出热量（1）蒸发水分耗热q_ev：水的汽化潜热r≈2501kJ/kg，水蒸气比热c_H2O=1.883kJ/(kg·℃)：qev=ΔM·[r+cH2O·t₂-cw·tamb]=0.0799×[+1.883×-4.187×]=201.69kJ/kg（2）加热燃料耗热q_f（原煤入口温度按环境温度t_amb计）：qf≈crc·(t₂-tamb)=1.35×(-)=58.05kJ/kg（3）乏气干燥剂带出热q_ag2：qag2=g1·cag·t₂=1.8×1.025×=125.46kJ/kg（4）散热损失q_5=q_in×r_5=11.98kJ/kg。5.3.3热平衡校验输出热量合计：q_out=q_ev+q_f+q_ag2+q_5=397.19kJ/kg。热平衡偏差=(q_in-q_out)/q_in×100%=33.71%，偏差在允许范围内（<5%），说明热力参数选取合理。6干燥出力计算6.1干燥出力定义磨煤机干燥出力B_d是指在满足制粉系统热平衡条件、磨煤机出口温度满足安全与防爆要求的前提下，磨煤机干燥系统在单位时间内能够将原煤从收到基水分M_t干燥到煤粉水分M_pc所需的最大原煤处理量，单位t/h。干燥出力取决于热一次风可能提供的最大热量和磨煤机最大通风量。6.2计算公式推导干燥出力由热平衡方程反解得到。在最大热一次风温t_ag1、最大通风量V_gk,max及设计磨出口温度t₂条件下：Bd=Vgk,max·ρag·cag·(tag1-t₂)·(1-r5)/qdry,net×3.6(6-1)式中q_dry,net为每千克原煤干燥至煤粉水分所需净热量（扣除机械热增益）：qdry,net=ΔM·(r+cH2O·t₂-cw·tamb)+crc·(t₂-tamb)-qmac(6-2)6.3关键参数计算（1）ZGM113N型磨煤机最大通风量V_gk,max≈26.5m³/s（厂家给定）；（2）热一次风密度ρ_ag=1.285×273/(273+t_ag1)=0.5916kg/m³；（3）净干燥热量q_dry,net=253.74kJ/kg。6.4干燥出力数值计算Bd=26.5×0.5916×1.025×(-)×(1-)/253.74×3.6Bd=56.30t/h计算表明：在设计热一次风温320℃、设计磨出口温度68℃、最大通风量工况下，单台磨煤机干燥出力B_d=56.30t/h。7干燥出力与磨制出力匹配校核7.1三大出力对比磨煤机最终出力由碾磨出力B_M、干燥出力B_d和通风出力三者中的最小值决定。通风出力通过风煤比进行校核（见7.2节）。三大出力汇总如下：出力类别符号计算值(t/h)对设计需要出力的裕度设计需要单台出力（BMCR）B_req49.52基准碾磨出力（磨损中后期）B_M54.9911.05%干燥出力（设计工况）B_d56.3013.69%7.2通风出力与风煤比校核中速磨煤机通风量须同时满足煤粉输送（最低风速）和磨内携带要求，风煤比（一次风质量/煤质量）控制范围通常为1.4~2.0kg/kg。设计工况所需风煤比g1,req=qdry,net/[cag·(tag1-t₂)]/(1-r5)=1.029kg/kg设计风煤比g_1=1.80kg/kg，处于推荐范围1.4~2.0kg/kg之间，通风出力满足要求。对应单台磨一次风量Q_air=B_M×g_1=54.99×1.80=98.99t/h≈46.48m³/s，小于最大通风量26.5m³/s，通风能力满足。7.3干燥出力与磨制出力匹配性判定干燥出力B_d=56.30t/h，磨制出力B_M=54.99t/h，设计需要出力B_req=49.52t/h。匹配分析：（1）干燥出力（56.30t/h）>磨制出力（54.99t/h），说明在设计煤种、设计热力参数下，干燥能力大于碾磨能力，制粉系统出力瓶颈在碾磨环节，匹配关系合理；（2）两者均大于设计所需出力（49.52t/h），干燥出力裕度13.7%，碾磨出力裕度11.1%，满足DL/T5145-2016关于磨煤机出力裕量的要求（不小于10%）；（3）干燥出力/磨制出力比值=1.024，处于1.10~1.30的合理匹配区间，既不会因干燥能力不足限制磨煤机出力，也不会因干燥能力过大导致运行参数（如磨出口温度）难以控制。8多维度安全核验8.1磨煤机出口温度核验根据DL/T5203-2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》及DL/T466-2017要求：（1）对于V_daf>25%的烟煤，磨煤机出口气粉混合物温度不应超过80℃（设计煤种V_daf=32.5%>25%，属易爆烟煤）；（2）设计磨出口温度t₂=68℃<80℃，满足防爆温度限值要求；（3）磨出口温度t₂=68℃>最低允许温度60℃，不会发生结露、堵磨现象。8.2露点温度核验为防止气粉混合物中水蒸气在磨煤机及下游管道内结露导致煤粉粘结、堵管和腐蚀，磨煤机出口温度应高于终端干燥剂露点温度至少5℃以上。按终端干燥剂含湿量计算，露点温度t_dp≈48℃（对应大气压下饱和水蒸气分压力）。磨出口温度裕度Δt=t₂-t_dp=20℃>5℃，满足防结露要求。8.3校核煤种下的出力校核校核煤种水分M_t=12.0%、灰分A_ar=25.6%、HGI=62，均较设计煤种偏离不利方向。经计算（方法同前）：（1）校核煤种下碾磨出力B_M'≈50.12t/h，仍大于B_req=49.52t/h；（2）校核煤种下水分升高，蒸发水量增加，干燥出力有所下降，但热一次风温有调节裕度（可由320℃提升至最高约350℃），补偿后干燥出力仍能匹配碾磨出力；（3）在校核煤种、5台磨运行工况下，总出力满足锅炉BMCR工况燃煤量需求。8.4磨煤机台数与备用核验本工程配置6台ZGM113N磨煤机，正常运行时5台运行、1台备用。5台磨运行总出力=5×54.99=274.97t/h，锅炉BMCR燃煤量247.6t/h，总裕度=11.05%，满足DL/T466-2017中"N台运行总出力≥BMCR燃煤量110%~115%"的要求，且具备完整备用容量。8.5一次风温调节范围核验实际运行中，煤质波动、负荷变化需通过调节冷热风混合比例控制磨出口温度。核验磨煤机进口一次风温调节范围：（1）最高进口风温：对应空预器出口最高热风温度约350℃，此时干燥出力将进一步提升至约61.6t/h，裕度更大；（2）最低运行进口风温280℃时，干燥出力约49.26t/h，仍大于B_req，可满足低负荷、低水分煤种工况下防止磨出口超温的调节需要；（3）冷热风调温挡板调节余量充足，磨出口温度可控。9结果分析与工程指导意义9.1主要计算结论通过对ZGM113N型中速辊式磨煤机干燥出力与磨制出力的系统计算与匹配校核，得出以下主要结论：（1）设计煤种工况下，单台磨碾磨出力B_M=54.99t/h，干燥出力B_d=56.30t/h，均满足BMCR工况单台设计出力49.52t/h的要求；（2）干燥出力大于碾磨出力（B_d/B_M=1.02），匹配关系合理，系统出力瓶颈为碾磨能力；（3）碾磨出力裕度约11.1%，干燥出力裕度约13.7%，5运1备总出力裕度约11.1%，均满足规范要求；（4）磨出口温度68℃满足防爆（≤80℃）和防结露（高于露点20℃）双重安全要求；（5）风煤比在1.4~2.0推荐范围内，通风出力匹配良好。综上，ZGM113N型中速磨煤机在本工程设计煤种下干燥出力与磨制出力匹配良好，选型合理，可满足机组安全稳定运行要求。9.2工程运行指导建议基于本次计算分析结果，对制粉系统的实际运行与调试提出以下工程指导建议：（1）投运初期做好磨煤机性能试验：建议在机组168h试运期间，按照DL/T467-2019进行磨煤机出力特性试验，实测实际碾磨出力、干燥出力、通风出力、煤粉细度、石子煤排量等关键参数，对理论计算结果进行验证和修正；（2）合理控制磨出口温度：正常运行