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电厂常见磨煤机种类及工作原理

 

  电厂常见磨煤机种类及工作原理_能源/化工_工程科技_专业资料。关于电厂制粉系统磨煤机种类介绍及工作原理。

  电厂常见磨煤机种类及 工作原理 第一节 煤粉的一般特性 多数为20-60m,吸附空气 流动性气力输送;易泄漏 对分离器、管道的冲击磨损 自燃与爆炸性 堆积在死角,缓慢氧化,温度上升自燃 煤粉细度高挥发分煤不宜太细 适当的流速:防止堆积和静电火花 严格控制磨煤机出口温度DCS监测(下表) 燃料 页岩 褐煤 储仓式 Mar25% Mar25% 70℃ 80℃ 直吹式 非竖井磨 竖井磨 80℃ 80℃ 100℃ 烟煤 130℃ 贫煤 130℃ 130℃ 130℃ 无烟煤 不限制 不限制 不限制 煤粉水分 煤粉的最终水分对于供粉的连续性、均 匀性、燃烧的经济性、磨煤机的出力以及制 粉系统的安全性有很大影响 最终水分取决于制粉系统的干燥能力 水分影响:高结块、堵塞、磨出力 低自燃、爆炸 干燥耗能 第二节 煤粉细度和颗粒分布特性 一、煤粉细度 Rx 把一定量的煤粉在筛孔尺寸为 x m的标准筛 上进行筛分、称重,剩余占总量的质量百分数 Rx a a b 100 % Rx 值越大,越粗 煤粉的全筛分分析 5个筛子叠在一起: 75、90、100、150、200 m 筛号 每厘米孔数 6 8 12 30 40 60 70 孔径 ( m ) 1000 750 500 200 150 100 90 煤粉细度 符号 R1 R750 R500 R200 R150 R100 R90 80 100 75 60 R75 R60 电厂常用方法:同时给出R90、R200 例如: R90=5.2%、R200=0.05% 根据这两个值,即可求出任意粒径的分布 ? 颗粒的组成特性 煤粉的经济细度 通过燃烧试验确定 易着火燃烧的煤,细度 可大一些 煤粉比较均匀的,细度 可大一些 二、煤粉的颗粒组成特性 均匀性指标 不同的粉碎方式,具有不同的分布特性曲线 破碎公式Rosin-Rammler-Bennet方程式 Rx 100exp x x0 n x0 特征颗粒直径:主粒径 n 煤粉均匀性系数:0.8-1.2;n越大,越均匀, 即太大、大小的颗粒较少 工程上,可由R90、R200求出n的大小 第三节 煤的可磨性与磨损性 一、煤的可磨性系数 1、哈氏可磨指数HGI(Hardgrove index) 方法:煤样 试验仪 筛分 计算 国家标准规定采用此法 我国动力用煤,一般HGI等于25-129;越大越易 磨。 通常认为: 大于86的为易磨煤 小于62的为难磨煤 2、前苏联,全苏热工所:可磨性系数 Kkm 标准煤与试验煤磨到同样细度,所消耗能量之比 越大越易磨 以上两个系数可以相互换算 Kkm 0.0034(HGI )1.25 0.61 二、磨损指数 表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度, 直接关系到部件寿命 Ke E A 纯铁试片放在高速喷射的煤粉流中接受冲击 τ—煤粒从初始状态被研磨至R90=25%的时间 E —试片的磨损量 A —标准煤在单位时间内对纯铁试片的磨损量 我国电力行业标准:采用冲刷磨损指数Ke Ke 1.0 1- 2- 3.5- 5 1.9 3.5 5 磨损 轻微 不强 较强 很强 极强 性 已成为磨煤机选型的一个依据 第四节 磨煤机 磨煤机分类(转速) 低速:15 - 25 r/min 中速:60 - 300 r/min 高速:750 -1500/min 筒式钢球磨 HP、RP、MPS磨、E型磨 风扇磨 一、低速磨煤机 1、钢球磨 结构:大圆筒(长3-10m、2-4m)、30-60mm球、锰钢护甲 一端煤和热空气、另一端混合物 原理:三个作用力:撞击、挤压、研磨 干燥+输送:风速 粉量 筒式钢球磨 工作原理示意 影响因素: 1)转速: 最佳0.75倍临界转速 2)护甲:被磨损后,对钢球的提升作用,磨出力 3)钢球充满系数:一般在10%-35% 钢球越多,煤粉越细 保证出力的情况下,尽是减少装载量 及时补充钢球 4) 钢球直径 太小 撞击作用差;太大研磨作用小 一般不同直径按比例搭配: 40、50、60mm 5)通风量:过小煤集中在进口,分布不均 过大粗粉太多,回粉率 6)载煤量:太少单位质量煤粉耗电量大 太多不利于研磨,甚至堵塞 优缺点 1)煤种适应性好,可磨无烟煤 2)可磨冲刷磨损指数Ke3.5的煤 虽金属磨损量大,但不停机添加钢球 若中速磨需停机更换磨损部件 3)对煤中“三块”铁块、木块、石块 不敏感 4)对煤的干燥能力强,与中速磨相比,可磨高水分煤 5) 结构简单,可靠性高,易维修 6) 设备庞大、投资高、占地大、运行电耗高、金属磨损 大、噪音大 一般在其它磨不能应用的场合才选用 2、双进双出钢球磨 结构:左右对称 螺旋输煤器 空心圆管 圆筒外壳体与带螺旋的 空心圆管之间有一定的 间隙 下部间隙用以通过煤块 上部的间隙用以通过磨 制后的风粉混合物 原理:两端进,中间对冲后反向流回;粗粉分离器 双进双出钢球磨的优点: (1)可靠性高、灵活性显著、可用率高。据国外运行情 况表明,包括给煤机在内的此种球磨机制粉的年事故 率仅为1%,而且磨煤机本身几乎不出事故。 (2)维护简便、维护费用低。与中、高速磨煤机相比, 此种球磨机维护最简便,维护费用也最低,只需定期 更换大齿轮油脂和补充钢球。 (3)出力稳定,能长期保持恒定容量和要求的煤粉细度 (4)能有效地磨削坚硬、腐蚀性强的煤。 (5)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10-15min的出粉量。 (6)在较宽的负荷范围内有快速反应能力。试验表明, 此种球磨机直吹式制粉系统对锅炉负荷的响应时间几 乎与燃油和燃气炉一样快,其负荷变化率每分钟可以 超过20%。它的自然滞留时间是所有磨煤机中最少的, 只有10s左右。 (7)煤种适应能力强。双进双出磨机对煤中的杂物不敏 感,但是对于球磨机两端的螺旋输送器,对煤中杂物 的限制比一般磨煤机严格。 (8)能保持一定的风煤比。 (9)低负荷时能增加煤粉细度 (10)无石子煤泄露。 (11)有显著的灵活性,如可半侧运行 磨出力的调节 一次风流量,而不是给煤机 风速 风量 、煤量,风煤比不变 负荷响应快 在较宽的负荷范围内有快速反应的能力; 筒体粉位控制系统控制筒体内粉位 当设在高位时: 筒内燃料量增加,在 筒内的停留时间加长, 细 二、中速磨煤机 辊-盘式(平盘磨) 辊-碗式(碗式磨RP型 、改进HP型 ) 辊-环式(MPS磨) 球-环式(E型磨、中速球磨) 结构:四部分 驱动、碾磨 干燥、分离 原理: 相对运动的研磨部件; 压紧装置: 弹簧 液压 离心力; 煤粉风环室 热 风带走 石块风环室落入 杂物箱 上部的煤粉分离器; 干燥:磨盘上方空间 辊-碗式 RP磨 RP型磨辊套 辊-碗式 HP磨 RP 与 HP 的区别 RP的传动装置采用蜗轮蜗杆 HP采用齿轮传动 HP的出力大 一级分离:热空气由风环 进入后,携带煤粉上升, 较重的掉下重磨; 二级分离:分离器顶部的 折向门装置:碰撞+转弯 离心力 三级分离:折向门叶片使 气流在内锥体产生旋转 离心力 折向叶片角度旋转强度 最终细度 石子煤 混杂在煤中石子、煤歼石和铁块等杂质从磨碗边缘溢出 后,由于较重而从风环处落下。 在磨碗下部的热风室内装有可转动(随主轴转动)的石子 煤刮板,它把上述杂物刮大石子煤排出口,进人石子煤 箱中。 如果有煤排入石子煤箱 表明给煤量过多,或磨辊压力过小,或一次风流量 太小,或磨煤机出口温度过低。磨煤机部件磨损过多或 调整不当也会造成煤的排出。煤的过量溢出表明磨煤机 运行不正常,应立即采取措施,加以调整。 RP磨的防爆 设 CO 浓度检测仪 蒸汽或CO2自动喷射防爆设施 消防蒸汽系统 或 惰化蒸汽系统 辊-环式 MPS磨 辊子边缘近于球形 出力大于其它类型的中速磨 容易做到大型化 滚动阻力小能量消耗小 磨辊的辊胎采用对称结构,当一侧磨损后,可拆下翻 身后再用 磨辊的调换与翻身比较容易,不需大的拆卸 MPS磨盘瓦 风环 磨辊 磨盘 球-环式:E型磨 ? 研磨部件:上磨环,空心钢球和下磨环 ? 磨辊加载:弹簧、液压-气动 ? 整个工作寿命中,可以始终保持钢球的 圆度,以保持磨煤性能不变,磨煤出力 不会因钢球磨损而减少 E型磨 - 中速球磨 1-导块 3-上磨环 5-下磨环 7-石子煤箱 9-压紧弹簧 11-煤粉出口 2-压紧环 4-钢球 6-轭架 8-活门 10-热风进口 12-原煤进口 中速磨煤机易磨损件国产化及耐磨性提高的研究 创造了无镍的Cr20高铬铸铁新材料,取代进口镍硬铸铁材 料,每年为国家节约稀缺的电解镍资源数百吨,且硬度、 韧性、寿命均超过后者 电力部科技进步二等奖及国家科技进步三等奖。 MPS磨盘瓦 RP型磨辊套 E型磨环与磨球 几种中速磨的比较 中速平盘磨:钢材耗量少 电耗小 紧凑;部件寿命短 RP型磨:电耗低 检修方便 紧凑 出力调节范围大 两碾磨件无接触,可空载启动 噪音小 适合Ke1.0的煤 MPS磨:辊、凹槽圆弧形 电耗介于RP型 及 E型磨 之间 适合Ke2.0的煤 E型磨:适合Ke3.5的煤 部件寿命较长 电耗大 所以: Ke1.0时,优先选RP型磨 中速磨的优缺点 1)结构紧凑 占地小 投资少 耗电少 金属消耗小 噪音小 2)煤种适应性 没有钢球磨好 适合烟煤 3)干燥作用小,受水分影响较大: 水分大会压成饼状 一般要求Mf19% 4)对“三块”的敏感性大 5)不能磨磨损指数高的煤种 6)结构复杂,运行和检修的技术要求高 三、高速磨煤机 风扇磨类似风机 适用于褐煤 蜗壳(带护板)+ 叶轮 锰钢 转速>400r/min 1-蜗壳 2-护板 3-叶轮 4-燃料进口 5-出口 6-轴 7-轴承箱 8-联轴节 1)结构简单,尺寸小 与粗粉分离器连成一体 2)原理:撞击、磨擦 高水分褐煤(软)干燥作用强 3)本身为排粉机直吹式 4)用热风或高温烟气来干燥 干燥 脆 拍碎 适用于高水分的褐煤 第五节 制粉系统 制粉系统的选择 ? 单位电耗、金属消耗量(经济性)、投资 ? 磨煤机的特性、煤的特性、锅炉负荷特性 中间储仓式制粉系统 低速钢球磨 直吹式制粉系统 中速、高速、双进双出 当前:冷一次风机正压直吹,配HP、MPS、双进双出 一、中间储仓式制粉系统 由磨煤机出来的煤粉空气混合物,流经粗粉分离器后, 不直接送入炉膛,而是用细粉分离器将煤粉从气粉混合物 中分离出来,储存于煤粉仓中,给粉量由给粉机,根据负 荷来调节 特点:可靠性高 响应负荷变化好 最经济的出力下运行 系统相对复杂 投资、运行费用高 中间储仓式 类型之一 乏气送粉 方式 (17细粉分离器→9排粉机→22给粉机) 中间储仓式 类型之二 热风送粉 方式 (14空气预热器→28热一次风机→22给粉机) 25三次风 二、直吹式制粉系统 锅炉的正常运行完全依赖于制粉系统的可靠性程度 中速磨直吹式制粉系统:应用广 高速磨 双进双出钢磨直吹式制粉系统:较多应用 特点:系统简单、投资少 设计时需较大的设备储备裕量 负荷变化时,中速直吹需从给煤机开始调 节,响应慢; 双进双出钢球磨直吹式响应快 按磨内压力及一次风机热状态 分三类 负压直吹 正压直吹热一次风机 正压直吹冷一次风机 1、负压直吹: 排粉机置于分离器后,磨损严重 2、正压直吹(热一次风机) ?热一次风机的状态评价 3、正压直吹(冷一次风机、三分仓式空预器) ?冷、热一次风机系统的对比 思考 冷一次风机系统与热一次风机系统的比较 冷工作条件可靠性 冷 体积小 造价、电耗 兼作密封风机 热风温度不受一次风机材料限制,可以高一些 一次风是一个独立的系统(单设一、二次风机) “直吹式”与“储仓式”制粉系统的 比较 1. 直吹式系统简单,设备少,管路阻力小, 电耗小;储仓式系统复杂,部件多,负压 大,漏风量大,输粉电耗大 2. 负压直吹式,排粉机磨损快;储仓式排粉 机磨损轻(?同是负压,为何不同) 3. 直吹式磨煤机的工作对锅炉的影响大,可 靠性低,系统需较大裕量;储仓式系统磨 煤机的工作对锅炉的影响小,裕量小 4. 负荷变化,中速磨直吹式从改变给煤量 开始,经整个系统调节,惰性大;储仓 式调节给粉机,方便灵敏 5. 直吹式燃料、空气的调节在磨煤机之前, 同一台磨供粉的各燃烧器没有风粉分配 的调整手段,风粉不均;储仓式单独调 节每一燃烧器的给粉机,风粉均匀 6. 中储式邻炉间可以用螺旋输粉机互相输 送,提高了机组可靠性 7. 中储式磨可以一直在经济出力下运行, 不受锅炉负荷限制 举例 600MW 6台磨(5台MCR) 零米一排布置 典型系统 配不同类型磨煤机的 直吹式制粉系统 一、中速磨直吹式制粉系统 主要影响因素 转速:太低磨的太细;高费 气力输送 容量提高,转速趋于降低 通风量:影响出力及细度、石子煤 风量增加煤粉变粗,出力增加 风量太低煤落入石子煤箱中 ?保持一定的风煤比时,磨的工作稳定 ? 细度不要通过风量来调 风环气流速度 高 煤粉粗、能风电耗增加 低 出力降低、细、石子煤增加 控制风环的间隙 研磨压力 大 加快磨损; 小 出力降低,煤粉变粗 随着研磨部件的磨损,通过液压气动装 置自动维持压力 燃料性质 对水分、硬度的要求 经济性 随着磨煤出力的增加,磨煤功率和通风功率都是上升的, 煤粉细度也随之变粗,而制粉单位电耗是随磨煤出力的增 加而有所降低 当磨煤出力低到额定值的70%时,制粉电耗增加30%左右 为了使制粉系统能处于较经济状态下运行以及保持炉膛着 火的稳定性 希望各台磨煤机的出力均能保持在75%额定负荷以上 BMS系统:启动过程中对密封风压的要求 二、双进双出钢球磨直吹式 冷一次风机 三分仓式空预器 密封风 特点: 煤种适应性 风煤比不变 响应快 负荷调节范围大 负荷低时煤粉更细 较低的风煤比 旁路风的作用 所谓风煤比不变:指磨出口的风煤比不随 负荷而改变,这意味着,当负荷降低时,磨之 后的一次风管内的风速将降低煤粉的沉积, 粗粉分离器的分离效果下降 三、高速磨直吹式制粉系统 比其它型式磨的制粉系统简单 设备少 分类: 单介质干燥系统 二介质干燥系统 三介质干燥系统 单介质干燥系统:热风干燥水分不高时 二介质干燥系统:高温炉烟干燥高水分 三介质干燥系统 高温烟气 低温烟气 热风 改变高、低温烟气的比例适应燃煤水分的变化 第六节 给煤机和给粉机 一、给煤机 给煤机是制粉系统中的一部分。它的作用是根 据磨煤机负荷的需要调节给煤量,并把原煤均 匀连续地送人磨煤机中。 国内应用较多的给煤机有圆盘式、震动式、刮 板式、皮带式等几种 刮板式和皮带式在大型锅炉机组中应用较多 1、刮板式给煤机 利用煤在自身内摩擦力和刮板链条拖动力的作用下,在磨煤机 的箱体内沿着刮板链条的运动方向形成连续的煤层流,不断地 从进煤口流到出煤口,实现连续均匀定量地输送煤的任务。 煤量的调节: 刮板式给煤机可以通过调节煤层厚度来调节给煤量,也可以 用改变链轮转速的方法对给煤量进行调节 特点: 系统布置灵活,能满足较长距离的供煤要求; 可以制成全封闭式,所以适用于正、负压下运行; 速度调节采用电磁调速异步电动机,操作方便并可以集中 控制和远程控制,还可以满足过载安全保护的要求; 此外,这种给煤机安装方便。其不足之处是占地面积较大。 2、电子重力皮带式给煤机 这种给煤机是由本体、给料皮带机构、链式清理 刮板、称重机构、堵煤及断煤信号装置、润滑油 以及电气管路、电子控制柜、电源动力柜等组成 称重原理 电子称重式给煤机的给煤量称重是通过负荷传感 器测出单位长度皮带上煤的重量G,再乘以由编 码器测出的皮带转速V,得到给煤机在此时的给 煤量B,即B=GV。 给煤机的自动调速过程 按照锅炉负荷及系统出力的需要,燃烧调节系统 向给煤自动调节装置的比较器输入一个要求的给煤量 的指令信号,此信号为频率信号.经电压转换器而产 生一个电隔离的模拟量,它正比于制粉系统所要求的 给煤量。在比较器中,实际给煤量信号与系统要求的 给煤量指令信号相比较,得到一个差值信号,该信号 随即输向驱动电动机的速度控制器,从而改变皮带驱 动电动机的速度,使给煤量能符合系统的出力要求。 二、给粉机 在中间储仓式制粉系统中,煤粉仓中的煤粉是通 过给粉机按照需要先送入一次风管,然后再进入 炉膛。 炉膛内燃烧的稳定性,在很大程度上取决于给粉 机给粉量的均匀性以及给粉机适应锅炉负荷变化 的调节性能。 通过调节给粉机的给粉量来控制锅炉的蒸汽温度 和蒸汽压力,从而保证锅炉的出力。 第七节 煤粉分离器 一、粗粉分离器 分离器中是利用气流通过折向挡板或分离器部件本 身的旋转来形成气流的旋转运动。 运行中改变挡板的角度或旋转部件的转速就可以改 变旋转强度,因而可以用来调节煤粉的细度。 分离器引出的气粉混合物中还有一些较粗的煤粉, 被分离出的回粉中也有一些细粉,这种现象对磨煤 机和锅炉的工作都是不利的 改进型 二、细粉分离器 离心分离 重力分离 含粉气流切向引入 外旋固体粒子靠离心力甩 向外筒壁并向下运动,由下 部口排出 内旋净化后的气流由顶部 排气口排出 阻力 分离效率 结构 知识点 1. 制粉系统的分类 2. 中间储仓式制粉系统的基本原理和特点 3. 两种中间储仓式制粉系统的流程和设备 4. 比较乏气送粉与热风送粉的适用条件 5. 细粉分离器的作用 6. 什么是乏气? 7. 什么是“三次风”?从哪来到哪去? 8. 直吹式制粉系统的基本原理和特点 9. 三种直吹式制粉系统的流程和设备 10. 能画出正压直吹冷一次风机直吹式制粉系统的示意图 11. 负压直吹系统中排粉机的工作条件为何不好? 12. 比较冷一次风机系统和热一次风机系统的优劣 13. 磨煤机的分类 14. 钢球磨的结构、原理 15. 钢球磨的优缺点 16. 不同的磨对煤种的适应性 17. 双进双出钢球磨的特点 18. 双进双出钢球磨直吹式制粉系统的负荷调节方法 19. 中速磨的分类、结构、原理 20. 中速磨的优缺点 21. 中速磨的调整 22. 风扇磨的特点和适用煤种 23. 煤粉的粒径有多大? 24. 为何要严格控制磨煤机出口风温? 25. 煤粉细度的定义 26. 煤粉经济细度的定义 27. HGI是什么?有何用途? 28. 影响钢球磨运行的因素有哪些?

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