提升中速磨煤机碾磨效率的装置研发与应用

寿奎原 于帅 卢得勇

摘 要：结合中速磨煤机内部结构、工作原理及实际运行情况，尝试研发一种提升碾磨效率的装置，在原煤进入磨盘前，提高原煤温度，降低原煤水分;在磨盘中使粗细煤粉区域内小范围产生分离，提升粗煤粉碾磨分配能量，达到提升碾磨效率的目的。将该装置在某电厂中速磨煤机上运行一段时间后发现，煤粉细度小幅下降，磨煤机单耗降低约0.6 kWh/t。

关键词：中速磨煤机;碾磨;效率

0    引言

近年来，我国电力需求始终保持增长趋势，2020年前10个月，全社会用电量约6.03万亿kWh，2019年全年全社会用电量约7.23万亿kWh。我国能源结构的特点是多煤、少油、贫气，虽然新能源电源增速较快，但目前火力发电依然是主要的电源结构。据统计，2019年火电装机容量达11.9亿kWh，约占全国装机总容量的59.22%。

中速磨煤机为燃煤电站制粉系统的关键设备，在燃煤电站工艺流程中，承担着碾磨、干燥、输送合格煤粉的作用，在电力生产中能耗较大。针对中速磨煤机性能提升的技术研发是燃煤电站节能降耗的主要方向之一。

中速磨煤机的工作原理为原煤经由落煤管持续落入磨煤机内部磨盘，磨盘被电机带动旋转，旋转过程中，通过磨辊及衬瓦完成对原煤的碾磨及甩出。热风自磨煤机底部风室进入，经由喷嘴环中转后进入磨煤机，携带被磨盘甩出的煤粉，通过分离器后被送出磨煤机。分离器起到分离不合格煤粉的作用，不合格煤粉被分离出来后，经由回粉锥重新返回磨盘进行碾磨，重复上述工作。

中速磨煤机的出力包括干燥出力、通风出力、碾磨出力，3个出力中的最低值为磨煤机的最终出力。在煤质稳定的情况下，干燥出力主要由进入磨煤机的热风温度及热风量决定;通风出力主要由制粉系统中一次风机决定。因此，干燥出力和通风出力主要是由磨煤机以外的因素决定的，碾磨出力主要由磨煤机的结构型式决定。

在有足够热风温度，足够一次风机出力的情况下，碾磨出力往往是限制磨煤机出力的主要因素。因此，对提升中速磨煤机碾磨效率进行研究，对于提升中速磨煤机的性能与出力是很有意义的。

1    提升磨煤机碾磨效率装置的工作原理

中速磨煤机碾磨出力设计计算公式如下：

Bm=Bmo×fh×fr×fm×fa×fg×fe×fsi

式中：Bm为碾磨出力;Bmo为磨煤机基本出力;fh为可磨性对磨煤机出力的修正系数;fr为煤粉细度对磨煤机出力的修正系数;fm为原煤水分对磨煤机出力的修正系数;fa为原煤灰分对磨煤机出力的修正系数;fg为原煤粒度对磨煤机出力的修正系数;fe为碾磨件磨损的出力降低系数;fsi为分离器形式对磨煤机出力的修正系数。

由上式可以看出，原煤的可磨性、水分、灰分、原煤粒度、煤粉细度都会对原煤的碾磨出力产生影响。其中，原煤的可磨性越差，碾磨出力越小;水分越大，碾磨出力越小;原煤粒度越大，碾磨出力越小。

在中速磨煤机工作过程中，不仅原煤粒度会影响碾磨出力，磨盘中煤粉的粒度分布也会影响碾磨出力。中国矿业大学对中速磨煤机碎磨机理进行了深入研究，通过模拟在中速磨煤机的试验装置中进行破碎试验研究发现，碾磨过程中磨盘煤层中的细煤粉颗粒会占据粗颗粒与碾磨介质以及粗颗粒的间隙，导致煤层摩擦系数减小，降低粗颗粒煤粉可分配的碾磨能量，降低碾磨装置的输入能量，降低碾磨效率。

基于以上分析，本文尝试研发了一种提升碾磨效率的装置，该装置包括：（1）中心预干燥系统;（2）磨盘流化风系统。

1.1    中心预干燥系统

中心预干燥系统为从中速磨煤机入口热风道中引出一路热风进入磨煤机顶部落煤管，随落煤管中原煤一起进入磨煤机内部，在落煤管中对原煤进行预干燥，可降低部分原煤水分。

中心预干燥系统示意图如图1所示。

1.2    磨盘流化风系统

磨盘流化风系统为从中速磨煤机入口一次风中引一路送入磨煤机内部，通过流化风喷嘴直接吹扫磨盘中煤粉，在同一动能下，促使煤粉沿吹扫方向产生位移，使被吹扫的煤粉中的粗细颗粒在区域内小范围产生分离，减少粗颗粒煤粉周围的细煤粉，提升分离后粗颗粒及细颗粒可以分配到的碾磨能量。

磨盘流化风系统示意图如图2所示，图中序号1标注即为流化风喷嘴管道。

2    提升碾磨效率装置的应用

将该装置在某电厂ZGM113G型中速磨煤机上进行实际应用，该装置的中心预干燥系统及磨盘流化风系统中均设有手动阀门、电动阀门各1台。其中，中心预干燥系统中的电动阀门为电动调节阀，磨盘流化风系统中的电动阀门为电动关断阀，两个系统均可通过阀门控制投退。

在煤量为30 t/h、40 t/h、50 t/h时，进行该装置的投退对比性能试验。由试验可以看出，煤粉细度小幅下降，中速磨煤机的工作单耗均有一定程度的降低，具体试验数据如表1所示。

由试验数据可以看出，在维持煤量、出口风温、一次风量、液压加载力基本不变的情况下，进行提升碾磨效率装置的投退对比，发现投运提升碾磨效率裝置，煤粉细度有小幅下降。30 t/h煤量时，磨煤单耗降低0.6 kWh/t;40 t/h煤量时，磨煤单耗降低0.54 kWh/t;50 t/h煤量时，磨煤单耗降低0.85 kWh/t。

3    结语

本文基于中速磨煤机碾磨工作原理，尝试研发了一种提升碾磨效率的装置，通过提升原煤温度，降低原煤水分，促使磨盘中粗细煤粉分离，达到提升中速磨煤机碾磨效率的目的。在某电厂应用一段时间后发现，煤粉细度小幅下降，磨煤单耗降低约0.6 kWh/t，煤量越大降低单耗越高，可以达到提高碾磨效率，进而提升磨煤机性能的目的。希望本文的研究成果能够为中速磨煤机的性能优化及降耗等科研工作提供参考和借鉴。

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收稿日期：2020-12-10

作者简介：寿奎原（1973—），男，浙江诸暨人，工程师，从事燃煤电厂锅炉设备管理工作。