ZGM133G中速磨煤機調整試驗研究

潘國清，應明良，蔡潔聰，陳文翰

（浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

1 設備概況

某發電廠1 000 MW機組采用冷一次風正壓直吹式制粉系統，配置了6臺ZGM133G型中速磨煤機，磨煤機分離器在原有靜葉基礎上安裝了動態旋轉分離器。磨煤機采用液壓加載裝置，根據磨煤機出力大小對磨輥的加載力在線自動調節。

ZGM133G磨煤機是一種中速輥盤式磨煤機，碾磨部分是由轉動的磨環和3個沿磨環滾動的固定且可自轉的磨輥組成。原煤從磨煤機中央的落煤管落到磨環上，旋轉磨環借助離心力將原煤運動至碾磨滾道上，通過磨輥進行碾磨。3個磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，由液壓加載系統產生的碾磨力均勻作用至3個磨輥上。原煤的干燥與碾磨同時進行，一次風通過噴嘴環均勻進入磨環周圍，將經過碾磨從磨環上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機上部的動、靜葉分離器，在分離器中進行分離，粗粉被分離出來返回磨環重磨，合格的細粉被熱一次風帶出分離器。

旋轉分離器為動靜組合式。從研磨區送來的氣粉混合物進入分離器，首先通過靜止百葉窗，產生一定的切向速度，大的顆粒由于質量較大，直接通過回粉錐返回研磨區，其余煤粉氣流在曳引力帶動下，進入轉子部分。通過調節轉子的轉速，使合格煤粉顆粒的離心力和氣流的曳引力平衡，而不合格的顆粒在離心力的作用下返回研磨區重磨，旋轉分離器電機轉速設計保證在500～1 500 r/min（動態分離器轉速調整范圍為12～140 r/min）時，煤粉細度R90為3%～35%可調；驅動部分是由變頻器帶動電動機傳動的，通過齒輪、回轉支撐帶動中心空心軸，從而帶動轉子轉動。

2 試驗內容

用等速取樣法分別在磨煤機出口4根煤粉管的2個取樣孔抽取煤粉，每個煤粉管斷面分為4個等截面圓環，每個煤粉管的取樣點為16個，每個點的取樣時間為30 s，每根煤粉管1次取樣共用時480 s。試驗利用氣流篩分析煤粉細度R90或R150。試驗主要進行3個特性試驗：變動態旋轉分離器轉速特性試驗、變磨煤機加載力特性試驗及變磨煤機通風量特性試驗。

試驗煤種為平三煤，該煤種的哈氏可磨性指數（HGI）為58。其工業分析和元素分析見表1。

表1 平三煤煤質分析數據 %

3 試驗結果及分析

3.1 變動態旋轉分離器轉速特性試驗

來自磨碗水平面上的風粉混合物兩相流，可以大致簡化分解為垂直上升和周向旋轉的2個不同方向。垂直上升氣流進入籠體下部小端的環形斷面時，上升流速被加速進入葉片時，轉向流速又降低。在旋轉葉片工作面撞擊下，氣流中的粗粒煤粉獲得新的能量，并沿著向下和向外的2個方向運動而被分離出來并向下沉降到磨輥附近。較細的煤粉，因慣性小易轉向而進入葉片的內部。周向旋轉氣流中的粗粒煤粉，在離心力作用下趨向機殼的內壁面方向。旋轉分離器的周向旋轉加快了氣流旋轉速度，從而強化了該離心分離過程。氣流中粗粒度的煤粉因其承風面積相對質量較小，推力不足，且因慣性較大，加速過程比較困難，更不易轉向而進入葉片內。數量較少的粗粉進入葉片中部后也將被葉片表面撞擊后彈向朝外和朝下方向再次被分離。旋轉分離器轉速越高，則進入葉片內的煤粉細度越細。

動態旋轉分離器的分離效果取決于轉子的轉速。轉速越快，分離出來的煤粉顆粒越細，反之則越粗。在靜葉導向板和動葉之間形成離心力場，煤粉-空氣混流在這里分離，大顆粒向外飛出，然后由于重力作用沉降下來。

以磨煤機F為例進行試驗，煤量約為70 t/h，加載力約為14.31 MPa，一次風量為142 t/h時，調節旋轉分離器的轉速（從50 r/min提高到60 r/min），煤粉隨轉速提高而變細（如圖1），煤粉細度R90從22.5%下降到12.5%，且煤粉的均勻性指數n也從1.13提高到1.4，說明旋轉分離器轉速提高后，煤粉顆粒分布均勻，有利于煤粉燃燼。

3.2 變磨煤機加載力特性試驗

增加磨煤機加載裝置的液壓定值，可提高磨煤機的碾磨能力，增加磨煤機的最大出力，煤粉變細，石子煤排量降低。但磨煤電耗因磨輥負載增大而增大，并且磨煤機的磨損加重。當碾磨壓力增加到一定程度后，制粉系統經濟性開始降低。從燃燒經濟性來看，增加碾磨壓力是有利的。通常是煤粉越細，壓降越大，提高加載力可以降低磨煤機的進出口差壓。

與磨輥定加載相比，投用液壓自動加載裝置效果更好，主要表現在：磨煤機大出力運行時可提高煤粉細度；磨煤機小出力運行時有助于降耗節能；可提高煤粉均勻性；有助于降低小出力下磨煤機的振動。

將磨煤機加載力減小后發現煤粉略微變粗。如F磨煤量為70 t/h、一次風量為142 t/h左右，分離器轉速為55.6 r/min時，將磨煤機加載力從14.31 MPa減小到11.54 MPa后，煤粉細度R90由原來的15.97%增加到17.24%，如圖2。

圖2 煤粉細度和磨煤機加載力的關系

3.3 變磨煤機通風量特性試驗

磨煤機通風量對煤粉細度、磨煤機電耗、石子煤量和最大磨煤出力都有影響。在一定的給煤量下增大風量（即增加風煤比），將使煤粉變粗，磨內循環煤量減小，煤層變薄，磨煤機電耗下降。由于風環風速增大，石子煤量減小，風機電耗增加，煤層的減薄和磨煤機電流的降低使磨煤機最大出力的潛力加大。風量的高限取決于鍋爐燃燒情況和風機電耗，如果一次風速過大，煤粉濃度太低或煤粉過粗，則不利于燃燒，或者風機電流超限，則風量不可繼續增加，因此一次風速不宜超過27 m/s。

風量的低限主要取決于煤粉輸送和風環風速的最低要求。如果煤粉管內的一次風速低，不足以維持煤粉的懸浮，煤粉會在管內沉積造成管道堵塞，甚至可能引起自燃，最低允許值一般為18 m/s。

本次試驗將磨煤機一次風量降低后，煤粉細度有較大的變化。如F磨煤量為70 t/h左右，加載力為14.31 MPa左右，分離器轉速為55.6 r/min時，一次風量由157 t/h降至134 t/h，煤粉細度R90由19.02%降為15.46%，如圖3所示。

圖3 煤粉細度和磨煤機通風量的關系

3.4 磨環改造前后磨煤電耗變化情況

在磨煤機的磨煤電耗試驗中發現磨煤電耗遠遠大于設計保證值，且石子煤量明顯偏少。為此，將磨環深度從160 mm減少到130 mm，減少磨環上的盛煤量，且有利于石子煤的排出。

試驗過程中，磨煤機的運行工況穩定，磨煤機煤粉細度200目通過率在75%左右（即R75在25%左右），燃燒狀況良好，磨煤機的電流、進出口風溫等均正常；并且在該工況下磨煤機排放的石子煤量非常少，可以忽略不計。磨煤機磨環改造前，5臺磨在額定出力為75 t/h左右時的磨煤單耗都在9.2～11.3 kWh/t之間，大于磨煤單耗保證值7.98 kWh/t。經過磨煤機磨環改造后，石子煤排放比改造前有所增加，排出的石子煤樣從改造前的粉狀變為小顆粒狀，說明磨環的改造有利于石子煤的排放。如表2所示，以B，C，F磨為例，經過磨煤機磨環深度的改造，磨煤機的磨煤電耗得到大幅降低。3臺磨在出力為75 t/h左右時的磨煤單耗都在7.38～7.97 kWh/t之間，均小于保證值。

表2 磨煤機磨環改造前后額定出力下的磨煤試驗各參數比較

4 結論及建議

（1）磨煤機動態旋轉分離器轉速對煤粉細度有很大的影響，在一定的范圍內，動態分離器轉速越高煤粉越細。

（2）提高磨煤機加載力，可提高磨煤機的研磨能力，并使煤粉變細，但過大的磨煤機加載力會加劇磨輥的磨損。

（3）磨煤機通風量對煤粉細度有影響。在運行中要按照要求的風煤比曲線運行，防止磨煤機通風量偏大運行，以利于鍋爐經濟、環保運行。

（4）經過磨煤機磨環深度的改造，磨煤機的磨煤電耗得到大幅的降低。

[1]董雙梅，王曉建，劉建民.ZGM113型中速磨煤機運行性能分析及改造[J].熱力發電，2008，37（12）∶48-50.

[2]陳華桂，黃磊，岳峻峰，等.正壓直吹式制粉系統優化調整試驗分析[J].江蘇電機工程，2004，23（6）∶51-53.