華能九臺電廠一期工程風扇磨煤機選型計算

摘 要：文章根據九臺煤質資料及制粉系統的要求，依據試磨的相似理論和火規計算，選出能夠適應華能九臺電廠一期工程2X660 MW超臨界機組工況要求的風扇磨煤機。

關鍵詞：風扇磨煤機；計算；選型

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）12-0006-03

FM系列風扇磨煤機是長春發電設備總廠繼承并發展了德國EVT公司S型風扇磨技術的產品。目前已開發了4個系列、19個型號、裝備在65臺12.5～300 MW燃褐煤鍋爐發電機組中，為用戶提供了計300余臺產品，占國內市場的70%以上。特別是在1992年，成功地為國產第一臺300 MW燃褐煤鍋爐配套了風扇磨煤機。運行情況良好，達到了設計參數，得到了用戶的好評。

20世紀80年代初開發FM系列風扇磨煤機至今，經過對內蒙霍林河、伊敏、大雁、扎賚諾爾、錫林浩特、元寶山、云南小龍潭、山東龍口等地褐煤的應用，積累了豐富的經驗。長春發電設備總廠技術人員經過不斷的探索并結合用戶的實踐經驗，完善了磨煤機的結構，極大地便于用戶檢修。其特點如下：

①大門底部耐磨襯板由原掛鉤式改為滑道式，便于襯板磨損后更換。

②插板伸縮節的插板由原滑動式改為臺車式，便于檢修。

③磨煤機增加勻流盤，使原煤在打擊板上的分布區于均勻，提高金屬利用率；同時也對后盤輪轂進行保護。

④磨煤機的軸承箱由外冷式改為內冷式，減少了運行期間的故障。

⑤機殼襯板由原螺紋緊固改為通空螺栓緊固，便于耐磨襯板的更換。

⑥軸承箱上增設了振動保護元件，提高了磨煤機的運行安全性。

1 系統要求

1.1 鍋爐容量及型式

①單臺鍋爐最大出力為：2 100 t/h；

②每臺鍋爐燃煤量：403 t/h（設計煤質）

467 t/h（校核煤質）；

③燃燒器布置方式：8角切向布置

④空氣預熱器型式：2分倉回轉容克式

⑤理論空氣量：設計煤種：4.17 Nm3/kg（投標方填寫）

校核煤種：3.692 Nm3/kg（投標方填寫）

⑥爐膛出口過剩空氣系數：1.20

⑦進入磨煤機的煤塊粒度≤50 mm（暫定）

⑧風扇磨煤機臺數：8臺/每臺鍋爐

其中運行磨煤機臺數：6臺/每臺鍋爐（BMCR）

4臺/每臺鍋爐（50% THA）

⑨煤粉細度：設計煤種：R90=40～45%，R1.0=1.5，n=1.0

校核煤種：R90=40～45%，R1.0=1.5，n=1.0

⑩煤粉水份：設計煤種：x3.255

校核煤種：5.09

{11}提升壓頭：1 800 Pa

1.2 干燥介質

①采用二介質 高溫爐煙+熱風

干燥介質溫度：高溫爐煙：1 155 ℃（BMCR）

一次風率：～21%

熱風：318 ℃（BMCR），291 ℃（50%THA）

②采用三介質 高溫爐煙+熱風+冷爐煙

干燥介質溫度：高溫爐煙：1 155 ℃（BMCR）

一次風率：～21%

熱風：318 ℃（BMCR），291 ℃（50%THA）

冷爐煙：140 ℃

1.3 煤質資料及分析

本期工程燃用煤源擬為扎賚諾爾褐煤為主，見表1：

1.4 鍋爐燃煤量

每臺鍋爐設計煤質403 t/h，校核煤質467 t/h。

2 磨煤機選型

按照德國經驗和國內規定：風扇磨煤機的選型必須經過試磨，然后根據實驗所取得的數據進行風扇磨煤機的選型計算。

依據《富拉爾基發電總廠№#5風扇磨煤機性能試驗報告》-1983年2月的試驗數據、結合長春發電設備總廠多年的的設計和實踐經驗，根據風扇磨煤機的相似理論及所需要的參數，確定本工程所需的風扇磨煤機型號為FM 340.1060型。實驗數據見表2：

見《富拉爾基發電總廠№#5風扇磨煤機性能試驗報告》-1983年2月。

2.1 根據試磨相似理論選型

依據S36.50型風扇磨的試驗數據，和DL/7466-2002《電站磨煤機及制粉系統選型導則》，根據風扇磨煤機的通風特性可以按離心通風機的理論來對待，即幾何相似、不同直徑的風扇磨煤機之間其流量系數及壓頭系數皆分別相等原則：

？漬=■=■ ？著=■D■■=■

式中：

ф、ε為流量系數和壓頭系數；

Qm為磨煤機的通風量，m3/s；

ΔPm為磨煤機進出口全壓差，Pa；

ω2為打擊輪外緣線速度，m/s；

n為打擊輪轉速，r/min；

Am為打擊輪外緣面積，m2，A2=？仔d2B；

Dm為打擊輪直徑，m；

ρ為氣體密度，kg/m3。

B為打擊輪有效寬度，m；

不同直徑、幾何相似的磨煤機其通風量和壓頭之間存在如下關系：

■=■ ■=■=■

依據上述公式可得出FM340.1060型磨煤機基本參數：

提升壓頭：△Pm=1 749 Pa （120 ℃）

通風量：Qm=195 740 m3/h

當通風量為150 000 m3/h時：

風量降低系數：fQ=150 000/195 740=0.766

查風量-壓頭變化曲線得出壓頭提高系數：fH=1.1

在150 ℃下的磨煤機提升壓頭為：

△P=1 749×1.1×（273+120）/（273+150）=1 787 Pa

得出風量-壓頭變化曲線，如圖1所示。

以上計算依據于DL/7466-2002《電站磨煤機及制粉系統選型導則》。

2.2 根據火規計算選型

依據《火力發電廠制粉系統設幾何計算方法》，含粉時磨煤機提升壓頭修正系數按下式計算：

Kμ=1-0.28 μ

式中：

μ為磨腔內煤粉濃度，kg/kg，按下式計算：

μ=■

BM為磨煤機原煤出力，kg/h；

QM為磨煤機通風量，m3/h；

ρ為20℃下空氣密度，可取ρ=1.2 kg/m3；

KC為磨煤機內煤粉循環倍率，按下式計算：

log ln KC=D+■log ln■

式中：

D、C為與可磨性指數有關的常數，當HGI由45變到80時，C值取0.65～0.84，D值取0.069～-0.6033，按內插法計算。

n為煤粉均勻性系數，根據分離器結構型式不同，n可取0.8～1.1。

根據DL/T 5145-2002，如選用FM 340.1060磨煤機時的通風量為106 000 m3/h，提升壓頭為2 480 Pa（120 ℃）。

①考慮磨損和大氣壓的修正，磨煤機的提升壓頭為：

ΔPm=2 480×0.95×99.4/101.3=2 311.8 Pa

②在一次風率21%時（標書要求），在采用6+2時的磨煤機出口通風量為150 000 m3/h（150 ℃時），磨煤機的提升壓頭為：

ΔPm=2 480×0.76=1 884.8 Pa

③考慮煤粉濃度對磨煤機提升壓頭的影響：

磨腔內煤粉濃度：

本磨：μ1=（77 800×1.46）/（150 000×1.2）

=0.631 kg/kg

系列表中：

（FM 340.1060）：μ2=（57 000×1.46）/（106 000×1.2）

=0.654 kg/kg

本磨的提升壓頭為：

ΔPm=1 884.8×（1-0.28×0.631）/（1-0.28×0.654）

=1 899 Pa

④換算至150 ℃下的提升壓頭為：

1 899×（273+120）/（273+150）=1 764 Pa

以上計算依據于《火力發電廠制粉系統設幾何計算方法》（中國電力出版社1992年2月）。

結合選型計算一及選型計算二的結果看，兩種計算方式的提升壓頭數值非常吻合，說明磨煤機的選型是正確的。

磨煤機的設計參數為：

磨煤機型號：FM 340.1060

磨煤機臺數：6+2

磨煤機出口通風量：150 000 m3/h（150 ℃）

磨煤機提升壓頭p：1 760 Pa

磨煤機最大出力：77.8 t/h

實驗數據見表3。

見《FM 340.1060型風扇磨煤機性能考核試驗報告》-1996年1月。

3 結 語

FM3 40.1060型風扇磨采用5+1的運行模式，用于雙遼電廠4x300 MW電站中。經過10幾年的運行考核，完全達到了設計指標。在設計煤質時，長期采用的是4+2的運行模式，磨煤機的出力余度較大，磨煤機最大出力達到76 t/h。由此可見，在本工程上選擇FM 340.1060型風扇磨是沒有問題的。

參考文獻：

[1] DL/T 5145-2002，火力發電廠制粉系統設計機計算技術規定[S].

[2] DLT 466-2004，電站磨煤機及制粉系統選型導則[S].

[3] DL/7466-2002，電站機及制粉系統選型導則[S].