MPS225-HP-II型中速磨煤機磨制劣質煤種的運行特性

員盼鋒, 時勇強

(西安熱工研究院有限公司 電站鍋爐煤清潔燃燒國家工程中心， 西安 710054)

MPS225-HP-II型中速磨煤機磨制劣質煤種的運行特性

員盼鋒, 時勇強

(西安熱工研究院有限公司 電站鍋爐煤清潔燃燒國家工程中心， 西安 710054)

對MPS225-HP-II型中速磨煤機在正常煤種及劣質煤種下進行磨煤機運行特性試驗，深入研究磨煤機在磨制劣質煤種時的運行特性及調節方法，掌握該類型磨煤機在磨制劣質煤種時的最優運行模式，指導實際運行。

中速磨煤機； 劣質煤種； 特性研究

面對煤炭市場的不利形勢，為降低燃料成本，多數電廠采取了燃用劣質煤種或摻燒劣質煤種的舉措[1-2]。劣質煤種灰分高、水分大、熱值低、石子多，不利于機組的安全、經濟運行。對鍋爐燃燒的影響體現在著火困難、燃燒不穩定、飛灰含碳量高、達不到滿負荷等；對制粉系統的影響體現在磨煤機長時間過負荷運行、底座振動大、石子煤量增多、粉管易堵塞等方面[3-4]。燃用劣質煤種時燃燒系統的優化調整已有學者做了大量研究，但在劣質煤種對磨煤機運行特性的影響及調節方法方面研究尚少。劣質煤種直接影響到磨煤機的運行特性，而磨煤機的出力、出口溫度、煤粉細度及均勻性將直接影響到爐內燃燒，因此，有必要深入研究磨煤機在劣質煤種下的運行特性[5]。

筆者以某電廠MPS225HP-II型中速磨煤機為例，在正常煤種、劣質煤種下分別進行磨煤機運行特性試驗，獲得磨煤機在磨制劣質煤種時的風量特性、分離器擋板特性、加載力特性及磨煤機出力特性等試驗數據，結合理論計算，研究中速磨煤機磨制劣質煤種時的運行特性。

1 MPS225-HP-II型中速磨煤機

相對于鋼球磨煤機，中速磨煤機制粉系統結構簡單，易于控制，制粉單耗低，且占地面積小，廣泛應用于大容量機組中。但中速磨煤機對劣質煤種的適應性沒有鋼球磨煤機好，磨損后期出力下降，對運行及維護的要求較高[6]。因此，中速磨煤機在長時間磨制劣質煤種后，易出現磨煤機振動、石子煤量異常增大、磨煤機出力不足等問題。

國內火電廠應用較多的中速磨煤機主要有HP碗式磨煤機和MPS輥輪式磨煤機。相對于傳統MPS磨煤機，MPS225-HP-Ⅱ型磨煤機提高了最大研磨壓力及磨盤轉速，以提高研磨效率及磨煤機出力[6]。

2 磨煤機及煤質參數

MPS225-HP-Ⅱ型中速磨煤機主要參數及試驗煤質參數分別見表1、表2。

表1 中速磨煤機主要參數

表2 煤質參數

3 試驗結果

磨制正常煤種和劣質煤種時進行了分離器擋板特性、風量特性、加載力特性、出力特性及最大出力試驗。

依據DL/T 467—2004 《電站磨煤機及制粉系統性能試驗》，測試了磨煤機運行風量、煤粉細度、煤粉均勻性指數、磨煤電耗等參數。分析上述參數，研究磨煤機在磨制劣質煤種時的運行特性及調整方法。

試驗工況參數分別見表3、表4。

表3 正常煤種試驗工況參數

表4 劣質煤種試驗工況參數

4 理論計算結果

為研究劣質煤種對磨煤機最大出力的影響，結合試驗煤質數據，計算磨煤機最大出力[6]，結果見表5。

表5 磨煤機最大出力理論計算

表5(續)

MPS225-HP-II型磨煤機最大出力計算公式為：

BM=BMO×fH×fR×fM×fA×fe×fsi×fg

(1)

式中：BMO為磨煤機基本出力，t/h；fH、fR、fM、fA、fsi、fg分別為原煤可磨性、煤粉細度、原煤水分、原煤灰分、分離器型式、原煤粒度對磨煤機最大出力的修正系數；fe為磨損至中、后期時的最大出力降低系數。

由表5可見：正常煤種下的理論計算最大出力為72.19 t/h，而劣質煤種下的理論計算最大出力為70.80 t/h，劣質煤種下的磨煤機最大出力略有降低。表5中劣質煤種盡管水分高、灰分高、石子含量高，但可磨性系數比正常煤種要高，導致兩者磨煤機最大出力理論計算值差距不大。

實際運行中，劣質煤種熱值偏低，相同負荷下總煤量更高，導致磨煤機出力需求更高。因此，在高負荷下燃用劣質煤種時，各磨煤機應盡量平均分配總煤量，避免磨煤機煤量過大造成堵磨。

5 特性研究

結合試驗結果、理論計算結果，對比分析MPS225-HP-Ⅱ型中速磨煤機磨制正常煤種和劣質煤種時的特性差異，研究劣質煤種下的運行特性及調節方法。

5.1風量特性

在相同的磨煤機出力、分離器擋板開度及加載力下，測試正常煤種、劣質煤種在不同風量下的磨煤單耗、煤粉細度及均勻性指數、石子煤排放量等指標，對比上述指標優選出最佳風量。繪制正常煤種、劣質煤種下的最佳風煤比曲線見圖1。考慮到粉管安全送粉，運行風量不得低于62 km3/h。

圖1 不同煤種下的風煤比曲線

由圖1可見：在相同的加載力、分離器擋板開度條件下，磨煤機在磨制正常煤種和劣質煤種下的風量特性基本相同。在磨煤機高出力下，劣質煤種的風煤比更高，即在相同的磨煤機出力下，運行風量更大，更高的風環風速可避免磨制劣質煤種時石子煤量過高，且可適當提高出力。

磨制劣質煤種時，磨煤機在中低出力下完全可以按相同的風煤比曲線運行，在較高出力下可適當提高風量。磨制劣質煤種時在較高出力下(50 t/h以上)的風量-煤量函數為y=0.223 6x+70.82，而正常煤種時y=0.255 8x+67.21，其中y為磨運行風量，km3/h；x為磨煤機出力，t/h。

5.2粗粉分離器擋板特性

在正常煤種、劣質煤種各自的最佳風量及加載力下，改變粗粉分離器的擋板開度，測試不同分離器擋板開度下的煤粉細度、均勻性指數及磨煤電耗，并繪制正常煤種、劣質煤種下的分離器擋板特性曲線，見圖2。

圖2 不同煤種下的粗粉分離器擋板特性

由圖2可見：在相同的風量、分離器擋板開度條件下，磨煤機磨制劣質煤種的煤粉細度比正常煤種細，且出力越高，煤粉細度偏差越大。在風量和擋板開度相同的條件下，粗粉分離器的分離效率基本相同，但劣質煤種可磨性系數數值較高，運行時加載力更大，使得粗粉分離器入口的煤粉細度更細。

在實際運行中，考慮到劣質煤種的水分、灰分含量較高，揮發分含量較低，著火特性較差，選擇較細的煤粉細度是有必要的，因此在磨制劣質煤種時可以采用和磨制正常煤種時相同的分離器擋板開度。

5.3加載力特性

在相同的磨煤機出力、風量及分離器擋板開度下，測試正常煤種、劣質煤種在不同加載力下的磨煤單耗、煤粉細度、石子煤排放量、底座振動等指標，對比上述指標優選出最佳加載力。繪制正常煤種、劣質煤種下的加載力特性曲線，見圖3。

圖3 不同煤種下的加載力特性

值得說明的是，圖3中縱坐標實際加載力為表盤加載力和提升力的綜合作用力，為實際加載到磨輥上的作用力。由圖3可見：在相同的磨煤機出力、風量、分離器擋板開度條件下， 磨煤機磨制劣質煤種時需要更大的加載力，與正常煤種相比較，加載力要提高0.5 MPa以上。

劣質煤種中的石子較多，在相同的磨煤機出力下需要更高的加載力，否則易造成煤粉細度偏粗，石子煤排量過高。實際運行中，磨制劣質煤時可適當提高加載力。

5.4出力特性

改變磨煤機出力，風量、分離器擋板開度及加載力按照圖1～圖3調整，測試不同煤種工況下的石子煤量、磨煤單耗及磨煤機基座的水平振動參數，研究磨煤機在磨制劣質煤種下的石子煤量特性、磨煤單耗及磨煤機振動特性(見圖4～圖6)。

圖4 不同煤種下的磨煤機石子煤量特性

圖5 不同煤種下的磨煤單耗特性

圖6 不同煤種下的磨煤機底座水平振動特性

由圖4可見：劣質煤種石子煤量明顯比正常煤種大。劣質煤種中石子含量高，為避免硬石子造成磨輥磨損嚴重、粉管沉積等問題，真正的石子必須從石子煤倉排出。

高出力時排出的石子煤中主要成分為石頭、礦石，而在低出力時排出的石子煤中則含有一定比例的原煤，且出力越低原煤比例越大。分析其主要原因為：(1)低出力下煤層較薄，為避免磨煤機振動，加載力置于較低水平，部分煤塊會和石子一起排入石子煤倉，導致石子煤量較高；(2)低出力時風量偏低，風環風速較低，也易引起石子煤量偏大。因此，在磨制劣質煤種時，避免磨煤機在過低出力下運行。

由圖5可見：磨煤機在磨制劣質煤種時的磨煤單耗比磨制正常煤種時高，這和劣質煤種的水分高、灰分大、石子量大，需要較高的加載力相關。

盡管磨制劣質煤種時磨煤電耗更高，但這是必要的，為燃燒系統提供穩定、合格的煤粉對整個鍋爐運行的穩定性、經濟性均很有利。

由圖6可見：磨制劣質煤種時磨煤機振動較大。引起磨煤機振動較大的原因有：(1)劣質煤中含較多礦石，礦石硬度高且不易破碎，在磨盤上易被研磨成圓球，引起磨煤機振動；(2)磨盤上存煤量少，煤層薄，而造成煤層薄的一般原因是磨煤機出力過低或運行時風量過大。

因此，磨制劣質煤種時，應盡量避免在低出力下運行，同時，在能夠滿足干燥出力的前提下，應盡量按照風煤比曲線運行。

5.5最大出力特性

正常煤種、劣質煤種下的最大出力特性試驗結果見表6。

表6 最大出力特性

由表6可見： 劣質煤種的磨煤機最大出力計算值和正常煤種差別不大，但試驗值比正常煤種偏低較多，說明正常煤種下的磨煤機最大出力可參考計算值，而劣質煤種下的磨煤機最大出力需要試驗測定。

另外，磨制劣質煤種時，磨煤機最大出力比正常煤種小，石子煤排量遠遠大于正常煤種，且磨煤機振動大于正常煤種。因此，磨制劣質煤種除了合理的運行方式調整外，加強運行管理也很必要。

6 結語

(1) MPS225-HP-II型中速磨煤機在磨制劣質煤種時，磨煤機在中低出力下完全可按照和正常煤種下相同的風煤比曲線運行，在較高出力下可適當提高風量；可采用和正常煤種相同的分離器擋板開度。

(2) 劣質煤種中的石子較多，相同磨煤機出力下需要更高的加載力，否則易造成煤粉細度偏粗，石子煤排量過高。

(3) 磨制劣質煤種時，避免磨煤機在過低出力下運行，并且加強石子煤排放的管理工作。

(4) 劣質煤種含雜質較多，必然導致石子煤量較多。若運行上單純通過提高加載力和風量來降低石子煤量，可能會造成磨煤機振動、磨煤電耗增加、受熱面磨損等問題。因此，不應通過增加加載力和風量人為減少石子煤的排放。

(5) 正常煤種下的磨煤機最大出力可參考計算值，而劣質煤種的磨煤機最大出力比計算值偏低7%左右，需要試驗測定。

[1] 彭巖. 鍋爐摻燒劣質煤運行分析[J]. 熱電技術, 2013(2): 51-54.

[2] 溫立. 燃燒劣質煤對鍋爐運行的影響及對策[J]. 黑龍江電力, 2007, 29(5): 387-388.

[3] 劉振東, 楊杰. 劣質煤對電站鍋爐安全、經濟運行的影響[J]. 電站系統工程, 2006, 22(6): 23-24.

[4] 鄧朝旭, 張萌萌. 燃用劣質煤對鍋爐的影響及應對措施[J]. 華電技術, 2009, 31(11): 9-11.

[5] 李培, 梁增同, 高振罡, 等. 某電廠600 MW機組鍋爐摻燒劣質煤制粉系統優化調整試驗研究[J]. 熱力發電, 2013, 42(5): 64-68.

[6] 張安國, 梁輝. 電站鍋爐煤粉制備與計算[M]. 北京: 中國電力出版社, 2010: 79-82.

StudyonOperationCharacteristicsofanMPS225-HP-IITypePulverizerinGrindingLowQualityCoal

Yun Panfeng, Shi Yongqiang

(National Engineering Research Center for Clean Coal Combustion in Power Plant Boiler, Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710054, China)

Experimental tests were conducted on operation characteristics of an MPS225-HP-II medium speed pulverizer in grinding both normal and low quality coal, so as to obtain the operation characteristics, regulation methods and optimal operation mode of the pulverizer in grinding low quality coal, thus guiding actual operation of similar pulverizers.

medium speed pulverizer; low quality coal; characteristic study

2017-01-10；

2017-02-16

員盼鋒(1987—)，男，工程師，從事電站鍋爐制粉及燃燒系統方面的研究開發工作。E-mail: yunpanfeng@tpri.com.cn

TK223.25

A

1671-086X(2017)06-0448-05