提高煤化工磨煤機出口溫度的試驗研究

劉 智

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037000)

引 言

煤制甲醇工藝的第一步是將煤和石灰石等加入磨煤機，通過壓碎、擊碎和研碎三種方式將煤塊磨成煤粉。據相關研究表明，磨煤機出口溫度反映了磨煤機出口熱風和煤粉的混合溫度，合理提高磨煤機出口溫度，可以降低鍋爐的排煙溫度，并保證制粉系統運行的安全性和經濟性[1]。為此，本文對此進行試驗研究。

1 MPS型磨煤機原理和運行參數

1.1 運行原理

MPS型磨煤機是由德國Babcock公司設計制造的一種輥盤式中速磨煤機。其中，MPS指muhle(磨煤機)、Pendeln(擺動式磨輥)和Schussel(磨盤)首字母。近年來，MPS磨煤機在煤化工行業制粉系統中也逐漸得到應用。MPS型中速磨煤機是具有3個固定磨輥的外加力型輥盤式磨機，其結構如圖1所示。

三個輥子在一個旋轉磨盤上作滾壓運行，需粉磨的物料從磨機的中心落煤管落到磨盤上。旋轉磨盤借助于離心力將物料運至碾磨輥道上，通過磨輥進行碾磨。三個磨輥沿圓周方向均布于磨盤輥道上，磨輥施加的碾磨力由液壓缸產生。通過靜定的三點系統碾磨力均勻作用至三個磨輥上，磨盤、磨輥的壓力通過底板、拉桿和液壓缸傳至基礎。物料的碾磨和干燥同時進行。熱氣通過噴嘴環均勻進入磨盤周圍，將經碾磨的物料烘干并輸入至磨機上部的分離器。在分離器中，粗細物料分開，細粉排出磨機，粗粉重新返回磨盤碾磨。難以破碎的雜物并不能被熱氣流吹走，它們通過噴嘴環落入磨機下部的熱空氣室中，經刮板至廢料箱中排除。清除廢料的過程在磨機運行期間也能進行。

圖1 MPS中速磨煤機結構示意圖

MPS型中速磨煤機的配置模型如第179頁圖2所示。其中，磨盤區指與磨輥相接處的整個磨盤上表面區域；磨煤機外壁指磨煤機機體的外壁部分；分離器用于對煤粉進行二次分離；研磨區指磨盤上與磨輥相接處的上表面區域；初步分離區指位于3個磨輥上方對煤粉進行初步分離的區域。

1.2 基本參數

MPS磨煤機一般采用YMPS型鼠籠式三相異步電動機驅動。減速機將電動機提供的動力傳至磨盤，并將轉速調至磨機工作轉速，同時承擔了碾磨壓力和多向負荷。維修磨機時，在電動機的尾部可連接盤車裝置。

圖2 MPS中速磨煤機配置模型

某煤制甲醇項目采用MPS285型中速磨煤機，磨煤機技術數據如表1所示[2]。

表1 MPS285型中速磨煤機技術數據

2 磨煤機出口溫度標準及試驗背景

2.1 磨煤機出口溫度標準

提高磨煤機出口溫度，可提高鍋爐運行效率。在磨煤機本身允許的范圍內，磨煤機出口溫度越高越好。然而，為了保證制粉系統的安全性，許多中速磨煤機出口溫度限值普遍較為保守。而對于標準而言，為保障煤粉得到正常輸送，出口溫度須高于露點溫度。因此，提高中速磨煤機進、出口氣流溫度，仍具有很大潛力。

2.2 試驗背景

現有的磨煤機出口溫度被限制，一般不超過80 ℃。為達到磨煤機要求出口溫度，增加通入磨煤機入口的冷風量，使得熱風利用率降低，導致鍋爐的排煙熱度上升，影響鍋爐運行的經濟性。根據標準，磨煤機出口溫度參考值取決于防爆條件即設備允許溫度。同時，為保障制粉系統的安全性，磨煤機實際進口溫度值取為90 ℃，進而探討試驗結果。

3 提高磨煤機出口溫度的試驗結果

3.1 磨煤機出口CO析出情況

當磨煤機出口溫度達到90 ℃時，由運行試驗結果可知，8個磨煤機出口一次風管道CO濃度含量遠低于CO的爆炸極限的下限。由此可知，提高出口溫度，從防爆的角度來說是安全的。

3.2 排煙溫度的變化

將8臺磨煤機出口溫度提高到90 ℃時，1號及3號空氣預熱器出口煙氣溫度有所下降，排煙熱損失降低約0.1%。

3.3 爐膛溫度場的變化

在磨煤機出口溫度為80 ℃和90 ℃時，分別測試了不同爐膛高度前墻、后墻、左墻、右墻的溫度場，結果如表2所示。

由表2可知，在磨煤機出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時，從爐內溫度場判斷，爐內火焰中心略微降低，爐膛出口溫度降低，使得鍋爐熱效率提高，機組供電煤耗降低。

3.4 NOx排放量的變化

由試驗檢測結果可知，在磨煤機出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時，雖然熱力型NOx排放量增加，但未影響脫硝系統正常運行。

3.5 煤耗的變化

在磨煤機出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時，不僅排煙溫度降低了2.61 ℃，灰渣含碳量也有所降低，同時供電煤耗約下降0.441 g/(kW·h)。

3.6 結焦情況

在磨煤機出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時，從吹灰后排渣量及渣樣來看，沒有明顯結焦現象，故此方法不增加結焦情況的發生率。

3.7 灰渣含碳量的變化

本研究進行了灰渣含碳量測試試驗，結果如第180頁表3所示。

由表3可知，磨煤機出口溫度提高為90 ℃時，飛灰及灰渣含碳量有所降低。原因可能是提高磨煤機出口溫度后，煤粉著火使得所需的著火熱減少，并延長了煤粉在爐膛中的停留時間，因此降低了飛灰含碳量。

表3 飛灰及灰渣含碳量測試結果(80 ℃和90 ℃)

4 結論

根據提高磨煤機出口溫度的試驗，可得如下結論：1) 將磨煤機出口溫度提高，雖然磨煤機出口CO有少量析出，不影響磨煤機安全運行；2) 煙氣和空氣的換熱量增加，排煙熱損失有所降低；3) 爐膛溫度場沒有發生較明顯變化，爐內火焰中心略微降低；4) 雖然熱力型NOx排放量增加，但未影響脫硝系統正常運行；5) 鍋爐熱效率提高，供電煤耗下降，達到了節能降耗的目的；6) 沒有明顯結焦現象，即此方法不增加結焦情況的發生率；7) 飛灰及灰渣含碳量有所降低，鍋爐運行效率得到提升。