摘要：在理論分析的基礎(chǔ)上，對火力發(fā)電廠鋼球磨煤機(jī)進(jìn)行大小鋼球不同配比對制粉系統(tǒng)出力的影響試驗，分析鋼球消耗量、制粉電耗、制粉出力間的內(nèi)在聯(lián)系，推薦經(jīng)濟(jì)的鋼球配比比例。

關(guān)鍵詞：火電廠；鋼球磨煤機(jī)；鋼球配比；出力；電耗；金屬耗量

概述：鋼球磨煤機(jī)具有維修簡單，煤種適應(yīng)性廣，運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點，是火電廠主要制粉設(shè)備，同時，鋼球磨煤機(jī)因設(shè)備本身體積大，質(zhì)量大，其運(yùn)行耗電量大，是火電廠能耗大戶之一，因此，降低制粉電耗和金屬消耗，充分利用鋼球磨煤機(jī)的優(yōu)點，是節(jié)能工作的一大課題。湘潭電廠一期工程選用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/18.2 WM10型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包鍋爐，采用平衡通風(fēng)四角切圓燃燒，一次風(fēng)熱風(fēng)送粉，鋼球磨中間儲倉式制粉系統(tǒng)，燃料為無煙煤和貧煤的混煤。鋼球磨煤機(jī)為北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的DTM350/700型，最大裝球量75t，電機(jī)功率1120kW；排粉機(jī)葉輪型號20.5D，通風(fēng)量102000m3/h，風(fēng)壓10-11kPa；設(shè)計煤粉細(xì)度R90為10%，出力41.15th/h，出力儲備系數(shù)1.22。2臺機(jī)組分別于1997年12月和1998年8月投產(chǎn)。磨煤機(jī)安裝后，按照廠家說明書，對新裝鋼球磨煤機(jī)按90%設(shè)計裝球量裝球，因新裝磨煤機(jī)內(nèi)全部為新球，沒有幾何尺寸較小的鋼球，考慮稍增加小球數(shù)量，因而選用D40mm:D50mm:D60mm=3:4:3（質(zhì)量比）。在設(shè)計煤質(zhì)附近，煤粉細(xì)度為7.2%-7.6%，制粉電耗為23.2-24.9kW.h/t煤，折算為8%制粉出力為60.6-65.7t/h。從運(yùn)行情況看，這種方式較成功。由于磨煤機(jī)采用老式球面瓦，調(diào)心能力差，大瓦運(yùn)行溫度較高，需高壓（頂軸）油泵長期陪運(yùn)，油泵易損壞，檢修非常頻繁。為保證機(jī)組穩(wěn)定帶負(fù)荷，要設(shè)法挖掘制粉系統(tǒng)潛能，增加其出力。

一、鋼球大小及配比對制粉出力的影響分析

鋼球磨煤機(jī)中煤的磨制過程復(fù)雜，通常認(rèn)為存在4個影響出力的因素，即鋼球的砸擊、鋼球間和鋼球與護(hù)甲間的研磨、熱風(fēng)的干燥、干燥風(fēng)的攜帶。根據(jù)破碎定律，被破碎的物體產(chǎn)生的表面積與它所受應(yīng)力成正比。因此，磨煤機(jī)中煤受鋼球砸擊時，如針對1個鋼球和1塊煤，無疑鋼球直徑越大，砸擊力就越大，砸擊效果就越好。但在磨煤機(jī)中，煤料的個數(shù)是無數(shù)個，而鋼球在對煤進(jìn)行砸擊時是點接觸，如用很大的鋼球砸擊，砸擊面將非常有限，如將大鋼球做成同質(zhì)量的小鋼球，砸擊面就會增加。如一個直徑D60mm鋼球，質(zhì)量約882g，表面積為0.011304m2，而一個直徑D30mm鋼球，質(zhì)量約110g，表面積為0.02826m2。若將等質(zhì)量D60mm鋼球換成D30mm鋼球，鋼球數(shù)量則是原來的8倍，砸擊點即擴(kuò)大了7倍，研磨面擴(kuò)大了1倍。顯然，使用一定數(shù)量的小球能有效增加鋼球?qū)γ旱脑覔裘婧脱心ッ?，有利于煤的破碎，同時，小球填補(bǔ)了大球間空出的較大空隙，大球砸擊時小球能更有利地傳遞大球的砸擊力，增強(qiáng)對煤的研磨。

由于煤粉顆粒均勻性較差，如多采用小球，增加球磨機(jī)在磨制過程中對煤的砸擊點次和碾磨表面，這有利于對原煤進(jìn)行深度研磨。這個作用雖不能定量計算，但可定性分析：鋼球充滿程度增加，煤被更均勻地分布在鋼球間，煤粒受到鋼球擠壓并使摩擦作用加強(qiáng)，因而被磨得更細(xì)，煤粉顆粒更均勻。當(dāng)然，并非小球越多越好，小球的采用也有限度，應(yīng)能有一定的空隙容納適量的煤，以保證球磨機(jī)一定的出力。因此，合理多用小球，可增大鋼球磨煤機(jī)出力。磨煤機(jī)停運(yùn)檢修時內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，從磨煤機(jī)進(jìn)口到出口，由于風(fēng)力的作用，鋼球基本按直徑由大到小規(guī)則分布，與煤的磨制過程一致，即經(jīng)過破碎區(qū)、破碎兼研磨區(qū)、研磨區(qū)3個主要階段，粗煤塊主要受沖擊擠壓、破碎，細(xì)煤粒主要受研磨作用，變得更細(xì)。對球徑配比進(jìn)行調(diào)整，就是對破碎和研磨作用的調(diào)整。即如果磨煤機(jī)出力一般，但細(xì)度較粗，可考慮添加小球，不僅可增大出力，還可改善細(xì)度。煤的干燥也是一個非常重要的環(huán)節(jié)，熱風(fēng)加入量與整個系統(tǒng)通風(fēng)量密切相關(guān)，這就要求排粉機(jī)能產(chǎn)生足夠的動力，同時利用再循環(huán)進(jìn)行系統(tǒng)通風(fēng)量和負(fù)壓調(diào)節(jié)。熱風(fēng)量加大，干燥風(fēng)增加，干燥和攜帶作用均加強(qiáng)；給煤量增加，風(fēng)粉濃度也加大，系統(tǒng)通風(fēng)量增加，因此粗粉分離器的折向擋板必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以保證煤粉細(xì)度。

二、鋼球大小及配比對制粉出力影響的試驗

1號機(jī)組投產(chǎn)后，制粉系統(tǒng)出力約60t/h，煤粉細(xì)度也有保證。1999年1號機(jī)組大修時清理出磨煤機(jī)內(nèi)鋼球，由于鋼球質(zhì)量較差，每臺磨煤機(jī)約有10t破球。加球時由于經(jīng)驗不足，加入的全是D60mm鋼球，這樣，鋼球球徑配比變?yōu)椋篋40:D50:D60=2:2.75:3.25（質(zhì)量比），小球量嚴(yán)重偏少。大修后制粉系統(tǒng)出力嚴(yán)重不足，煤粉細(xì)度無法保證，R90在10%-20%，飛灰可燃物含量在5.5%以上，滿負(fù)荷運(yùn)行時必須3套制粉系統(tǒng)同時運(yùn)行。問題發(fā)生后，采取了積極措施，補(bǔ)充鋼球時首先補(bǔ)入D40mm小鋼球，適當(dāng)摻加D50mm鋼球，經(jīng)半年多時間調(diào)整后，制粉系統(tǒng)出力恢復(fù)到大修前水平。2號爐大修時嚴(yán)格控制了鋼球球徑比例，采用D40:D50:D60=3:4:3（質(zhì)量比）并在.. 號磨煤機(jī)試驗了D40:D50:D60=1:3:1（質(zhì)量比），取得了成功。試驗數(shù)據(jù)見表1。

三、制粉系統(tǒng)的鋼球消耗

制粉系統(tǒng)的金屬消耗量（包括鋼球和筒體襯板）是很大的，文獻(xiàn)［1］的統(tǒng)計數(shù)字達(dá)500/t 煤，僅鋼球消耗即達(dá)到350-450g/t 煤，據(jù)跟蹤統(tǒng)計，鋼球的損耗遠(yuǎn)沒有這么大（與鋼球材質(zhì)和制造質(zhì)量有很大關(guān)系）。

四、制粉系統(tǒng)出力增大的影響

(1)緩解了帶負(fù)荷壓力。湘潭電廠制粉系統(tǒng)通過挖潛后，降低了制粉單耗，節(jié)約了廠用電。原來高溫高負(fù)荷季節(jié)因制粉系統(tǒng)故障而限制帶負(fù)荷的情況沒有了，長期保證2套制粉系統(tǒng)備用（或檢修），煤粉供應(yīng)不存在問題，機(jī)組帶負(fù)荷有了保障。即使在2001年第三季度，燃煤異常緊張，煤質(zhì)特別差，湘潭電廠仍滿負(fù)荷長期運(yùn)行。出力增大沒有導(dǎo)致過大的金屬消耗。(2)減輕了檢修、運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)。制粉系統(tǒng)運(yùn)行總時間縮短，檢修或維護(hù)周期延長，提高了設(shè)備健康水平；運(yùn)行人員需監(jiān)視的制粉系統(tǒng)套數(shù)減少，運(yùn)行時間縮短，減輕了監(jiān)視勞動量。(3)制粉系統(tǒng)出力增大，一部分建立在增大通風(fēng)量基礎(chǔ)上，則存在以下負(fù)面影響：a.粗粉分離器折向擋板開度減小，回粉量增加，回粉管磨損加劇。為此，湘潭電廠利用大、小修機(jī)會，將回粉管彎頭和下半部分襯上了耐磨陶瓷，取得了很好效果。b.由于通風(fēng)量增大，磨煤機(jī)出口承受的沖刷加劇，磨損非常嚴(yán)重，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)頻繁停運(yùn)消缺，后在出口料斗和直段加襯耐磨膠泥，解決了磨損問題。由于合理控制了煤粉細(xì)度，排粉機(jī)葉輪磨損增加不明顯，整體運(yùn)行情況較好。c.制粉系統(tǒng)運(yùn)行時，乏氣增加，乏氣帶入爐膛的燃料也增加，導(dǎo)致過熱器減溫水量增加，但從飛灰可燃物含量可看出對鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性影響不明顯。相對于多1套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，乏氣總量沒有增加反而減少了，對鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組循環(huán)熱效率的影響還要小些，只是在較低負(fù)荷時這種方式才對機(jī)組循環(huán)熱效率不利。

五、結(jié)論

(1)挖掘中間儲倉式鋼球磨制粉系統(tǒng)出力是一件集節(jié)能降耗、確保滿發(fā)、減輕勞動強(qiáng)度的重要工作。(2)鋼球磨制粉系統(tǒng)的出力調(diào)整涉及鋼球裝載量、鋼球配比、系統(tǒng)通風(fēng)量等，推薦裝球量和通風(fēng)量按設(shè)計值進(jìn)行，少裝或多裝鋼球、車小排粉機(jī)葉輪直徑等措施都應(yīng)慎重進(jìn)行；鋼球配比以加權(quán)平均直徑50mm為基礎(chǔ)，它不但對大塊煤具有較強(qiáng)的砸擊力，磨煤出力較大，且磨損量較小。鋼球配比初裝建議D40:D50:D60=3:4:3（質(zhì)量比），為日后添加補(bǔ)充鋼球創(chuàng)造條件，便于鋼球管理，也能方便地控制在3:4:3與1:3:1間。對于不同煤質(zhì)，加權(quán)平均直徑也應(yīng)有差別。(3)隨著制粉系統(tǒng)出力加大，回粉管等部件磨損加劇，應(yīng)采取耐磨措施，并盡量提高細(xì)粉分離器效率，減輕制粉系統(tǒng)對鍋爐燃燒的影響。

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參考文獻(xiàn)：[1]劉英雄，毛愛珍，球磨機(jī)鋼球直徑的優(yōu)化選擇.中國電力，(1993.29 6):11-13