1、全国化工热工设计技术中心站年会论文集 123.锅 炉 制 粉 系 统 选 择 及 优 化牟显民中石化集团兰州设计院内 容 摘 要 燃 煤 锅 炉 是 按 一 定 的 煤 种 和 煤 质 特 性 设 计 和 制 造 的 。煤 种 不 同 ,锅 炉 的 炉 型 及 制 粉 系 统 也不 相 同 。本 文 结 合 兰 化 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 这 一 具 体 工 程 ,叙 述 了 制 粉 系 统 的 选 择 和 优 化 ,并 就 有 关规 范 条 文 提 出 了 自 己 的 看 法 。关 键 词 锅 炉 制 粉 系 统 选 择 优 化前 言燃 煤 锅 炉 作 为 电 站 和
2、化 工 装 置 的 主 要 供 热 供 汽 设 备 , 其 炉 型 各 异 , 相 应 煤 及 煤 粉 的 制 备系 统 也 各 不 相 同 。 在 兰 化 20 万 吨 /年 乙 烯 改 造 工 程 设 计 中 , 根 据 化 工 装 置 的 用 汽 情 况 , 在 化工 装 置 建 设 中 设 置 热 效 率 较 高 、 钢 材 消 耗 率 较 低 的 220 吨 /时 高 温 高 压 煤 粉 锅 炉 一 台 。 对 于煤 粉 炉 , 其 炉 型 和 制 粉 系 统 的 选 择 与 煤 质 的 特 性 是 息 息 相 关 的 , 所 选 制 粉 系 统 的 好 坏 , 直 接影 响 到 锅
3、 炉 的 安 全 稳 定 运 行 , 对 整 个 锅 炉 系 统 ( 电 站 ) 的 经 济 性 影 响 较 大 , 特 别 是 为 化 工 装置 配 备 的 锅 炉 系 统 , 在 为 化 工 装 置 保 质 保 量 提 供 蒸 汽 的 同 时 , 还 要 求 锅 炉 系 统 尽 可 能 地 减 少自 用 蒸 汽 量 和 自 用 电 量 , 以 提 高 锅 炉 的 利 用 率 。 本 文 就 是 结 合 兰 化 20 万 吨 /年 乙 烯 改 造 工程 , 通 过 对 煤 质 的 特 性 分 析 , 叙 述 了 该 高 压 煤 粉 炉 制 粉 系 统 的 选 择 , 并 针 对 锅 炉 制
4、粉 系 统 进行 了 优 化 。1、 煤 质 特 性 分 析煤 质 特 性 主 要 是 指 煤 的 发 热 量 、 固 定 碳 、 挥 发 分 、 灰 分 、 水 分 、 硫 分 以 及 灰 的 组 成 、 灰的 熔 融 特 性 , 此 外 还 包 括 煤 的 可 磨 系 数 和 磨 损 指 数 。兰 化 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 是 20 万 吨 /年 乙 烯 改 造 工 程 中 的 一 个 子 项 , 该 装 置 中 设有 一 台 额 定 蒸 发 量 为 220 吨 /时 锅 炉 和 一 台 18MW 高 压 抽 背 式 汽 轮 发 电 机 组 。 锅 炉 过 热 器
5、出 口蒸 汽 压 力 和 温 度 分 别 为 9.81MPa(G)和 540 。 锅 炉 给 水 温 度 为 150 ( MCR 下 )( MCR Maximum Continual Rated 最 大 连 续 负 荷 ) , 锅 炉 的 主 燃 料 为 煤 粉 , 点 火 燃 料 为 柴油 , 助 燃 燃 料 为 渣 油 。 不 掺 烧 油 时 , 最 小 稳 定 负 荷 不 小 于 50 MCR, 在 70 MCR 以 上 时 保证 锅 炉 过 热 器 出 口 蒸 汽 参 数 。 点 火 油 枪 按 10 MCR 设 计 , 渣 油 油 枪 按 60 MCR 设 计 。 燃 用煤 质 如
6、下 :工 业 分 析 %(收 到 基 ) 水 分 10.30挥 发 分 30.95固 定 碳 49.92全国化工热工设计技术中心站年会论文集 124.灰 分 8.83元 素 分 析 %(收 到 基 ) 水 分 10.30H 3.85C 63.25N 0.61O 12.41S 0.75A 8.83哈 氏 可 磨 系 数 (HGI)69.4煤 的 热 值 (收 到 基 )低 热 值 (HLV) 24250kJ/kg( 5792 kCal/kg)灰 分 组 成 % (质 量 ) SiO2 41.82Al2O3 20.41Fe2O3 9.80SO3 8.92Na2O 2.20K2O 0.82CaO 7
7、.89MgO 5.27 煤 灰 的 熔 融 性 (在 弱 还 原 气 氛 中 ) 变 形 温 度 (T1) 1238软 化 温 度 (T2) 1288熔 融 温 度 (T3) 1340煤 的 磨 损 系 数 2.2煤 的 堆 积 密 度 0.7 吨 /米 31.1 煤 种 分 析此 锅 炉 燃 用 的 煤 种 , 根 据 煤 质 分 析 结 果 , 参 照 我 国 发 电 厂 锅 炉 用 煤 分 类 标 准 ( GB7562 87) ( VAMST) 判 定 为 中 挥 发 分 、 常 水 分 、 低 硫 烟 煤 。1.2 灰 的 熔 融 性 分 析习 惯 上 称 T2 为 灰 的 熔 点 ,
8、 并 根 据 T2 1288 判 定 所 燃 用 煤 种 的 灰 为 中 熔 灰 , 且 由 于T3 T1 1340 1238 102 , 此 值 较 低 , 说 明 灰 渣 受 冷 却 时 由 液 态 变 成 固 态 的 时 间 短 , 即该 锅 炉 宜 采 用 固 态 排 渣 , 再 者 T2 的 值 为 1288 , 在 锅 炉 本 体 设 计 时 应 注 意 防 止 结 焦 。1.3 煤 的 可 磨 系 数 分 析 国 内 常 用 可 磨 系 数 来 表 明 煤 的 机 械 强 度 的 大 小 , 即 煤 是 否 易 于 被 磨 成 煤 粉 的 特 性 , 此 系数 本 身 不 是 煤
9、 的 固 有 特 性 , 其 只 是 表 示 煤 在 一 特 定 设 备 上 将 其 磨 成 煤 粉 的 难 易 程 度 。 结 合 本工 程 的 具 体 情 况 , 煤 质 分 析 资 料 给 出 的 是 哈 氏 可 磨 系 数 HGI 69.4, 换 算 为 KkmBTN 1.28,属 比 较 难 磨 的 煤 种 。全国化工热工设计技术中心站年会论文集 125.1.4 煤 的 磨 损 指 数 分 析过 去 我 国 常 用 煤 的 可 磨 系 数 、 灰 分 、 含 硫 量 来 判 断 煤 在 破 碎 时 对 金 属 磨 件 的 磨 损 程 度 。根 据 西 安 热 工 研 究 院 对 近
10、百 种 煤 全 面 地 进 行 工 业 分 析 、 煤 质 成 分 分 析 、 矿 物 质 含 量 分 析 、 可磨 系 数 与 磨 损 指 数 的 测 定 得 出 , 磨 损 指 数 Ke 值 与 可 磨 系 数 之 间 没 有 规 律 性 可 言 。 实 践 也 进一 步 证 明 , 煤 的 可 磨 系 数 、 灰 分 、 含 硫 量 三 项 指 标 不 能 完 全 反 映 煤 的 磨 损 特 性 。 为 了 更 科 学地 分 析 和 确 定 煤 在 破 碎 、 输 送 过 程 中 对 磨 煤 机 械 和 相 应 系 统 的 磨 损 程 度 , 必 须 用 煤 的 磨 损 指数 加 以 判
11、 断 。 本 工 程 中 煤 的 磨 损 指 数 为 Ke 2.2, 属 磨 损 性 较 强 的 煤 种 。 磨 损 指 数 Ke 的 大小 , 直 接 关 系 到 磨 煤 及 输 送 煤 粉 部 件 的 工 作 寿 命 , 特 别 是 在 化 工 系 统 中 , 化 工 工 艺 流 程 的 连续 运 行 时 间 要 求 一 般 均 为 8000 小 时 左 右 , 因 此 , 在 工 程 设 计 中 应 根 据 该 指 数 的 大 小 , 在 制粉 系 统 的 设 备 材 料 选 择 中 予 以 重 视 。1.5 煤 的 结 焦 特 性 分 析根 据 煤 灰 的 熔 融 特 性 , 看 不
12、出 该 煤 是 结 焦 性 很 强 的 煤 种 , 但 根 据 西 安 热 工 研 究 院 综 合 煤的 灰 分 组 成 , 列 举 国 内 绝 大 多 数 煤 质 资 料 以 及 甘 肃 靖 远 电 厂 的 运 行 实 例 , 判 定 本 工 程 所 燃 用的 靖 远 煤 种 为 国 内 结 焦 性 很 强 的 煤 种 , 在 电 力 部 内 要 求 燃 用 靖 远 煤 种 的 锅 炉 , 应 把 防 止 结 焦作 为 首 位 考 虑 。 鉴 于 该 煤 的 强 结 焦 性 , 为 保 证 锅 炉 安 全 稳 定 运 行 , 吸 取 兰 化 已 建 145 吨 /时高 压 锅 炉 结 焦 的
13、 教 训 , 在 锅 炉 的 煤 粉 燃 烧 器 的 布 置 和 炉 内 燃 烧 上 做 了 一 定 的 工 作 , 如 减 小 切圆 的 直 径 ( 由 594mm 减 为 370mm) 、 选 用 摆 动 式 燃 烧 器 、 设 置 煤 粉 浓 淡 分 离 装 置 、 加 大周 界 风 等 。1.6 锅 炉 选 择根 据 煤 种 及 灰 的 熔 融 性 等 , 锅 炉 炉 型 选 择 为 单 锅 筒 自 然 循 环 煤 粉 炉 , 平 衡 通 风 , 型布 置 , 燃 烧 器 四 角 布 置 , 切 圆 燃 烧 , 固 态 排 渣 , 全 悬 吊 结 构 , 露 天 布 置 。2、 制 粉
14、 系 统 选 择2.1 制 粉 系 统 型 式制 粉 系 统 可 分 为 直 吹 式 和 中 间 储 仓 式 ( 简 称 仓 储 式 ) 两 大 类 。 在 直 吹 式 制 粉 系 统 中 , 煤由 磨 煤 机 磨 成 煤 粉 后 直 接 吹 入 炉 膛 燃 烧 。 在 仓 储 式 制 粉 系 统 中 , 制 成 的 煤 粉 先 储 存 在 煤 粉 仓中 , 然 后 根 据 锅 炉 负 荷 的 需 要 再 从 煤 粉 仓 通 过 给 粉 机 将 煤 粉 送 入 炉 膛 燃 烧 。2.2 制 粉 系 统 的 选 择中 速 磨 直 吹 式 与 仓 储 式 相 比 , 具 有 以 下 优 点 :a.
15、 效 率 高 , 降 低 了 能 耗 。 磨 煤 电 耗 为 6 9kWh/t, 比 钢 球 磨 煤 机 小 1.52.0 倍 。b. 可 靠 性 较 高 , 工 作 稳 定 , 操 作 设 备 台 数 少 , 成 套 磨 煤 装 置 紧 凑 , 其 占 地 面 积 比 钢 球磨 小 得 多 。 仓 储 式 系 统 占 地 在 中 速 磨 直 吹 式 的 两 倍 以 上 。c. 研 磨 部 件 磨 损 轻 , 为 20100g/t 煤 , 而 钢 球 磨 为 400500g/t 煤 。d. 中 速 磨 煤 机 的 噪 音 较 低 。两 种 不 同 系 统 均 存 在 本 身 固 有 的 优 缺
16、 点 , 兰 化 工 程 的 具 体 情 况 是 :1) 220 吨 /时 高 压 锅 炉 的 北 侧 为 已 建 两 台 145 吨 /时 高 压 锅 炉 , 已 建 两 台 锅 炉 的 制 粉 系统 为 中 速 磨 直 吹 式 。 三 台 锅 炉 由 一 班 人 员 操 作 , 选 用 中 速 磨 直 吹 式 便 于 统 一 管 理 。2) 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 建 设 在 预 留 场 地 上 , 当 时 预 留 规 模 为 145 吨 /时 , 场 地 宽度 及 长 度 均 受 限 制 。全国化工热工设计技术中心站年会论文集 126.3) 煤 质 的 分 析 数
17、据 表 明 , 现 所 燃 用 的 煤 质 为 烟 煤 , 其 Wy 10.3% 12%, 灰 分Ay 8.83% 12%, Kkm 1.28 1.1, 磨 损 系 数 Ke 2.2, 值 较 小 , 符 合 选 用 中 速 磨 煤 机 直 吹式 制 粉 系 统 的 规 定 。由 于 上 述 具 体 情 况 选 用 中 速 磨 直 吹 式 制 粉 系 统 。在 中 速 磨 直 吹 式 制 粉 系 统 中 , 根 据 排 粉 机 的 位 置 不 同 , 可 分 为 负 压 式 和 正 压 式 , 在 负 压系 统 中 , 原 煤 由 煤 斗 落 下 后 经 给 煤 机 进 入 磨 煤 机 。 由
18、 空 气 预 热 器 出 来 的 热 风 分 为 两 部 分 , 一部 分 作 为 二 次 风 经 燃 烧 器 进 入 炉 膛 , 另 一 部 分 作 为 干 燥 剂 将 煤 烘 干 并 输 送 煤 粉 。 煤 粉 分 离 器设 在 磨 煤 机 出 口 , 经 分 离 器 分 离 出 来 的 粗 粉 送 回 磨 煤 机 重 磨 , 干 燥 剂 和 细 粉 通 过 排 粉 风 机 提高 风 压 后 作 为 一 次 风 经 燃 烧 器 送 入 炉 膛 ( 见 图 一 ) 。 正 压 系 统 与 负 压 系 统 生 产 过 程 基 本 相 同 ,所 不 同 的 是 排 粉 机 置 于 磨 煤 机 前
19、 面 ( 也 称 一 次 风 机 ) , 使 磨 煤 机 内 处 于 正 压 状 态 。图 一 中 速 磨 直 吹 式 制 粉 系 统( a) 负 压 系 统 ( b) 正 压 系 统1 原 煤 斗 2 给 煤 机 3 磨 煤 机 4 煤 粉 分 离 器 5 一 次 风 箱 6 一 次 风 管 7 燃 烧 器 8 锅 炉 9 送 风 机 10 一 次 风 机 11 空 气 预 热 器 12 热 风 管 道 13 冷 风 风 道 14 排 粉 机 15 二 次 风 箱 16 密 封 风 机 两 种 系 统 相 比 较 : 正 压 系 统 , 排 粉 机 内 通 过 的 是 热 风 , 轴 承 易
20、 过 热 损 坏 , 风 粉 混 合 物 易从 磨 煤 机 向 外 冒 出 , 应 采 取 较 可 靠 的 密 封 设 施 ; 但 煤 粉 不 通 过 排 粉 机 , 故 风 机 叶 片 不 易 磨 损 。负 压 系 统 则 相 反 , 由 于 全 部 风 煤 混 合 物 通 过 排 粉 机 , 叶 片 磨 损 严 重 , 使 风 机 效 率 降 低 , 电 耗增 大 , 但 低 温 介 质 通 过 排 粉 机 时 轴 承 工 作 条 件 好 。 另 外 , 冷 风 易 漏 入 磨 煤 机 内 , 使 干 燥 效 率降 低 。根 据 前 面 所 述 该 锅 炉 所 燃 用 的 是 磨 损 性
21、较 强 的 煤 种 及 已 建 145 吨 /时 高 压 锅 炉 的 情 况 ,本 次 锅 炉 选 用 正 压 直 吹 式 制 粉 系 统 , 以 保 证 锅 炉 系 统 安 全 稳 定 运 行 。 3、 制 粉 系 统 的 优 化3.1 系 统 完 善全国化工热工设计技术中心站年会论文集 127.3.1.1 由 于 煤 粉 的 爆 炸 与 煤 的 挥 发 分 含 量 、 煤 粉 在 空 气 中 的 浓 度 、 煤 粉 的 粗 细 、 输 送 煤粉 的 气 体 含 氧 量 、 煤 粉 气 流 混 合 物 的 温 度 有 直 接 关 系 , 长 期 积 存 的 煤 粉 受 空 气 的 氧 化 作
22、 用 ,会 缓 慢 地 发 热 使 温 度 上 升 , 而 温 度 上 升 又 加 剧 煤 粉 的 氧 化 , 当 散 热 不 良 时 最 后 使 煤 粉 温 度 达到 其 自 燃 点 而 自 行 燃 烧 。 为 防 止 煤 粉 爆 炸 , 在 制 粉 、 送 粉 系 统 中 尽 可 能 消 除 死 角 、 减 少 水 平管 道 、 控 制 气 粉 混 合 物 的 速 度 , 并 控 制 磨 煤 机 出 口 的 气 粉 混 合 物 的 温 度 。 针 对 兰 化 220 吨 /时 高 压 锅 炉 , 根 据 燃 烧 器 的 需 要 , 结 合 煤 质 分 析 , 选 定 磨 煤 机 出 口 气
23、 粉 混 合 物 的 温 度 为80 。为 防 止 磨 煤 机 及 给 煤 机 煤 粉 的 外 漏 而 造 成 的 工 作 条 件 的 恶 化 , 设 置 了 密 封 风 机 , 从 而 有效 地 降 低 磨 煤 间 空 气 中 煤 粉 的 浓 度 。3.1.2 按 蒸 汽 锅 炉 安 全 技 术 监 察 规 程 的 规 定 , 装 设 锅 炉 炉 膛 燃 烧 器 管 理 系 统( BMS Burner Managment System) , 也 称 管 理 炉 膛 安 全 监 控 系 统 ( FSSS Fornace Safeguard Supervlsary System) , 这 个 控
24、 制 系 统 用 来 完 成 锅 炉 点 火 前 和 停 炉 后 的 炉 膛 清 扫工 作 , 确 保 点 火 和 点 燃 主 燃 料 的 合 适 条 件 , 自 动 进 行 燃 烧 器 的 点 火 和 投 入 , 并 能 在 机 组 故 障情 况 下 停 止 锅 炉 的 运 行 。3.2 直 吹 式 系 统 设 备 优 化3.2.1 磨 煤 机 和 风 机磨 煤 机 是 制 粉 系 统 中 最 主 要 的 设 备 。 常 规 采 用 国 内 生 产 中 速 磨 煤 机 的 220 吨 /时 锅 炉 正压 直 吹 式 制 粉 系 统 , 其 磨 煤 机 台 数 均 大 于 一 台 , 但 是
25、在 兰 化 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 中 可利 用 布 置 磨 煤 机 的 位 置 有 限 , 北 侧 为 已 建 145 吨 /时 高 压 锅 炉 , 南 侧 为 马 路 及 脱 硫 装 置 , 已没 有 安 装 第 二 台 磨 煤 机 的 位 置 。 其 二 , 在 国 内 能 生 产 的 几 种 中 速 磨 煤 机 中 , 根 据 其 性 能 和 运行 情 况 , 目 前 尚 无 单 台 磨 煤 机 配 单 台 锅 炉 的 业 绩 。 其 三 , 根 据 宁 夏 化 工 厂 单 磨 配 单 台 锅 炉10 多 年 来 运 行 经 验 和 已 建 145 吨 /时 高
26、压 锅 炉 单 磨 配 单 台 锅 炉 的 情 况 , 本 次 220 吨 /时 高 压锅 炉 采 用 单 台 国 外 引 进 中 速 磨 煤 机 配 置 单 台 锅 炉 。 为 保 证 单 磨 配 单 台 锅 炉 的 工 作 可 靠 性 , 在选 择 磨 煤 机 时 也 进 行 认 真 选 择 和 优 化 。宁 夏 化 工 厂 及 兰 化 已 建 两 台 145 吨 /时 高 压 锅 炉 均 采 用 日 本 宇 部 株 式 会 社 ( 采 用 的 是 德国 Loesche 公 司 的 技 术 转 让 ) 生 产 的 中 速 磨 煤 机 。 现 就 磨 煤 机 选 择 叙 述 如 下 :德 国
27、 Loesche 生 产 的 中 速 磨 煤 机 为 平 盘 磨 。 在 选 择 兰 化 工 程 磨 煤 机 之 前 , 了 解 到 美 国Williams 生 产 的 是 流 态 化 中 速 磨 煤 机 。 下 面 就 通 过 中 速 磨 煤 机 的 具 体 性 能 比 较 选 用 较 为 优秀 的 中 速 磨 煤 机 。磨 煤 机 性 能 方 面项 目 Williams Loesche硬 度 适 应 范 围 HGI 35 HGI 45煤 粉 细 度 最 细 可 达 325 目 98% 最 细 可 200 目 80%负 荷 调 整 性 能 在 50 100 MCR 风 煤 比 可 保 证 不
28、 变 , 在 15 50 MCR 时 , 风 煤比 在 一 定 范 围 内 调 节 。在 15 100 MCR风 煤 比 均 需 调 节 变 化 。有 效 研 磨 金 属 量 70g/t 煤 90g/t 煤对 研 磨 颗 粒 的 适 应 性 平 均 25mm 80mm 磨 煤 机 结 构 方 面全国化工热工设计技术中心站年会论文集 128.项 目 Williams Loesche煤 粉 干 燥 在 磨 煤 机 的 下 部 通 过 犁 耙和 热 风 扰 动 形 成 流 态 化 区 ,从 而 对 煤 进 行 干 燥落 在 磨 盘 上 , 边 研 磨 边干 燥被 研 磨 煤 的 状 态 煤 经 干
29、燥 后 研 磨 , 煤 中 的金 属 块 等 大 部 分 沉 于 磨 煤机 底 部 , 不 通 过 磨 辊 和 磨环 之 间 , 可 减 轻 磨 损 。磨 盘 上 是 半 干 燥 煤 , 煤中 小 的 金 属 块 等 沉 积 在磨 盘 上 , 并 不 断 进 行 积累 , 从 而 增 加 磨 盘 与 磨辊 的 磨 损 , 尤 其 以 磨 盘为 重 。金 属 石 块 等 清 理 每 次 清 理 之 间 的 时 间 间 隔可 较 长发 现 磨 的 振 动 或 磨 损 严重 时 应 及 时 清 除从 上 面 对 比 可 以 看 出 , 无 论 是 在 性 能 方 面 , 还 是 在 结 构 、 检
30、修 方 面 , Williams 磨 煤 机优 于 Loesche, 故 选 用 Williams 磨 煤 机 。 选 定 此 磨 煤 机 后 , 该 制 粉 系 统 磨 煤 机 电 耗 为7.35kwh/t 煤 , 比 洞 氮 煤 代 油 工 程 中 240t/h 锅 炉 装 置 所 选 用 的 钢 球 磨 煤 机 制 粉 系 统 磨 煤 电耗 少 3.72kwh/t 煤 , 从 此 可 以 看 出 其 节 能 的 效 果 是 十 分 显 著 的 。制 粉 系 统 的 另 一 个 较 大 设 备 是 风 机 。 在 制 粉 系 统 中 , 一 次 风 机 的 工 作 环 境 为 高 温 (1
31、98 左 右 )。 国 内 常 规 直 吹 式 制 粉 系 统 配 备 为 两 台 一 次 风 机 , 现 在 兰 化 工 程 中 欲 采 用 进 口 一台 风 机 。 根 据 其 他 工 程 运 行 经 验 , 单 台 进 口 风 机 在 保 证 连 续 运 行 8000 小 时 方 面 是 比 较 可 靠的 。 风 机 的 两 种 方 案 对 比 如 下 : 国 产 配 两 台 进 口 一 台 备 注风 机 计 算 功 率 310kWx2 414kW风 机 效 率 80% 85%配 用 电 机 功 率 400kW2 455kW(风 机 电 机 )价 格 85 万 元 240 万 元运 行
32、费 用 192 万 元 109 万 元 只 计 电 耗投 资 回 收 年 限 1 年 零 10 个 月 只 对 比 风 机 价 格说 明 : 国 内 风 机 配 两 台 , 是 两 台 风 机 正 常 情 况 下 均 在 运 行 , 每 台 此 时 运 行 负 荷 为75%( 即 每 台 国 产 风 机 风 量 选 择 时 按 锅 炉 满 负 荷 下 风 量 的 70%考 虑 ); 事 故 时 单 台 风 机 本 身 负荷 为 100 , 对 应 锅 炉 为 70 负 荷 。从 上 面 对 比 可 以 看 出 , 进 口 一 台 风 机 的 方 案 是 比 较 优 越 的 。3.3 控 制 方
33、 式 优 化兰 化 已 建 两 台 145 吨 /时 高 压 锅 炉 中 , 磨 煤 机 制 粉 与 锅 炉 一 起 采 用 常 规 仪 表 控 制 。 在 本次 设 计 时 , 基 于 以 下 考 虑 :对 于 任 何 一 个 变 量 (集 中 ), 其 要 经 过 变 送 器 , 一 根 两 芯 电 缆 至 接 线 箱 , 多 个 信 号 从 接 线箱 通 过 一 根 多 芯 电 缆 至 机 柜 或 控 制 盘 , 从 而 通 过 终 端 设 备 显 示 或 打 印 结 果 。因 此 对 于 采 用 常 规 仪 表 和 DCS(集 散 型 控 制 系 统 )所 不 同 的 是 终 端 设
34、备 。 鉴 于 现 今 电 子 产品 硬 件 价 格 大 幅 度 下 跌 , 工 厂 控 制 水 平 及 操 作 水 平 也 在 不 断 提 高 。 本 次 新 建 220 吨 /时 高 压全国化工热工设计技术中心站年会论文集 129.锅 炉 装 置 的 控 制 采 用 DCS 实 现 。 对 于 Williams 磨 煤 机 , 其 为 专 利 设 备 , 配 备 有 System 200 控 制 系 统 , 由 E2PROM( 一 种 只 读 存 储 器 ) 实 现 (给 煤 机 、 密 封 风 机 也 在 此 范 围 内 )。 该控 制 可 与 Internet 联 网 , 对 磨 煤
35、机 的 控 制 、 保 护 、 防 止 空 转 等 均 有 可 靠 的 控 制 回 路 。Williams 在 美 国 本 部 通 过 Internet 直 接 掌 握 磨 煤 机 运 行 情 况 和 处 理 随 时 出 现 的 问 题 。3.4 节 能对 于 制 粉 系 统 的 能 耗 , 在 选 择 一 次 风 机 时 已 有 较 详 细 的 叙 述 。 除 此 之 外 , 另 一 个 耗 能 设备 就 是 磨 煤 机 。 国 内 常 用 磨 煤 电 耗 来 衡 量 磨 煤 机 。 兰 化 已 建 145 吨 /时 高 压 锅 炉 所 使 用 的Loesche 技 术 、 日 本 宇 部
36、生 产 的 式 中 速 磨 煤 机 单 位 磨 煤 电 耗 为 7.89 kWh/t 煤 , 而 安 装 在 此的 Williams 直 燃 式 流 态 化 磨 煤 机 的 磨 煤 电 耗 为 7.35kWh/t 煤 。 两 者 相 比 , 可 以 看 出Williams 磨 煤 机 亦 较 Loesche 低 , 每 年 可 节 约 电 15.55 万 kWh, 不 仅 如 此 , 由 于 使 用 了 变频 技 术 , 其 可 使 磨 煤 机 在 各 种 负 荷 下 均 处 于 高 效 节 能 状 态 。 这 一 点 , 要 比 国 内 引 进 的 法 国 阿斯 通 ( ALSTHOM) 公
37、 司 生 产 的 “双 进 双 出 ”磨 煤 机 更 加 优 越 。3.5 操 作 和 维 修 方 便操 作 上 的 方 便 与 否 与 控 制 水 平 是 相 对 应 , 从 前 面 不 难 看 出 , 由 于 Williams 磨 煤 机图 中 : MS 磨 煤 机 电 机 转 速 ( Mill Speed) ;SS 分 离 器 电 机 转 速 ( Spinner Speed) ;AF 空 气 流 量 ( 热 空 气 调 温 冷 风 , Air Flow) ;DP 磨 煤 机 进 出 口 压 差 ( Diff Pressure) ;MR 磨 煤 机 负 荷 ( Mill Rated) 。所
38、 配 带 System 200 控 制 系 统 的 优 越 性 , 其 操 作 前 , 只 需 根 据 煤 质 的 情 况 设 定 上 述 四 条 曲 线 ,即 很 方 便 的 进 行 操 作 管 理 , 分 离 器 的 转 速 和 磨 煤 机 转 速 可 有 效 地 控 制 煤 粉 细 度 , 一 次 风 量 和给 煤 量 可 控 制 锅 炉 负 荷 , 磨 煤 机 进 出 口 压 差 可 反 映 磨 煤 机 的 磨 损 情 况 等 。在 此 中 速 磨 煤 机 直 吹 式 制 粉 系 统 中 , 通 过 对 上 述 四 条 曲 线 的 有 效 控 制 , 可 为 锅 炉 稳 定 燃烧 通
39、过 可 靠 的 基 础 , 而 锅 炉 稳 定 燃 烧 的 影 响 因 素 很 多 , 磨 煤 机 型 式 不 同 , 其 所 控 制 的 参 数 和操 作 的 灵 活 性 也 不 同 。 现 只 对 由 制 粉 系 统 所 控 制 的 两 个 主 要 参 数 说 明 如 下 , 从 此 就 可 更 进 一步 看 出 Williams 磨 煤 机 的 操 作 灵 活 和 可 靠 性 。3.5.1 煤 粉 的 细 度 调 整原 宇 部 中 速 磨 煤 机 , 在 磨 煤 机 上 部 安 装 地 是 一 个 离 心 式 煤 粉 分 离 器 , 该 分 离 器 装 有 24片 折 向 挡 板 , 在
40、 煤 粉 气 流 流 过 挡 板 的 过 程 中 气 流 产 生 旋 转 , 把 粗 的 煤 粉 分 离 出 来 。 折 向 挡 板全国化工热工设计技术中心站年会论文集 130.可 以 调 节 角 度 以 改 变 煤 粉 气 流 的 旋 转 强 烈 程 度 , 从 而 调 节 出 粉 的 细 度 , 其 次 就 再 靠 磨 煤 机 内部 内 、 外 圆 锥 体 的 分 离 作 用 进 行 煤 粉 分 离 。 从 上 面 可 以 看 出 , 虽 然 磨 煤 机 通 风 量 可 以 改 变 分离 器 的 分 离 效 果 , 使 最 后 的 煤 粉 细 度 改 变 , 但 通 风 量 的 大 小 主
41、 要 取 决 于 使 炉 内 保 持 良 好 燃 烧的 一 次 风 比 例 。 故 它 不 能 作 为 调 节 煤 粉 细 度 的 主 要 手 段 。 调 节 煤 粉 细 度 的 最 主 要 手 段 是 改 变分 离 器 折 向 挡 板 的 开 度 , 如 果 折 向 挡 板 的 角 度 调 至 最 大 , 煤 粉 仍 太 细 时 , 就 要 减 少 液 压 装 置对 磨 辊 的 压 力 ; 反 之 如 果 折 向 挡 板 角 度 调 至 最 小 , 煤 粉 仍 太 粗 时 , 则 需 增 大 液 压 装 置 对 磨 辊的 压 力 。而 对 于 Williams 磨 煤 机 , 由 于 其 煤
42、 粉 分 离 器 是 动 态 的 , 是 由 一 个 调 频 电 机 带 动 , 调 频电 机 的 转 速 是 由 System 200 协 调 磨 煤 机 转 速 控 制 的 , 其 对 煤 粉 细 度 的 控 制 较 为 灵 活 。3.5.2 风 煤 比由 于 中 速 磨 煤 机 都 有 一 个 最 小 风 量 和 最 小 出 力 的 要 求 , 低 于 最 小 风 量 , 易 造 成 煤 粉 管 道流 速 下 降 , 使 煤 粉 管 道 内 煤 粉 沉 积 , 影 响 安 全 生 产 ; 低 于 最 小 运 行 出 力 , 易 造 成 磨 煤 机 的 磨损 或 煤 粉 浓 度 太 低 。
43、对 于 Loesche 磨 煤 机 , 其 允 许 的 最 小 通 风 量 差 不 多 为 规 定 的 额 定 通 风 量 的 70 , 再 低 ,则 由 于 磨 盘 风 环 处 流 速 降 低 造 成 石 子 煤 量 剧 增 , 增 加 运 行 困 难 。 磨 煤 机 最 小 出 力 则 规 定 为 额定 值 的 40 50 , 低 于 最 小 出 力 , 由 于 磨 盘 上 煤 层 过 薄 , 会 造 成 研 磨 部 件 金 属 间 的 接 触 ,而 导 致 强 烈 磨 损 和 振 动 等 事 故 。 当 磨 煤 机 以 额 定 出 力 和 相 应 额 定 风 量 运 行 时 , 此 时
44、可 获 得 一个 对 燃 烧 合 适 的 风 煤 比 。 如 果 磨 煤 机 出 力 降 低 50 , 而 通 风 量 必 须 维 持 在 额 定 值 的 70 ,则 此 时 风 煤 比 将 增 大 很 多 , 煤 粉 浓 度 大 幅 度 降 低 , 低 负 荷 时 , 炉 膛 温 度 水 平 本 已 降 低 , 又 加上 风 煤 比 过 大 , 对 煤 粉 着 火 和 稳 定 燃 烧 会 更 加 不 利 。 而 Williams 磨 煤 机 , 其 由 于 本 身 结 构和 流 态 化 技 术 的 应 用 , 其 风 煤 比 正 如 前 面 所 述 的 , 在 50 100 磨 煤 机 负
45、荷 时 风 煤 比 可 保持 不 变 , 在 15 50 ( 不 含 50 ) 时 风 煤 比 可 在 一 定 范 围 内 变 化 调 节 。 该 磨 煤 机 的 最 小通 风 量 可 在 50 左 右 , 而 最 小 出 力 可 在 15 以 上 , 从 而 可 比 其 他 类 型 的 中 速 磨 煤 机 在 保 证风 煤 比 方 面 优 越 。 也 即 为 保 证 锅 炉 燃 烧 提 供 了 一 个 可 靠 的 基 础 。3.5.3 对 于 磨 煤 设 备 , 特 别 是 中 速 磨 煤 机 , 其 维 修 方 便 是 否 也 是 一 个 很 重 要 的 原 因 。 在已 建 145 吨
46、/时 锅 炉 系 统 中 , 磨 煤 机 的 维 修 时 间 最 短 , 更 换 磨 盘 材 料 需 要 两 天 左 右 的 时 间 , 更换 一 次 磨 辊 耐 磨 材 料 需 20 小 时 , 况 且 在 该 磨 煤 机 启 动 时 , 还 必 须 铲 除 剩 余 在 磨 盘 上 的 煤 。而 对 于 Williams 磨 煤 机 , 在 启 动 时 不 必 铲 除 磨 盘 上 的 煤 , 更 换 磨 环 需 20 小 时 , 更 换 一 次耐 磨 材 料 仅 需 4 小 时 。4、 结 束 语综 上 所 述 , 对 煤 粉 炉 , 特 别 是 为 化 工 装 置 供 热 的 锅 炉 ,
47、为 其 选 定 合 理 的 制 粉 系 统 对 其 安全 及 可 靠 性 是 尤 为 重 要 的 。4.1 在 兰 化 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 中 , 根 据 工 程 的 具 体 情 况 , 选 定 其 制 粉 系 统 为 中速 磨 正 压 直 吹 式 。 由 单 台 进 口 中 速 磨 煤 机 配 额 定 蒸 发 量 为 220 吨 /时 左 右 的 高 压 锅 炉 , 并 且制 粉 系 统 所 配 的 一 次 风 机 也 为 单 台 进 口 配 置 。 从 前 面 的 对 比 和 分 析 中 , 可 以 看 出 选 用 该 制 粉系 统 是 可 以 满 足 220 吨 /时 高 压 煤 锅 炉 装 置 的 可 靠 经 济 运 行 。(下转第 78 页)全国化工热工设计技术中心站年会