员盼锋, 时勇强

(西安热工研究院有限公司 电站锅炉煤清洁燃烧国家工程中心， 西安 710054)

MPS225-HP-II型中速磨煤机磨制劣质煤种的运行特性

员盼锋, 时勇强

(西安热工研究院有限公司 电站锅炉煤清洁燃烧国家工程中心， 西安 710054)

对MPS225-HP-II型中速磨煤机在正常煤种及劣质煤种下进行磨煤机运行特性试验，深入研究磨煤机在磨制劣质煤种时的运行特性及调节方法，掌握该类型磨煤机在磨制劣质煤种时的最优运行模式，指导实际运行。

中速磨煤机； 劣质煤种； 特性研究

面对煤炭市场的不利形势，为降低燃料成本，多数电厂采取了燃用劣质煤种或掺烧劣质煤种的举措[1-2]。劣质煤种灰分高、水分大、热值低、石子多，不利于机组的安全、经济运行。对锅炉燃烧的影响体现在着火困难、燃烧不稳定、飞灰含碳量高、达不到满负荷等；对制粉系统的影响体现在磨煤机长时间过负荷运行、底座振动大、石子煤量增多、粉管易堵塞等方面[3-4]。燃用劣质煤种时燃烧系统的优化调整已有学者做了大量研究，但在劣质煤种对磨煤机运行特性的影响及调节方法方面研究尚少。劣质煤种直接影响到磨煤机的运行特性，而磨煤机的出力、出口温度、煤粉细度及均匀性将直接影响到炉内燃烧，因此，有必要深入研究磨煤机在劣质煤种下的运行特性[5]。

笔者以某电厂MPS225HP-II型中速磨煤机为例，在正常煤种、劣质煤种下分别进行磨煤机运行特性试验，获得磨煤机在磨制劣质煤种时的风量特性、分离器挡板特性、加载力特性及磨煤机出力特性等试验数据，结合理论计算，研究中速磨煤机磨制劣质煤种时的运行特性。

1 MPS225-HP-II型中速磨煤机

相对于钢球磨煤机，中速磨煤机制粉系统结构简单，易于控制，制粉单耗低，且占地面积小，广泛应用于大容量机组中。但中速磨煤机对劣质煤种的适应性没有钢球磨煤机好，磨损后期出力下降，对运行及维护的要求较高[6]。因此，中速磨煤机在长时间磨制劣质煤种后，易出现磨煤机振动、石子煤量异常增大、磨煤机出力不足等问题。

国内火电厂应用较多的中速磨煤机主要有HP碗式磨煤机和MPS辊轮式磨煤机。相对于传统MPS磨煤机，MPS225-HP-Ⅱ型磨煤机提高了最大研磨压力及磨盘转速，以提高研磨效率及磨煤机出力[6]。

2 磨煤机及煤质参数

MPS225-HP-Ⅱ型中速磨煤机主要参数及试验煤质参数分别见表1、表2。

表1 中速磨煤机主要参数

表2 煤质参数

3 试验结果

磨制正常煤种和劣质煤种时进行了分离器挡板特性、风量特性、加载力特性、出力特性及最大出力试验。

依据DL/T 467—2004 《电站磨煤机及制粉系统性能试验》，测试了磨煤机运行风量、煤粉细度、煤粉均匀性指数、磨煤电耗等参数。分析上述参数，研究磨煤机在磨制劣质煤种时的运行特性及调整方法。

试验工况参数分别见表3、表4。

表3 正常煤种试验工况参数

表4 劣质煤种试验工况参数

4 理论计算结果

为研究劣质煤种对磨煤机最大出力的影响，结合试验煤质数据，计算磨煤机最大出力[6]，结果见表5。

表5 磨煤机最大出力理论计算

表5(续)

MPS225-HP-II型磨煤机最大出力计算公式为：

BM=BMO×fH×fR×fM×fA×fe×fsi×fg

(1)

式中：BMO为磨煤机基本出力，t/h；fH、fR、fM、fA、fsi、fg分别为原煤可磨性、煤粉细度、原煤水分、原煤灰分、分离器型式、原煤粒度对磨煤机最大出力的修正系数；fe为磨损至中、后期时的最大出力降低系数。

由表5可见：正常煤种下的理论计算最大出力为72.19 t/h，而劣质煤种下的理论计算最大出力为70.80 t/h，劣质煤种下的磨煤机最大出力略有降低。表5中劣质煤种尽管水分高、灰分高、石子含量高，但可磨性系数比正常煤种要高，导致两者磨煤机最大出力理论计算值差距不大。

实际运行中，劣质煤种热值偏低，相同负荷下总煤量更高，导致磨煤机出力需求更高。因此，在高负荷下燃用劣质煤种时，各磨煤机应尽量平均分配总煤量，避免磨煤机煤量过大造成堵磨。

5 特性研究

结合试验结果、理论计算结果，对比分析MPS225-HP-Ⅱ型中速磨煤机磨制正常煤种和劣质煤种时的特性差异，研究劣质煤种下的运行特性及调节方法。

5.1风量特性

在相同的磨煤机出力、分离器挡板开度及加载力下，测试正常煤种、劣质煤种在不同风量下的磨煤单耗、煤粉细度及均匀性指数、石子煤排放量等指标，对比上述指标优选出最佳风量。绘制正常煤种、劣质煤种下的最佳风煤比曲线见图1。考虑到粉管安全送粉，运行风量不得低于62 km3/h。

图1 不同煤种下的风煤比曲线

由图1可见：在相同的加载力、分离器挡板开度条件下，磨煤机在磨制正常煤种和劣质煤种下的风量特性基本相同。在磨煤机高出力下，劣质煤种的风煤比更高，即在相同的磨煤机出力下，运行风量更大，更高的风环风速可避免磨制劣质煤种时石子煤量过高，且可适当提高出力。

磨制劣质煤种时，磨煤机在中低出力下完全可以按相同的风煤比曲线运行，在较高出力下可适当提高风量。磨制劣质煤种时在较高出力下(50 t/h以上)的风量-煤量函数为y=0.223 6x+70.82，而正常煤种时y=0.255 8x+67.21，其中y为磨运行风量，km3/h；x为磨煤机出力，t/h。

5.2粗粉分离器挡板特性

在正常煤种、劣质煤种各自的最佳风量及加载力下，改变粗粉分离器的挡板开度，测试不同分离器挡板开度下的煤粉细度、均匀性指数及磨煤电耗，并绘制正常煤种、劣质煤种下的分离器挡板特性曲线，见图2。

图2 不同煤种下的粗粉分离器挡板特性

由图2可见：在相同的风量、分离器挡板开度条件下，磨煤机磨制劣质煤种的煤粉细度比正常煤种细，且出力越高，煤粉细度偏差越大。在风量和挡板开度相同的条件下，粗粉分离器的分离效率基本相同，但劣质煤种可磨性系数数值较高，运行时加载力更大，使得粗粉分离器入口的煤粉细度更细。

在实际运行中，考虑到劣质煤种的水分、灰分含量较高，挥发分含量较低，着火特性较差，选择较细的煤粉细度是有必要的，因此在磨制劣质煤种时可以采用和磨制正常煤种时相同的分离器挡板开度。

5.3加载力特性

在相同的磨煤机出力、风量及分离器挡板开度下，测试正常煤种、劣质煤种在不同加载力下的磨煤单耗、煤粉细度、石子煤排放量、底座振动等指标，对比上述指标优选出最佳加载力。绘制正常煤种、劣质煤种下的加载力特性曲线，见图3。

图3 不同煤种下的加载力特性

值得说明的是，图3中纵坐标实际加载力为表盘加载力和提升力的综合作用力，为实际加载到磨辊上的作用力。由图3可见：在相同的磨煤机出力、风量、分离器挡板开度条件下， 磨煤机磨制劣质煤种时需要更大的加载力，与正常煤种相比较，加载力要提高0.5 MPa以上。

劣质煤种中的石子较多，在相同的磨煤机出力下需要更高的加载力，否则易造成煤粉细度偏粗，石子煤排量过高。实际运行中，磨制劣质煤时可适当提高加载力。

5.4出力特性

改变磨煤机出力，风量、分离器挡板开度及加载力按照图1～图3调整，测试不同煤种工况下的石子煤量、磨煤单耗及磨煤机基座的水平振动参数，研究磨煤机在磨制劣质煤种下的石子煤量特性、磨煤单耗及磨煤机振动特性(见图4～图6)。

图4 不同煤种下的磨煤机石子煤量特性

图5 不同煤种下的磨煤单耗特性

图6 不同煤种下的磨煤机底座水平振动特性

由图4可见：劣质煤种石子煤量明显比正常煤种大。劣质煤种中石子含量高，为避免硬石子造成磨辊磨损严重、粉管沉积等问题，真正的石子必须从石子煤仓排出。

高出力时排出的石子煤中主要成分为石头、矿石，而在低出力时排出的石子煤中则含有一定比例的原煤，且出力越低原煤比例越大。分析其主要原因为：(1)低出力下煤层较薄，为避免磨煤机振动，加载力置于较低水平，部分煤块会和石子一起排入石子煤仓，导致石子煤量较高；(2)低出力时风量偏低，风环风速较低，也易引起石子煤量偏大。因此，在磨制劣质煤种时，避免磨煤机在过低出力下运行。

由图5可见：磨煤机在磨制劣质煤种时的磨煤单耗比磨制正常煤种时高，这和劣质煤种的水分高、灰分大、石子量大，需要较高的加载力相关。

尽管磨制劣质煤种时磨煤电耗更高，但这是必要的，为燃烧系统提供稳定、合格的煤粉对整个锅炉运行的稳定性、经济性均很有利。

由图6可见：磨制劣质煤种时磨煤机振动较大。引起磨煤机振动较大的原因有：(1)劣质煤中含较多矿石，矿石硬度高且不易破碎，在磨盘上易被研磨成圆球，引起磨煤机振动；(2)磨盘上存煤量少，煤层薄，而造成煤层薄的一般原因是磨煤机出力过低或运行时风量过大。

因此，磨制劣质煤种时，应尽量避免在低出力下运行，同时，在能够满足干燥出力的前提下，应尽量按照风煤比曲线运行。

5.5最大出力特性

正常煤种、劣质煤种下的最大出力特性试验结果见表6。

表6 最大出力特性

由表6可见： 劣质煤种的磨煤机最大出力计算值和正常煤种差别不大，但试验值比正常煤种偏低较多，说明正常煤种下的磨煤机最大出力可参考计算值，而劣质煤种下的磨煤机最大出力需要试验测定。

另外，磨制劣质煤种时，磨煤机最大出力比正常煤种小，石子煤排量远远大于正常煤种，且磨煤机振动大于正常煤种。因此，磨制劣质煤种除了合理的运行方式调整外，加强运行管理也很必要。

6 结语

(1) MPS225-HP-II型中速磨煤机在磨制劣质煤种时，磨煤机在中低出力下完全可按照和正常煤种下相同的风煤比曲线运行，在较高出力下可适当提高风量；可采用和正常煤种相同的分离器挡板开度。

(2) 劣质煤种中的石子较多，相同磨煤机出力下需要更高的加载力，否则易造成煤粉细度偏粗，石子煤排量过高。

(3) 磨制劣质煤种时，避免磨煤机在过低出力下运行，并且加强石子煤排放的管理工作。

(4) 劣质煤种含杂质较多，必然导致石子煤量较多。若运行上单纯通过提高加载力和风量来降低石子煤量，可能会造成磨煤机振动、磨煤电耗增加、受热面磨损等问题。因此，不应通过增加加载力和风量人为减少石子煤的排放。

(5) 正常煤种下的磨煤机最大出力可参考计算值，而劣质煤种的磨煤机最大出力比计算值偏低7%左右，需要试验测定。

[1] 彭岩. 锅炉掺烧劣质煤运行分析[J]. 热电技术, 2013(2): 51-54.

[2] 温立. 燃烧劣质煤对锅炉运行的影响及对策[J]. 黑龙江电力, 2007, 29(5): 387-388.

[3] 刘振东, 杨杰. 劣质煤对电站锅炉安全、经济运行的影响[J]. 电站系统工程, 2006, 22(6): 23-24.

[4] 邓朝旭, 张萌萌. 燃用劣质煤对锅炉的影响及应对措施[J]. 华电技术, 2009, 31(11): 9-11.

[5] 李培, 梁增同, 高振罡, 等. 某电厂600 MW机组锅炉掺烧劣质煤制粉系统优化调整试验研究[J]. 热力发电, 2013, 42(5): 64-68.

[6] 张安国, 梁辉. 电站锅炉煤粉制备与计算[M]. 北京: 中国电力出版社, 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

员盼锋(1987—)，男，工程师，从事电站锅炉制粉及燃烧系统方面的研究开发工作。E-mail: yunpanfeng@tpri.com.cn

TK223.25

A

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