MPS型中速磨煤機制粉系統機理建模與仿真

谷俊杰， 王玉坤

(華北電力大學 能源動力與機械工程學院，河北保定 071003)

MPS型中速磨煤機制粉系統機理建模與仿真

谷俊杰， 王玉坤

(華北電力大學 能源動力與機械工程學院，河北保定 071003)

為了對MPS型中速磨煤機運行進行快速有效的評價與控制，建立了綜合磨煤機研磨與干燥過程、煤粉分離過程以及返料過程的數學模型，將MPS型中速磨煤機分為磨盤區、研磨區、初步分離區、分離器和磨煤機外壁5個部分，建立了煤粉質量平衡、熱量平衡和水平衡方程，并利用Matlab軟件對該磨煤機動態模型進行計算與仿真.結果表明：在磨煤機給定運行工況下，當一次風溫、一次風量、給煤量階躍擾動時，磨煤機出力、磨煤機出口溫度和外壁溫度變化仿真曲線與實際運行相符；在不同干燥劑量和分離器轉速下，煤粉細度變化與實際運行相符.

MPS型中速磨煤機； 建模； 仿真； 平衡； 煤粉細度； 參數擾動

隨著我國電力事業的發展，MPS型中速磨煤機被廣泛應用于電站原煤碾磨、干燥、選粉和送粉過程中.MPS型中速磨煤機采用自動化控制，安全性好，對鍋爐負荷變化響應迅速，具有寬范圍處理調節能力和對高水分煤的干燥能力，出力穩定性好，制粉電耗低，研磨部件磨損小，且磨損對出力影響較小，因而被廣泛應用于國內大型機組制粉系統中[1].

近年來，已有眾多學者對MPS型中速磨煤機的運行過程進行建模.Bhambare等[2]構建了考慮原煤水分蒸發與原煤粒徑分布的MPS型中速磨煤機CFD模型；李少華等[3]利用模糊物元理論結合歐氏貼近原理，建立中速磨煤機運行狀態評價的模糊物元模型，對磨煤機運行狀態進行定性和定量的評價；曾德良等[4]基于歷史數據結合遺傳算法對MPS型中速磨煤機模型的參數進行系統辨識，并通過擴展卡爾曼濾波方法對磨煤機內部狀態進行估計；魏樂等[5]基于系統動力學原理構建了MPS型中速磨煤機的系統模型.這些研究成果對MPS型中速磨煤機的研究與運行操作具有指導意義，但是綜合磨煤機研磨與干燥過程、煤粉分離過程以及返料過程進行機理建模的研究較少.

筆者將MPS型中速磨煤機分成磨盤區、研磨區、初步分離區、分離器和磨煤機外壁5個部分，建立了煤粉質量平衡、熱量平衡和水平衡方程，對原煤研磨和干燥、初步分離區和分離器對煤粉的2次分離以及返料過程進行了建模.采用Matlab軟件對MPS型中速磨煤機動態過程進行仿真，仿真曲線與實際運行情況相符，能正確有效地反映出該磨煤機的特性，為其運行提供了理論支持，對電站的安全經濟穩定運行具有重要意義.

1 磨煤機運行參數

1.1 基本參數

某電廠采用MPS190型磨煤機，其基本運行參數見表1，煤種參數見表2.

表1 MPS190型磨煤機基本運行參數

1.2 磨煤機出力與功率

根據我國輪式磨煤機設計計算標準，MPS型中速磨煤機研磨出力Bm計算式如下：

表2 煤種基本參數

Bm=B0KHKRKMKAKgKeKsi

(1)

式中：B0為磨煤機磨某種煤時的出力，t/h，取B0=38 t/h；KH為煤的哈氏可磨性指數修正系數；KR為煤粉細度修正系數；KM為水分修正系數；KA為原煤灰分修正系數；Kg為原煤粒度修正系數；Ke為運行后期研磨部件磨損對處理的影響系數；Ksi為分離器形式對磨煤機出力的修正系數.

根據我國對輪式磨煤機研磨出力計算提出的修正系數，KH=1.11，KR=0.97，KM=0.969，KA=1.00，Kg=1.0，Ke=0.95，Ksi=1.03.經計算得Bm=38.79 t/h.

MPS型中速磨煤機的功率為：

Pm=PiBm+P0

(2)

式中：Pi為磨煤的單位電耗，一般取5 kW·h/t；P0為磨煤機的空載功率，取77 kW.

在確定磨煤機驅動電機容量時，需考慮磨煤機磨損后單位功率消耗的增加，應增加約10%的裕量，且電動機本身需要留有約15%的安裝功率裕量，因此MPS型中速磨煤機的驅動電機功率為：

Pdj=1.1×1.15Pm

(3)

1.3 磨輥加載力

變加載液壓系統可滿足不同鍋爐負荷的需求自動調節加載力，不會由于磨煤機額定出力過低而使碾磨力受到限制，在低負荷下仍可穩定運行.當煤質或鍋爐負荷發生變化時，加載力快速調節，直接影響磨煤機的出力、制粉電耗、磨輥磨損、石子煤排放量和煤粉細度等參數特性，以保障MPS型中速磨煤機長期安全穩定運行.每個加載液缸可傳遞的加載壓力F1[6]為：

F1=106pSa

(4)

式中：p為液壓系統的加載壓力，MPa；Sa為加載液壓缸有桿腔受力面積，m2.

圖1給出了所研究磨煤機磨輥液壓加載力與磨煤機負荷的關系[7].曲線擬合公式為：

F1=1.129 7αfh+36.185 0

(5)

式中：αfh為磨煤機負荷，%.

磨煤機所需加載力可表示為：

Fjz=3G+Gy+3F1

(6)

式中：G為單個磨輥的重量，N；Gy為磨煤機拉桿和磨輥壓架的總重量，N.

圖1 磨輥液壓加載力與磨煤機負荷的關系

2 磨煤機的建模

MPS型中速磨煤機的結構如圖2所示.

圖2 MPS型中速磨煤機結構示意圖

原煤通過磨煤機頂部的原煤管落入磨輥和磨盤之間，與初步分離區和分離器返料混合，在離心力的作用下均勻地向磨盤周邊的磨盤輥道運動，在磨輥壓緊力的作用下受到碾壓和研磨而變成煤粉[8].冷、熱一次風混合后通過風環進入磨煤機，攜帶煤粉進入磨煤機內外錐體圍成的環形通道(即初步分離區)，在重力作用下進行初步分離，直徑過大的粗煤粉返回磨盤區，合格煤粉進入旋轉分離器中進行二次分離.經再分離的合格煤粉進入鍋爐爐膛中燃燒，不合格粗煤粉返回磨煤機的研磨區重新研磨[9-11].MPS中速磨煤機的配置模型見圖3.

本模型中將MPS型中速磨煤機分為磨盤區、研磨區、初步分離區、分離器和磨煤機外壁.(1)磨盤區為除與磨輥相接處的整個磨盤上表面區域；(2)研磨區為磨盤上與磨輥相接處的上表面區域；(3)初步分離區為位于3個磨輥上方對煤粉進行初步分離的區域；(4)分離器用于對煤粉進行二次分離；(5)磨煤機外壁為磨煤機機體的外壁部分.

圖3 MPS型中速磨煤機配置模型

2.1 磨盤區

磨煤機給煤過程表達式如下：

qm,f=kgqm,g

(7)

式中：qm,f為實際給煤量，kg/s；kg為修正系數；qm,g為給煤機轉速100%時的給煤量，kg/s.

磨盤區原煤的質量平衡可表示為：

(8)

式中：Mb為磨盤上原煤質量，kg；qm,s為初步分離區返料的質量流量，kg/s；qm,c為分離器返料的質量流量，kg/s；qm,bg為從磨盤中心進入磨盤輥道的原煤質量流量，kg/s.

對原煤向研磨區的運動過程進行簡化：(1)磨盤表面是平的，且材質均勻；(2)給煤量與磨盤轉速穩定.

則原煤顆粒所受離心力F為：

(9)

式中：R為磨盤半徑，m；ω1為磨盤轉動的角速度，rad/s；n0為磨煤機磨盤轉速，r/min.

由牛頓第二定律可得磨盤上原煤的加速度ab為：

(10)

式中：μa為動摩擦因數，取0.1.

假設煤粉在磨盤上相對于磨盤的運動為勻變速直線運動，則煤粉從磨盤中心進入磨盤輥道的時間t為：

(11)

則進入磨盤輥道的原煤質量流量qm,bg為：

qm,bg=Mb/t

(12)

原煤中水分的蒸發將導致一次風溫下降，并改變一次風中各成分的比例.Zeng等[12]提出，當忽略原煤中水分的影響時，磨煤機出口溫度與實際測量值平均相差0.009 K，最高達2.532 K，而考慮原煤濕度時，該平均誤差只有0.003 K.此外，原煤水分對制粉系統單位磨煤能耗也有影響.因此模型中考慮了原煤水分對制粉系統運行的影響.

假設從落煤管進入的原煤與從初步分離區、分離器的回粉落在磨盤區后迅速均勻混合，則磨盤區水分的平衡方程為：

(13)

式中：wb、wf、ws和wc分別為磨盤中、落煤管進入的、初步分離區返料和分離器返料的煤的含水質量分數，%.

磨盤上煤的能量平衡方程為：

cctcqm,c-cbtbqm,bg

(14)

式中：cb、cf、cs、cc為磨盤中、落煤管進入的、初步分離區返料和分離器返料的煤的比熱容，kJ/(kg·K)；tb、tf、ts、tc為磨盤中、落煤管進入的、初步分離區返料和分離器返料的煤的溫度，℃.

根據張安國等[13]提出的煤和煤粉比熱容計算公式，不同來源的煤中含水量不同，會導致煤的比熱容發生變化，故在此加以區分.

2.2 研磨區

電動機通過減速器帶動磨盤旋轉，磨盤上相對固定著相距120°的3個由耐磨鋼制造的磨輥.磨輥存在著12°～15°的擺動量，以適應料位高度和研磨部件磨損帶來的變化，使磨輥能夠充分利用，磨損均勻，延長使用壽命.

MPS型中速磨煤機靠彈簧、液壓缸提供的加載力以及磨輥自身自重，使原煤在磨輥和旋轉磨盤的擠壓下被碾壓成煤粉.且其磨煤施力以壓碎為主，剪切和磨剝為輔，故粉碎效率較高.一次風將制成的煤粉吹起，對其進行干燥，并攜帶煤粉進入磨盤上方的初步分離區進行一次分離，難以破碎的石子煤等異物落入磨煤機下部的熱空氣室中排出.因此，原煤在研磨區發生了研磨和干燥2個過程.

2.2.1 煤粉質量平衡

MPS型中速磨煤機多用于直吹式制粉系統，在運行過程中，磨煤機的制粉量隨鍋爐負荷的變化而變化.磨煤機研磨區存煤量為：

Mg(t)=Mg(t-1)+(min-mout)

(15)

式中：Mg(t)為某時刻研磨區存煤量，kg；Mg(t-1)為上一時刻研磨區存煤量，kg；min和mout分別為進入和離開研磨區煤的質量，kg.

石子煤排放率是影響MPS型中速磨煤機經濟安全運行的重要參數.通過煤灰成分化驗可知，石子煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3含量很高，是石子煤密度和硬度都較高、低位發熱量很低的主要原因[14].石子煤的排放率與噴嘴環處風速、風環動靜間隙、磨輥加載力、石子煤的密度及粒徑有關[15].石子煤排放率過高，則部分煤粉被作為石子煤排出，造成能源浪費；石子煤排放率過低，則無法分離出來的石子煤都被磨成煤粉進入爐膛燃燒，對鍋爐的燃燒、煙氣除塵造成不良影響.石子煤的質量流量為：

qm,sz=kszqm,bg

(16)

式中：ksz為石子煤排放率，取0.05%.

MPS型中速磨煤機內部一次風與煤粉的換熱集中在風煤混合接觸后很小的一塊區域內，反應過程非常激烈而迅速.在換熱過程中，煤粉中的部分水分迅速蒸發[16]，當到達磨煤機出口時，磨煤機的溫度場已經非常均勻，由于煤粉出口平面濃度不均勻導致的細微差異可忽略.

綜上所述，研磨區質量平衡可表示為：

(17)

(18)

式中：wg為研磨區煤粉的含水質量分數，%；qm,gs為從研磨區進入初步分離區的煤粉質量流量，kg/s；ΔM為單位質量煤的水分蒸發量，kg/kg.

2.2.2 煤粉能量平衡

煤的能量平衡：

(19)

式中：tout為磨煤機出口風粉混合物溫度，℃；cg為研磨區煤粉的比熱容，kJ/(kg·K)；Qc為研磨的煤粉熱量，kJ；Qst為蒸發水熱量，kJ.

煤粉熱量分為干燥煤粉熱量Qdc和煤粉中所含水分的熱量Qwet2部分：

Qc=Qdc+Qwet

(20)

Qdc=cdcqm,bg(1-wb)(tout-tb)

(21)

Qwet=4.187wgqm,bg(1-ΔM)(tout-tb)

(22)

式中：cdc為干燥煤的比熱容，kJ/(kg·K).

蒸發水熱量的表達式為：

Qst=cstΔMqm,bg(tout-tb)

(23)

式中：cst為水蒸氣的比熱容，kJ/(kg·K).

磨制的煤粉中石子煤帶走的熱量為：

Qsz=kszQc

(24)

2.2.3 水平衡

研磨區水平衡可表示為：

(25)

2.2.4 干燥劑熱量平衡

冷、熱一次風混合后從磨盤下部的一次風入口進入磨盤輥道，忽略空氣溫度變化造成的比熱容的變化，風的混合過程為：

(26)

式中：tin為入口一次風混合風溫，℃；tha為熱一次風溫度，℃；tca為冷一次風溫度，℃；qm,ha為熱一次風質量流量，kg/s；qm,ca為冷一次風質量流量，kg/s.

研磨區干燥劑熱平衡示意圖見圖4.

圖4 研磨區干燥劑熱量平衡示意圖

根據能量守恒定律，制粉系統初始斷面的輸入熱量與終端斷面帶出的輸出熱量相同，即：

Qin=Qout

(27)

(1) 輸入熱量

該磨煤機干燥劑僅為空氣，則進入磨煤機的一次風熱量為：

Q1=cinting1

(28)

式中：cin為進入磨煤機的空氣的比熱容，kJ/(kg·K)；g1為磨煤機入口干燥劑量，kg/kg.

為了防止制粉系統內的煤粉向外泄露，磨煤機正壓系統中采用空氣密封.密封風量物理熱可表示為：

(29)

式中：qm,mf為密封風風量，kg/s；tmf為密封風溫度，℃；cmf為溫度tmf時刻的空氣比熱容，kJ/(kg·K).

在煤粉的碾磨過程中，部分機械能轉化為熱能，這部分熱量為：

(30)

式中：Kmac為機械能轉化系數，中速磨煤機取Kmac=0.6；e為磨煤機磨煤的單位電耗，(kW·h)/t.

因此磨煤機研磨區磨1 kg煤所輸入的熱量為：

Qin=Q1+Qmf+Qg

(31)

(2) 輸出熱量

原煤在被研磨成煤粉的過程中，被一次風干燥失去了部分水分，煤粉中剩余水分與風粉混合物達到相同溫度.加熱燃料消耗的能量為：

(32)

一次風和密封風在磨煤機內完成換熱和干燥過程后統稱為乏氣，乏氣攜帶一部分熱量Q2離開磨煤機.

(33)

式中：cout為磨煤機出口空氣比熱容，kJ/(kg·K).

單位質量煤粉中水分蒸發過程散失的熱量為：

(34)

磨煤機內工質向磨煤機金屬外壁的傳熱量可表示為：

(35)

式中：Kj為煤粉氣流向金屬外壁的傳熱系數，kW/(m2·K)；Aj為磨煤機金屬外壁面積，m2；tj為金屬外壁的溫度，℃.

綜上所述，磨煤機研磨區研磨1 kg煤輸出的熱量可表示為：

Qout=Qjr+Q2+Qev+Qj

(36)

出口溫度是磨煤機控制系統的重要參數，對煤粉含水量和燃燒效率影響極大[17].提升出口溫度可以提高機組經濟性，但同時可能會增加磨煤機著火和爆炸的風險，降低運行安全性.磨煤機出口溫度可表示為：

(37)

式中：Mst為磨煤機內存儲的煤粉質量，kg；mst為磨煤機內存儲的空氣質量，kg.

2.3 初步分離區

為降低鍋爐不完全燃燒的損失，需將研磨煤粉中的粗煤粉分離出來，因而需對煤粉按照顆粒大小進行分離，將小于某一尺寸的顆粒作為產品隨著一次風進入爐膛，而大于這一尺寸的粗煤粉從氣流中分離出來落回磨盤重新研磨.

在初步分離區，一次風曳力、重力共同作用于煤粉顆粒，粒徑較小的煤粉顆粒進入分離器進行二次分離；粒徑較大的煤粉顆粒則被分離出來落回磨煤機磨盤.煤粉顆粒所受曳力[18]為：

(38)

式中：va、vsi分別表示一次風和煤粉顆粒的速度，m/s；μ為流體的動力黏度，Pa·s；ρc為煤粉顆粒的密度，kg/m3；di為煤粉粒徑，i=1～n，m；Cd為曳力系數，與煤粉顆粒形狀和雷諾數有關；Re為雷諾數.

(39)

式中：ρa為一次風密度，kg/m3.

煤粉運動過程表示如下：

(40)

該磨煤機初步分離區橫截面積S與煤粉顆粒運動高度y的關系可表示為：

S=-1.299 7y2+5.795 0

(41)

設風粉混合物在初步分離區的運動為定常流動，則任意兩截面間關系為：

(42)

因此，理論上存在一個臨界直徑D1，即煤粉顆粒達到初步分離區頂部進入旋轉分離器的最大直徑，則初步分離區返料量為：

(43)

(44)

式中：a為判斷煤粉顆粒能否通過初步分離區的系數.

2.4 分離器

以旋轉煤粉分離器為例進行研究，粗煤粉在分離器中的分離原理包括2方面[19]：一方面粗煤粉顆粒與動葉片發生碰撞，逃逸出分離器；另一方面粗煤粉顆粒受到氣流曳力和動葉片產生的離心力的作用，當離心力大于曳力時，粗煤粉顆粒從氣粉混合物中分離出來.

旋轉煤粉分離器主要靠離心力對粗煤粉進行分離，其分離原理見圖5.圖中，Fd為煤粉所受氣流曳力，N；Fn為煤粉所受離心力，N；α為靜葉安裝角；β為轉子安裝角.

圖5 旋轉煤粉分離器示意圖

分離器中，氣流旋轉產生的離心加速度約為重力加速度的8～10倍，最高可達23倍[20]，故忽略重力對煤粉分離的作用，只考慮曳力和離心力的作用.煤粉顆粒的運動可表示為：

(45)

式中：r為煤粉距分離器中心的距離，m；vra為一次風的法向線速度，m/s；ω為旋轉分離器旋轉角速度，rad/s.

(46)

式中：H為分離器的離度，m.

由式(45)和式(46)可知，煤粉受到的曳力與風粉氣流速度和煤粉粒徑的平方成正比，離心力與一次風角速度的平方和煤粉粒徑的三次方成正比.隨著煤粉粒徑的增大，顆粒所受離心力相對曳力越大，越容易發生分離.煤粉粒徑分布呈連續分布，不同粒級的煤粉顆粒按照一定概率發生分離.其分離強度為：

(47)

細煤粉被分離出來的概率越大，風粉氣流中所含粗煤粉越少，煤粉細度R90越小，煤粉的均勻性得以改善，分離器的循環倍率下降，增加了磨煤機出力[20].

通過式(45)～式(47)可以確定煤粉顆粒通過分離器并進入爐膛的臨界直徑D2，即煤粉顆粒通過分離器并進入爐膛的最大直徑，則分離器返料量為：

(48)

(49)

式中：qm,sc為從初步分離區進入分離器的煤粉質量流量，kg/s；b為判斷煤粉顆粒能否通過分離器的系數.

2.5 磨煤機外壁

磨煤機金屬外壁熱量平衡表達式為：

(50)

式中：cj為金屬比熱容，kJ/(kg·K)；Mj為磨煤機金屬外壁質量，kg；Qs為磨煤機外壁向環境的散熱量，kJ；Ks為外壁向外界的散熱系數，kW/(m2·K)；ta為外界空氣的溫度，℃.

3 建模與仿真

根據前文給出的數學模型，采用Matlab軟件對MPS型中速磨煤機動態過程進行仿真.

3.1 一次風擾動

假定磨煤機運行一段時間后，將一次風溫tin由260 ℃階躍至280 ℃，一次風量不變，忽略一次風溫對煤粉水分的影響，則磨煤機出口溫度和外壁溫度變化的仿真曲線如圖6所示.

假定MPS型中速磨煤機在穩態下運行一段時間后，給煤量和一次風溫不變，將一次風量增加10%，則磨煤機出口溫度、外壁溫度、磨煤機出力的仿真曲線如圖7所示.

(a) 磨煤機出口溫度

(b) 磨煤機外壁溫度

(a) 磨煤機出口溫度

(b) 磨煤機外壁溫度

(c) 磨煤機出力

3.2 磨煤機給煤量擾動仿真

假定磨煤機運行一段時間后，一次風溫和一次風量均不變，忽略給煤量變化對煤粉水分的影響，給煤量增加10%條件下磨煤機出力、磨煤機出口溫度和外壁溫度變化的仿真曲線如圖8所示.

(a) 磨煤機出力

(b) 磨煤機出口溫度

(c) 磨煤機外壁溫度

由圖8可知，當給煤量增加時，磨煤機內存煤量改變，破壞了磨煤機內的質量平衡，出力隨之增大.風粉混合物帶出磨煤機的熱量增加，同時干燥煤粉消耗的熱量增加，故磨煤機出口溫度降低.運行一段時間以后，磨煤機出力等于給煤量，存煤量不再發生變化，磨煤機內再次實現質量平衡.

3.3 分離與返料過程仿真

3.3.1 初步分離區分離與返料

對于直徑較小的煤粉，氣體的曳力起到決定性作用，重力影響可忽略不計.隨著煤粉粒徑的增大，曳力和重力共同作用于煤粉，此時煤粉顆粒受力復雜，部分顆粒隨一次風進入分離器，部分顆粒返料.當煤粉粒徑進一步增大，重力的影響作用大于曳力時，大部分煤粉顆粒將發生返料.

理想狀態下，煤粉粒徑等于臨界直徑的煤粉進入分離器和返料的概率各為50%，大于臨界直徑的顆粒全部返料，小于臨界直徑的顆粒全部進入分離器.但實際分離過程中，部分粗煤粉可能出現黏附結團現象混入細煤粉，同時返料粗煤粉中攜帶部分細煤粉，影響分離器入料均勻性.臨界直徑隨干燥劑量的變化規律如圖9所示.

圖9 初步分離區臨界直徑隨干燥劑量的變化

通過曲線擬合方程為：

D1=0.253 3g12+0.148 6g1+0.022 7

(51)

由圖9可知，干燥劑量的增大提高了一次風攜帶煤粉的能力，故通過初步分離區的煤粉的臨界直徑隨著干燥劑量的增大而增大，可間接反映分離器入料粒徑隨一次風量增大而增大.

3.3.2 分離器分離與返料

分離器理論上同樣存在著臨界直徑的概念，故臨界直徑變化可以間接反映煤粉細度的變化.當α=45°，β=30°，轉子轉速為75 r/min時，臨界直徑D2隨干燥劑量g1的變化曲線如圖10所示.

通過曲線擬合方程為：

(52)

由圖10可知，干燥劑量增大提高了一次風曳力，故通過分離器的煤粉的臨界直徑隨著干燥劑量的增大而增大，證明煤粉細度隨干燥劑量的增大而增大.

分離器轉子轉速直接影響著煤粉細度、磨煤機出力和循環倍率，對于磨煤機運行經濟效益具有重要意義.當α=45°，β=30°，g1=1.81 kg/kg時，通過分離器的煤粉的臨界直徑隨轉子轉速的變化如圖11所示.

圖10 分離器臨界直徑隨干燥劑量的變化

圖11 分離器臨界直徑隨轉速變化的仿真曲線

通過曲線擬合方程為：

D2=0.000 1ω2-0.015 9ω+0.790 5

(53)

由圖11可知，臨界直徑隨分離器轉子轉速的升高變化明顯，可證明煤粉細度隨轉子轉速升高而降低.

4 結 論

構建了綜合考慮MPS型中速磨煤機原煤研磨、干燥、煤粉分離以及返料過程的數學模型，將MPS型中速磨煤機分為磨盤區、研磨區、初步分離區、分離器以及磨煤機外壁5個部分，建立質量平衡、能量平衡和水平衡方程.利用Matlab軟件對該磨煤機動態過程進行仿真，在加入一次風擾動、給煤量擾動后，得到磨煤機出力、磨煤機出口溫度和外壁溫度的仿真曲線，改變一次風量、分離器轉速時，煤粉細度的變化曲線均與實際運行變化相符.所建立的模型能夠有效預測參數變動對磨煤機運行的影響，實現對磨煤機運行狀況的快速有效評價，對MPS型中速磨煤機實際運行操作具有指導意義.

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MechanismModelingandSimulationforCoalPulverizingSystemofMPSMediumSpeedMills

GUJunjie,WANGYukun
(School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei Province, China)

To realize rapid and effective evaluation and control on the performance of an MPS medium speed coal mill, a mathematical model was built up for the grinding, drying, separation and circulation process, where the MPS medium speed mill was divided into following five parts, such as the bowl zone, grinding zone, initial separation area, classifier and the tank, etc., for which coal quality balance, heat balance and moisture balance formulas were established, and subsequently Matlab software was used to calculate and simulate the dynamic process of the MPS coal mill. Results show that under a given condition of coal mill, the simulation curves of mill output, outlet temperature and outer wall temperature agree well with actual operation conditions under the disturbance of primary air temperature, primary air flow and coal feed rate; the simulated fineness of pulverized coal corresponds with the data of actual operation for different amount of the desiccant and at different rotating speeds of the separator.

MPS medium speed mill; modeling; simulation; balance; fineness of pulverized coal; parameter disturbance

2016-11-13

谷俊杰(1959-)，男，河北定州人，教授，碩導，主要從事電站熱工控制與運行優化方面的研究.

王玉坤(通信作者)，男，碩士研究生，電話(Tel.):18330299287；E-mail：1052345446@qq.com.

1674-7607(2017)12-0983-09

TM621.2

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