試析褐煤鍋爐磨煤機(jī)選型和煤粉水分選取

郝牛群

（臨縣防治水中心， 山西 臨縣 033200）

引言

當(dāng)前我國(guó)在褐煤鍋爐磨煤機(jī)的選取方法上一直以《電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)選型導(dǎo)則》（DL/T 466—2004）作為選型依據(jù)，即選用中速磨煤機(jī)或風(fēng)扇磨煤機(jī)，見圖1。二者選取的界限是當(dāng)煤的外在水分含量Mf＞19%，且褐煤沖刷的磨損指數(shù)為Ke＞3.5時(shí)候，采用爐煙干燥直吹式系統(tǒng)，倘若煤的外在水分含量Mf＜19%，則采用爐直吹系統(tǒng)。

圖1 褐煤鍋爐磨煤機(jī)運(yùn)行示意圖

1 褐煤鍋爐磨煤機(jī)測(cè)定水分的方法及設(shè)備型號(hào)選擇

1.1 測(cè)定外在水分

1.1.1 方法一

該方法是以GB/T211—2007標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，先稱重，在預(yù)先進(jìn)行干燥處理過的淺盤內(nèi)選出（500±10）g顆粒小于13 mm的煤樣，在錢盤中平攤，隨后在小于40℃的干燥箱或是氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥，直至其質(zhì)量趨于恒定（即干燥處理1 h以上，煤樣質(zhì)量的變化不超過0.5 g，為恒定狀態(tài)），隨后對(duì)其恒定后的煤樣質(zhì)量和進(jìn)行稱重，要求計(jì)算質(zhì)量稱準(zhǔn)至0.1 g。在使用空氣干燥箱的情況下，需要在稱重之前，讓煤樣在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中重新達(dá)到濕度平衡。

1.1.2 方法二

第二種方法以德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，即DIN標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)10 kg縮分后的煤樣進(jìn)行稱重，同樣精確置0.1 kg，將其放入干燥箱中進(jìn)行24 h的40℃條件干燥處理，通過干燥處理對(duì)外在水分Mf進(jìn)行計(jì)算。

1.2 褐煤鍋爐磨煤機(jī)設(shè)備選型

1.2.1 設(shè)備選型的依據(jù)

針對(duì)磨煤機(jī)的選型，德國(guó)Deutsch-Babcock（巴布科克）對(duì)于設(shè)備的選型采用的指標(biāo)為當(dāng)Mf＞35%情況下，采用爐煙干燥直吹系統(tǒng)，即風(fēng)扇磨煤機(jī)。俄羅斯則是以全水分作為依據(jù)，當(dāng)Mt＞40%，且哈氏可模型的指數(shù)高于59時(shí)，選用風(fēng)扇磨煤機(jī)。我國(guó)與美國(guó)褐煤多數(shù)普遍為老年褐煤，通常以外在水分Mf＞19%，且磨損指數(shù)Ke≤3.5為依據(jù)選用風(fēng)扇磨煤機(jī)，而美國(guó)選用風(fēng)扇磨煤機(jī)的依據(jù)為Mt＞40%，目前美國(guó)巴威公司的褐煤鍋爐外在水分達(dá)到了27%，仍然采用中速磨煤機(jī)，與我國(guó)對(duì)磨煤機(jī)選用的依據(jù)有較大差異。

1.2.2 確定測(cè)量外在水分的方法

我國(guó)對(duì)于外在水分的測(cè)定以CB/T 211—2007標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，與德國(guó)的DIN標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)量原理上相同，由于煤樣的力度、干燥處理時(shí)間、質(zhì)量以及環(huán)境的濕度對(duì)水分失重都會(huì)造成一定影響，因此在不同環(huán)境條件下，測(cè)出的外在水分可能有所差異，因此在進(jìn)行水分測(cè)量階段，需要充分考慮煤樣力度、干燥時(shí)間、環(huán)境溫度以及濕度等重要因素。

1.2.3 相關(guān)參數(shù)的選取

我國(guó)老年褐煤的產(chǎn)地主要集中在內(nèi)蒙伊敏、錫林浩特、寶日希勒等礦區(qū)，這幾處煤質(zhì)參數(shù)如下頁(yè)表1所示。

我國(guó)當(dāng)前對(duì)褐煤鍋爐的磨煤機(jī)選型的特點(diǎn)為磨煤機(jī)出口t2（介質(zhì)溫度）為65～70℃，煤粉水分按照Mpe＝（0.5～1.0）Mad，Mad為空氣干燥基水分，通常情況下Mpe＝15%，因?yàn)橐陨咸匦詴?huì)增加每千克原煤被干燥處理時(shí)蒸發(fā)的水量，煤粉水分增加1%，蒸發(fā)水量增加0.9%，進(jìn)而要求的一次風(fēng)溫度（干燥劑）很高，通常情況下為380℃[1]。

表1 我國(guó)老年褐煤產(chǎn)地煤制參數(shù)

2 常見的煤粉水分選取方法

2.1 以DL/T5145-2002標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)

以煤粉水分Mpe、設(shè)備溫度t2、全水分Mt三方的關(guān)系為依據(jù)，并按照俄羅斯選取方法進(jìn)行計(jì)算，即磨制褐煤粉水分Mpe的計(jì)算方式，如公式（1）：

式中：Mar為原煤收到基水分；R90為分離器出口煤粉的細(xì)度（風(fēng)扇磨煤機(jī)）；t2為分離器出口介質(zhì)的溫度。

采用中速磨煤機(jī)時(shí)有：

采用風(fēng)扇磨煤機(jī)時(shí)有：

2.2 以DL/T5145-2002—3.6.2選取

因煤的組織結(jié)構(gòu)存在一定差異，干燥特性有所不同，因此煤粉在相同運(yùn)行條件下，水分也有所差異，因此煤粉水分選取的方式，對(duì)制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理程度至關(guān)重要。如表2所示，褐煤電廠煤質(zhì)資料與制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

表2 褐煤電廠煤質(zhì)資料與制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由表2可知，這兩個(gè)發(fā)電廠的褐煤全水分均在35%以下，外在水分均在10%以上，相對(duì)來說通遼發(fā)電廠的較低。只有根據(jù)自身的實(shí)際情況，并選擇合適的磨煤機(jī)，才可以保證煤炭的干燥率，并解決煤粉防爆的現(xiàn)象，從而提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

在該方法中，煤粉水分的范圍以DL/T5145中規(guī)定的范圍，見公式（4）：

以通遼電廠的600 MW機(jī)組鍋爐為例，該鍋爐燃用霍林河產(chǎn)的褐煤，機(jī)組鍋爐采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)（MPS225-HP-II型號(hào)），根據(jù)運(yùn)行試驗(yàn)記錄表明，該褐煤 Mt＝32.6%；Mad＝16.95%；t2＝65℃；Mpe＝17.6%。如果采用 Mpe＝（0.5～1.0）Mad進(jìn)行煤粉水分選取，當(dāng)煤粉水分Mpe＝1.0Mad階段，實(shí)際上Mpe煤粉水分已經(jīng)大于Mad空氣干燥基水分。再以雙遼電廠的600 MW機(jī)組鍋爐為例，該鍋爐燃用新林浩特產(chǎn)褐煤，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)化，經(jīng)過試驗(yàn)運(yùn)行記錄，在 Mt＝40.6%、Mad＝16.77%、Mpe＝22.6%的情下，其結(jié)果依然是Mpe＞Mad。因此足以證明采用中速磨煤機(jī)對(duì)褐煤進(jìn)行燃用還存在一定缺陷。

3 以煤粉水分Mpe、設(shè)備溫度t2、全水分Mt三方關(guān)系為依據(jù)的計(jì)算

如圖2所示，圖2-1采用空氣和煙氣作為干燥介質(zhì)對(duì)煤粉進(jìn)行干燥處理，該曲線有一定的應(yīng)用范圍限制。Mt＝30%曲線使用范圍要求是磨煤機(jī)出口介質(zhì)的溫度不得高于80℃；Mt＝35%曲線使用范圍是磨煤機(jī)出口介質(zhì)溫度上限為95℃；Mt＝45%～60%曲線使用出口介質(zhì)溫度上限140℃。以伊敏電廠600 MW鍋爐為例，該鍋爐燃用伊敏產(chǎn)褐煤，Mt＝40%，磨煤機(jī)形式為風(fēng)扇磨煤機(jī)之錘式制粉，該磨煤機(jī)出口介質(zhì)溫度設(shè)計(jì)為150℃，已然超出圖2-1中曲線所使用的范圍。

圖2 Mpe、t2、Mt三方的關(guān)系示意圖

在圖2-2中將熱空氣作為干燥介質(zhì)，對(duì)煤粉進(jìn)行干燥處理，以通遼電廠600 MW機(jī)組鍋爐所用的中速磨直吹式制粉系統(tǒng)（MPS225-HI-II）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得Mpe＝17.5%。按照?qǐng)D2-2查出的煤粉Mpe＝15%，Mpe的值偏小。以上都電廠600MW機(jī)組鍋爐采用的中速磨直吹式制粉系（HP1103）統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，Mpe＝17.5%，按照?qǐng)D2-2查出煤粉水分Mpe＝22.6%，Mpe與運(yùn)行值比較接近。通過對(duì)兩組實(shí)例對(duì)象的運(yùn)行試驗(yàn)表明，圖2-2曲線所查出的Mpe，都與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)比較接近，可見我國(guó)目前對(duì)于老年褐煤的燃用，可以采用這兩種中速磨煤機(jī)[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行磨煤機(jī)選擇期間，需要充分考慮煤樣的粒度因素、干燥處理的時(shí)間、溫度以及濕度條件。國(guó)外大部分以Mt作為磨煤機(jī)選擇依據(jù)，而我國(guó)則是以Mf作為選取依據(jù)，因此選擇正確的方法，即以煤粉水分Mpe、設(shè)備溫度t2、全水分Mt三方的關(guān)系為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，才能有效確保磨制粉系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，關(guān)于煤粉水分選取方法，經(jīng)試驗(yàn)證明，可采用MPS225-HI-II和HP1103兩種中速磨煤機(jī)。