提高煤化工磨煤機(jī)出口溫度的試驗(yàn)研究

劉 智

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

引 言

煤制甲醇工藝的第一步是將煤和石灰石等加入磨煤機(jī)，通過壓碎、擊碎和研碎三種方式將煤塊磨成煤粉。據(jù)相關(guān)研究表明，磨煤機(jī)出口溫度反映了磨煤機(jī)出口熱風(fēng)和煤粉的混合溫度，合理提高磨煤機(jī)出口溫度，可以降低鍋爐的排煙溫度，并保證制粉系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性[1]。為此，本文對此進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 MPS型磨煤機(jī)原理和運(yùn)行參數(shù)

1.1 運(yùn)行原理

MPS型磨煤機(jī)是由德國Babcock公司設(shè)計(jì)制造的一種輥盤式中速磨煤機(jī)。其中，MPS指muhle(磨煤機(jī))、Pendeln(擺動式磨輥)和Schussel(磨盤)首字母。近年來，MPS磨煤機(jī)在煤化工行業(yè)制粉系統(tǒng)中也逐漸得到應(yīng)用。MPS型中速磨煤機(jī)是具有3個(gè)固定磨輥的外加力型輥盤式磨機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三個(gè)輥?zhàn)釉谝粋€(gè)旋轉(zhuǎn)磨盤上作滾壓運(yùn)行，需粉磨的物料從磨機(jī)的中心落煤管落到磨盤上。旋轉(zhuǎn)磨盤借助于離心力將物料運(yùn)至碾磨輥道上，通過磨輥進(jìn)行碾磨。三個(gè)磨輥沿圓周方向均布于磨盤輥道上，磨輥施加的碾磨力由液壓缸產(chǎn)生。通過靜定的三點(diǎn)系統(tǒng)碾磨力均勻作用至三個(gè)磨輥上，磨盤、磨輥的壓力通過底板、拉桿和液壓缸傳至基礎(chǔ)。物料的碾磨和干燥同時(shí)進(jìn)行。熱氣通過噴嘴環(huán)均勻進(jìn)入磨盤周圍，將經(jīng)碾磨的物料烘干并輸入至磨機(jī)上部的分離器。在分離器中，粗細(xì)物料分開，細(xì)粉排出磨機(jī)，粗粉重新返回磨盤碾磨。難以破碎的雜物并不能被熱氣流吹走，它們通過噴嘴環(huán)落入磨機(jī)下部的熱空氣室中，經(jīng)刮板至廢料箱中排除。清除廢料的過程在磨機(jī)運(yùn)行期間也能進(jìn)行。

圖1 MPS中速磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

MPS型中速磨煤機(jī)的配置模型如第179頁圖2所示。其中，磨盤區(qū)指與磨輥相接處的整個(gè)磨盤上表面區(qū)域；磨煤機(jī)外壁指磨煤機(jī)機(jī)體的外壁部分；分離器用于對煤粉進(jìn)行二次分離；研磨區(qū)指磨盤上與磨輥相接處的上表面區(qū)域；初步分離區(qū)指位于3個(gè)磨輥上方對煤粉進(jìn)行初步分離的區(qū)域。

1.2 基本參數(shù)

MPS磨煤機(jī)一般采用YMPS型鼠籠式三相異步電動機(jī)驅(qū)動。減速機(jī)將電動機(jī)提供的動力傳至磨盤，并將轉(zhuǎn)速調(diào)至磨機(jī)工作轉(zhuǎn)速，同時(shí)承擔(dān)了碾磨壓力和多向負(fù)荷。維修磨機(jī)時(shí)，在電動機(jī)的尾部可連接盤車裝置。

圖2 MPS中速磨煤機(jī)配置模型

某煤制甲醇項(xiàng)目采用MPS285型中速磨煤機(jī)，磨煤機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如表1所示[2]。

表1 MPS285型中速磨煤機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

2 磨煤機(jī)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)背景

2.1 磨煤機(jī)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)

提高磨煤機(jī)出口溫度，可提高鍋爐運(yùn)行效率。在磨煤機(jī)本身允許的范圍內(nèi)，磨煤機(jī)出口溫度越高越好。然而，為了保證制粉系統(tǒng)的安全性，許多中速磨煤機(jī)出口溫度限值普遍較為保守。而對于標(biāo)準(zhǔn)而言，為保障煤粉得到正常輸送，出口溫度須高于露點(diǎn)溫度。因此，提高中速磨煤機(jī)進(jìn)、出口氣流溫度，仍具有很大潛力。

2.2 試驗(yàn)背景

現(xiàn)有的磨煤機(jī)出口溫度被限制，一般不超過80 ℃。為達(dá)到磨煤機(jī)要求出口溫度，增加通入磨煤機(jī)入口的冷風(fēng)量，使得熱風(fēng)利用率降低，導(dǎo)致鍋爐的排煙熱度上升，影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，磨煤機(jī)出口溫度參考值取決于防爆條件即設(shè)備允許溫度。同時(shí)，為保障制粉系統(tǒng)的安全性，磨煤機(jī)實(shí)際進(jìn)口溫度值取為90 ℃，進(jìn)而探討試驗(yàn)結(jié)果。

3 提高磨煤機(jī)出口溫度的試驗(yàn)結(jié)果

3.1 磨煤機(jī)出口CO析出情況

當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到90 ℃時(shí)，由運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果可知，8個(gè)磨煤機(jī)出口一次風(fēng)管道CO濃度含量遠(yuǎn)低于CO的爆炸極限的下限。由此可知，提高出口溫度，從防爆的角度來說是安全的。

3.2 排煙溫度的變化

將8臺磨煤機(jī)出口溫度提高到90 ℃時(shí)，1號及3號空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度有所下降，排煙熱損失降低約0.1%。

3.3 爐膛溫度場的變化

在磨煤機(jī)出口溫度為80 ℃和90 ℃時(shí)，分別測試了不同爐膛高度前墻、后墻、左墻、右墻的溫度場，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在磨煤機(jī)出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時(shí)，從爐內(nèi)溫度場判斷，爐內(nèi)火焰中心略微降低，爐膛出口溫度降低，使得鍋爐熱效率提高，機(jī)組供電煤耗降低。

3.4 NOx排放量的變化

由試驗(yàn)檢測結(jié)果可知，在磨煤機(jī)出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時(shí)，雖然熱力型NOx排放量增加，但未影響脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.5 煤耗的變化

在磨煤機(jī)出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時(shí)，不僅排煙溫度降低了2.61 ℃，灰渣含碳量也有所降低，同時(shí)供電煤耗約下降0.441 g/(kW·h)。

3.6 結(jié)焦情況

在磨煤機(jī)出口溫度從80 ℃上升為90 ℃時(shí)，從吹灰后排渣量及渣樣來看，沒有明顯結(jié)焦現(xiàn)象，故此方法不增加結(jié)焦情況的發(fā)生率。

3.7 灰渣含碳量的變化

本研究進(jìn)行了灰渣含碳量測試試驗(yàn)，結(jié)果如第180頁表3所示。

由表3可知，磨煤機(jī)出口溫度提高為90 ℃時(shí)，飛灰及灰渣含碳量有所降低。原因可能是提高磨煤機(jī)出口溫度后，煤粉著火使得所需的著火熱減少，并延長了煤粉在爐膛中的停留時(shí)間，因此降低了飛灰含碳量。

表3 飛灰及灰渣含碳量測試結(jié)果(80 ℃和90 ℃)

4 結(jié)論

根據(jù)提高磨煤機(jī)出口溫度的試驗(yàn)，可得如下結(jié)論：1) 將磨煤機(jī)出口溫度提高，雖然磨煤機(jī)出口CO有少量析出，不影響磨煤機(jī)安全運(yùn)行；2) 煙氣和空氣的換熱量增加，排煙熱損失有所降低；3) 爐膛溫度場沒有發(fā)生較明顯變化，爐內(nèi)火焰中心略微降低；4) 雖然熱力型NOx排放量增加，但未影響脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行；5) 鍋爐熱效率提高，供電煤耗下降，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的；6) 沒有明顯結(jié)焦現(xiàn)象，即此方法不增加結(jié)焦情況的發(fā)生率；7) 飛灰及灰渣含碳量有所降低，鍋爐運(yùn)行效率得到提升。