HP磨煤機主要運行參數對煤粉細度及單耗的影響

何海龍

摘 要：基于磨煤機動態分離器分離原理提出了分離強度參數α；建立了磨煤機給煤量B、一次風量Q、分離器轉速n對煤粉細度R90及磨煤單耗Em影響的靜態模型；根據模型就各運行參數對煤粉細度和磨煤單耗的影響及敏感性進行了分析。得到如下結論：α/B與R90呈指數關系，與Em呈顯著的線性關系；Em與ln（R90）呈顯著的線性關系；給煤量、一次風量和分離器轉速對煤粉細度的影響是獨立的，對磨煤單耗的影響是不獨立的；分離器轉速及一次風量變化時R90和Em的變化約為磨煤機出力變化時的2倍；R90受運行參數的影響約為Em的3倍。

關鍵詞：火力發電；HP磨煤機；動態分離器；煤粉細度；磨煤單耗

1 前言

為了提高鍋爐燃燒效率，燃煤電廠將原煤碾磨成煤粉噴入鍋爐進行燃燒。煤粉越細，機械不完全燃燒熱損失越低，燃燒效率越高，鍋爐效率也越高。同時NOx生成量也隨著煤粉變細而降低。但是，煤粉越細，煤粉制備過程消耗的能量也越多，對碾磨件的磨損也越大?？紤]到鍋爐效率、NOx生成量、制粉電耗及碾磨件磨損的平衡，使燃燒熱損失、環保成本和制粉成本的總和最低，煤粉細度存在一個最佳值，即煤粉經濟細度。目前煤粉細度設計值主要考慮燃燒熱損失和制粉電耗，根據煤種揮發分來確定。考慮NOx排放、飛灰含碳量和磨煤單耗建立了新的煤粉經濟細度模型。由于煤燃盡特性和可磨性的不同，不同煤種的經濟細度存在差異，磨煤機在磨制不同煤種時需要對煤粉細度進行調整；對于同

一種煤，運行參數不同，煤粉細度也不盡相同。但目前的制粉系統中較少使用煤粉細度在線測量裝置，對煤粉細度的控制主要依靠運行人員經驗或根據針對某一煤種進行的性能試驗結果來確定動態分離器轉速，煤粉細度很可能偏離經濟細度，使機組經濟性下降。

2 主要影響因素

在煤粉制備過程中，煤粉越細，磨煤單耗越高。運行參數中，動態分離器轉速、一次風量、磨煤機出力以及磨輥加載力等都會直接或間接地影響煤粉細度和磨煤單耗。動態分離器轉速主要通過調節分離過程中煤粉顆粒受離心力的大小來調節煤粉細度，進而影響單耗；一次風量則通過分離器中煤粉受曳力的大小影響煤粉細度，進而影響單耗；磨煤機出力主要通過磨碗中存煤量的變化影響單耗以及從磨碗溢出并進入分離器的煤粉細度而影響制粉單耗。而對于磨輥加載力，由于HP磨煤機為彈簧加載，運行過程中不會人為調整加載力，當彈簧加載設定后，磨輥加載力雖會隨著出力的變化有所變化，但變化不大，其對單耗和煤粉細度的影響，可歸入出力這一因素中一并考慮。

3 分離強度參數α

煤粉顆粒隨氣流進入分離區域后，顆粒受氣流對顆粒的曳力和離心力的共同作用。當曳力大于離心力時，顆粒隨氣流運動至出口；曳力小于離心力，顆粒在向外的合力下減速，如果在到達出口前速度減為零并被反向加速，則顆粒被分離，反之，顆粒隨氣流運動至出口。α越大，分離器分離效果越強，煤粉越細，反之煤粉越粗。對于同一種煤，磨煤單耗主要受煤粉細度和給煤量的影響，給煤量越大，煤粉越粗，單耗越低。以分離強度參數α與給煤量的比值α/B的函數來評價運行參數對磨煤單耗的影響。此外，給煤量越大，磨碗中的存煤量越多，進入分離器的煤粉越粗，分離器出口的煤粉也越粗，因此，同樣以α/B的函數來評價運行參數對煤粉細度的影響。

4 模型表征的磨煤機特性

4.1 運行參數對煤粉細度和單耗的影響

基于上述關系，在Δt=200℃時，分別計算煤粉細度及磨煤單耗與磨煤機出力、一次量及分離器轉速的關系。隨著分離器轉速的升高，一次風量的減小和磨煤機出力的減小，α/B變大，煤粉變細。隨著分離器轉速的增大，煤粉細度的減小略有變緩，但整體上仍呈非常明顯的線性關系。此外，等一次風量曲線簇和等出力曲線簇內曲線間的間隔都是均勻的，說明一次風量和磨煤機出力對煤粉細度的影響都有較高的線性度。

不同一次風量及不同磨煤機出力的所有曲線均相互平行，說明一次風量和磨煤機出力對煤粉細度的影響和分離器轉速對煤粉細度的影響是相互獨立的，在各出力及一次風量下，單位分離器轉速變化引起的煤粉細度變化幾乎相同。反之亦然。各等一次風量曲線簇間的簇內曲線間距相同，各等出力曲線簇間的簇內曲線間距相同，說明一次風量、磨煤機出力對煤粉細度的影響是相互獨立的，一個參數的變化不會影響另一個參數對煤粉細度的影響。因此，分離器轉速、一次風量和磨煤機出力對煤粉細度的影響是高度線性、相互獨立的。

（1）無論是簇內曲線還是簇間曲線都不平行，隨著一次風量和磨煤機出力的減小，單耗-轉速曲線變陡。這說明在高分離器轉速下，一次風量和磨煤機出力對磨煤單耗的影響比低轉速下大。分離器轉速對磨煤單耗的影響與一次風量和磨煤機出力對磨煤單耗的影響是相互關聯的。

（2）隨著一次風量的減小，等一次風量曲線簇內間距增大，說明低一次風量下磨煤機出力對磨煤單耗的影響較高一次風量下大。磨煤機出力和一次風量對單耗的影響也是相互關聯的。因此，分離器轉速、磨煤機出力和一次風量對磨煤單耗的影響是不獨立、相互關聯的。任何一個參數水平不同，另外兩個參數對磨煤單耗的影響程度也不同。

4.2 運行參數同步變化時的煤粉細度及單耗變化

在磨煤機的實際運行中，常伴隨著多個運行參數的同時變化。而除磨煤機碾磨出力不足，需要降低分離器轉速以保證出力的情況外，磨煤機給煤量、一次風量和分離器轉速是同向變化的。如鍋爐需要升負荷時，給煤量和一次風量增加，同時為了保證煤粉不致過粗增加分離器轉速。

5 結束語

（1）磨煤機運行綜合參數α/B與煤粉細度呈指數關系，正常運行調整時α/B變化較小，可近似為線性關系，線性關系高度顯著。

（2）參數α/B與磨煤單耗呈線性關系，線性關系高度顯著。

（3）磨煤單耗與煤粉細度的自然對數呈線性關系，線性關系高度顯著。

（4）磨煤機出力、入口一次風量、分離器轉速對煤粉細度的影響是獨立的，而對磨煤單耗的影響是不獨立的。

參考文獻

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