火電廠中速磨節能降耗綜合治理及增大出力研究

劉新成

（大唐陜西發電有限公司西安熱電廠，陜西 西安 710302）

在電力行業中，煤炭是一種重要的能源資源，而磨煤機作為電廠制粉系統中的關鍵設備，對原煤的制備過程起著至關重要的作用。因此，深入研究磨煤機的工作原理和結構分析是提高燃燒效率的關鍵一步。通過對ZGM95K 磨煤機的工作原理和結構進行分析，可以了解磨煤機的工作過程，深入了解其內部結構與工作機制，可為進一步改進和優化磨煤機的性能提供理論依據。

在某火電廠中使用的中速磨煤機型號為ZGM95K，總共有5 臺設備正常運行。該火電廠中速磨煤機從使用至今，已經有4 年的使用時間，在這個過程中，磨煤機內部相關零部件由于磨損，使得磨煤機的能耗逐漸增加，為此，做好對該火電廠磨煤機的節能降耗綜合治理，技術升級改造勢在必行。

1 ZGM95K 磨煤機的工作原理及結構分析

ZGM95K 磨煤機是一種高效率、節能型的中速磨煤設備。磨煤機主要由電機、減速器、磨盤、風機等部件組成。其工作原理是利用磨盤和煤炭之間的相互摩擦和擠壓作用，將煤炭破碎成細小的煤粉。ZGM95K 磨煤機具有緊湊的結構和高效的破碎能力。關鍵部件包括磨盤、磨輥、減速機、液壓加載裝置等。磨輥、磨盤是磨煤機的碾磨核心部件，其設計和制造質量直接影響到磨煤機的工作效率和能耗。輥套的工作面也是影響破碎效果的重要因素。

磨煤機的主要部件功能與作用：（1）碾磨裝置。磨盤磨輥通過碾壓摩擦將煤塊進行破碎，使其達到所需的細度，并確保破碎的均勻性。（2）液壓加載裝置。磨盤是通過減速機的帶動運轉，磨輥是通過上方的液壓加載力，通過輥架在磨煤過程中提供所需的下壓力量和摩擦力，使煤粉的細度逐漸提高。

該火電廠所使用的磨煤機型號為ZGM95K，磨煤機的出力參數為35t/h，磨煤機軸功率為293kW，石子煤排放量為0.028t/h，噴咀環形式為旋轉式，磨機額定空氣量為17.83g/s，磨煤機磨盤轉速為26.4r/min，磨煤機出口氣體溫度為75℃，通風阻力小于5825Pa，電損耗為8kW/t·h。ZGM95K 磨煤機是一種中速輥盤式磨煤機，其碾磨部分是由三個沿磨盤滾動的固定且可自轉的磨輥組成，需要粉磨的原煤從磨煤機的中央落煤管落到磨盤上，旋轉磨盤借助于離心力將原煤運動至碾磨滾道上，通過磨輥進行碾磨[1]。三個磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，傾斜角度約為15°，碾磨力則由液壓加載系統產生，通過圓周均布的三點，碾磨力均勻作用至三個磨輥上，原煤的碾磨和干燥同時進行，一次風通過噴嘴環均勻進入磨盤周圍，將經過碾磨后從磨盤上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機上部的分離器，從而實現對粗細煤粉的分離。

2 基于ZGM95K 磨煤機節能降耗綜合治理的措施

2.1 影響因素分析

2.1.1 機械設計方面的因素

磨盤形狀、磨輥數量和直徑、一次風量及風溫都會直接影響到磨煤機的破碎效率和能耗。優化這些機械設計能夠降低能耗、提高磨煤效率。

2.1.2 運行參數方面的因素

運行參數如進料粒度、磨煤機轉速、煤粉內部粗細分離等，也會對磨煤機的破碎效率和能耗產生重要影響。合理的運行參數能夠使磨煤機更加高效地工作，并降低能耗。

2.1.3 煤粉特性的影響因素

煤炭的可磨性、含水量、灰份等特性會對磨煤機的破碎效果和能耗產生一定的影響。合理地處理煤粉的特性，可以提高磨煤機的破碎效率并降低能耗。

2.2 火電廠中ZGM95K 磨煤機節能降耗綜合治理的具體措施

為了有效提高ZGM95K 磨煤機的使用壽命和降低能耗，應在規定時間內對該火電廠的ZGM95K 磨煤機進行檢修。而在對ZGM95K 磨煤機進行修建時，需要基于以下方面展開，才能確保ZGM95K 磨煤機在修理后滿足使用需求。首先，在進行修理工作之前，要確保磨煤機已經斷電并放置到安全位置，同時，穿戴必要的個人防護設備，如安全帽、安全眼鏡、手套等，以免發生意外傷害。其次，在磨煤機檢修時，要仔細觀察每個零部件的擺放位置和連接方式，并記錄下來，這樣可以方便在后期組裝時避免出現錯誤[2]。然后，在修理過程中，要及時清潔磨煤機內部的積灰和雜物，保持清潔干凈的工作環境，此外，還要定期檢查和更換磨煤機的潤滑油，確保其正常運轉。隨后，選擇合適的工具進行修理是非常重要的，不同的零部件可能需要不同的工具來拆卸和安裝，使用適當的工具可以提高工作效率，并避免對零部件造成損壞。在重新組裝磨煤機時，要按照正確的順序進行裝配，如果組裝不當，可能會導致機器無法正常運轉或產生其他問題。因此，要仔細閱讀相關的檢修作業指導書。最后，進行測試和調試時，當磨煤機檢修完成后，必須進行必要的試運行和調試工作，檢查各個部件是否緊固、連接是否牢固以及磨煤機是否能夠正常啟動和運行，如發現異常情況，要及時停機進行修理。

3 ZGM95K 磨煤機運行方式調節對能耗的影響

磨煤機的運行方式調節是指通過調整磨煤機的工作參數和操作模式，以適應不同工況和負荷要求，同時實現節能和提高磨煤機效率的目的。通過合理優化磨煤機的運行方式，可以降低能耗、提高磨煤機的工作效率，進而減少能源消耗和環境污染。不同運行方式的調節參數變化會導致磨煤機運行狀況的不同，從而影響磨煤機的能耗。例如，增加磨盤轉速可以提高磨煤機的產能，但也會增加電能的消耗。調整磨盤傾斜角度可以改變煤粉的產量和質量，從而影響到鍋爐的燃燒效果和鍋爐效率。

在該火電廠運行過程中，ZGM95K 磨煤機作為鍋爐的重要輔機，電機功率較大，額定功率為355kW，磨煤機設計單耗為8.0kW/t·h (100%磨煤機出力)，碾磨件設計壽命8000～10000 小時。磨煤機在運行一段時間后，磨煤機磨輥輥套和磨盤襯板及旋轉噴口等各部磨損嚴重，各部間隙偏離設計值，另一方面由于入爐煤煤質較差以及運行方式等因素，導致磨煤機單耗最大的達到11kW/t·h 以上[3]。為了提高磨煤機運行的安全經濟性，根據磨煤機的運行小時數、出力、和研磨部件的磨損情況，對磨煤機進行及時的維護檢修，使磨煤機出力達到理想的狀態，以確保其經濟性。在火電廠鍋爐燃燒系統中，一次風系統是保證煤粉輸送和鍋爐燃燒的重要系統，該火電廠制粉系統采用正壓直吹式一次風方式，磨機風煤比例為1:2，采用自動/手動調節。在運行中根據爐膛燃燒及負荷變化需要，及時增減磨機一次風量，一次風量調節時，注意風量不能過高或過低，一次風量過低，會導致磨內回粉增加，煤粉過細，增加電耗，還有可能引起堵煤。一次風量過高，會使煤粉顆粒度變粗，導致爐膛出口溫度升高，對爐內產生影響，還會增大一次風機的能耗，并會加大相關部件的磨損。根據每一批來煤情況，及時調整煤粉細度，我廠磨煤機煤粉細度在R90=18%～24%之間。入爐煤應盡可能采用揮發份較高的煤，以減少電耗及金屬磨損。磨機運行中盡量帶滿負荷，在保證爐膛穩定燃燒的前提下，盡量減少磨機運行臺數。

4 針對ZGM95K 磨煤機檢修前后的參數對比分析

該火電廠運行的ZGM95K 磨煤機有5 臺，在檢修ZGM 95K 磨煤機時，為了確保檢修后的ZGM95K 磨煤機能夠達到節能降耗所需，則需要對相同的ZGM95K 磨煤機檢修前后數據進行記錄。本文以1 號ZGM95K 磨煤機檢修前后數據對比為例，在經過兩次大修后，對ZGM95K 磨煤機采用輥套與襯板采用成型鑄件的單耗統計以及輥套與襯板采用修復堆焊鑄件的單耗統計。兩次大修的時間分別是2009 年3 月和9 月，檢修的統計數據如表1 和表2 所示。

表2 輥套與襯板采用修復堆焊鑄件的單耗統計

通過兩次對ZGM95K 磨煤機的檢修后，更換碾磨件后磨機單耗值分別為6.74kW/t·h、7.48kW/t·h，均低于磨機指導電耗值[4]。

在經濟對比中，ZGM95K 磨煤機的磨盤與靜環修復采用挖補堆焊耐磨低合金錳鋼板，再進行車削加工，以保證各部尺寸。一套價格約4.7 萬元。磨盤與靜環原廠購買需要17 萬元。節省費用12.3 元，且可以重復修復多次。磨輥輥套與襯板堆焊為79 元/kg；單個輥套堆焊重量為450kg，約3.55 萬元；一臺磨3 個輥套，堆焊共需11 萬元；可保證反復堆焊3 次。襯板堆焊為79 元/kg；一臺磨12 塊襯板，堆焊重量為650kg，堆焊共需5.1 萬元；可保證反復堆焊3 次以上。磨輥輥套原廠購買需要9 萬元/個，一臺磨3 個輥套，共需27 萬元；襯板一套原廠購買需要12.1 萬元/套。按一臺磨計算，堆焊修復一套輥套+襯板的費用約16 萬元；從原廠購買新備件計算費用約40 萬元；一臺磨可節省費用備件費用23 萬元。按一年8-9 臺磨機大修計算，節省費用近200 萬元。

5 技術升級改造措施

火電廠中速磨的綜合治理技術升級改造主要包括磨煤機運行參數優化、磨煤機系統集成優化、磨煤機運行監測與診斷等方面。火電廠中速磨節能降耗綜合治理技術的升級改造對于提高火電廠的能效和環保水平具有重要意義。通過技術升級改造方案的實施，可以有效提高火電廠中速磨的能效和運行穩定性，降低能耗和排放，實現清潔高效發電的目標。

該火電廠經過反復論證，與設計院、廠家經過詳細計算，提出了對磨煤機進行升級改造。具體改造內容為更換碾磨部件磨輥與磨盤襯板、動靜環、輥架防護板材質，對易磨損的部件局部采用耐磨復合陶瓷制品。同時對磨輥輥套及磨盤襯板碾磨面曲線進行設計改良，增大碾磨面積，提高磨煤機碾磨出力。

上述舉措不但使磨煤機碾磨部件使用壽命大幅延長，既節省了設備大修費用，也減少了人工成本支出；而且提高了設備出力，設備安全性經濟型明顯，可以持續滿負荷經濟運行。

6 結論

通過ZGM95K 磨煤機4000h 的運行表明，改造后的1BZGM95K 磨煤機出力達到了38～40t/h 及以上，ZGM95K磨煤機整體增幅達到20%以上，電機電流38～42A 水平范圍，磨煤單位電耗7.45kW/t·h，電耗值降幅約1kW/t·h，輥套磨損量約15mm，襯板10mm。通過兩周的運行表明，改造后的2C 磨煤機出力穩定達到了40.5t/h，出力提高幅度達到20%以上，電機電流28～34A 水平范圍(電機功率355kW)，預計出力可達43～45t/h，磨煤單位電耗降至6.4～7.0kW/t·h，電耗值降幅大于1.0～1.5kW/t·h。各種數據表明本廠2 臺磨煤機提高出力改造效果優良。若將每臺鍋爐配備的5 臺磨煤機進行3 臺磨煤機技術改造升級，出力將達到42×3+30×2=186t/h，4 臺磨煤機完全能夠實現單臺發電機組的滿負荷運行需要，實現備用磨機的設計初衷[5]。停運1 臺磨煤機可大幅降低制粉系統的廠用電率，按5 年周期統計，節約相關生產費用超過1 千萬元，經濟效益顯著。