电站锅炉煤粉制备及其系统

1、第三章 煤粉制备及其系统 煤粉的特性及品质 磨煤机和制粉系统的选择 钢球磨及制粉系统 中速磨煤机及制粉系统 风扇磨及制粉系统 制粉系统的其它部件第三章 煤粉制备及其系统 锅炉主要系统制粉和燃烧系统 :原煤仓、磨煤机、煤粉分离器、燃烧器、炉膛以及相应的煤粉输送设备（送风机）及管路电站锅炉系统烟风系统:送风机、引风机、排粉风机、脱硫除尘装置和烟囱等设备.汽水系统:水作为锅炉的传热介质在锅炉内由给水变成过热蒸汽的过程所流经的设备及系统.制粉和燃烧系统1煤斗；2给煤机；3磨煤机；4空气预热器；5排粉风机；6燃烧器；7炉膛；16送风机；煤仓锅炉系统示意图磨煤机给煤机制粉系统的任务 煤粉制备系统的基本任务

2、 现代电站锅炉 采用煤粉燃烧；煤磨成煤粉后，燃烧反应表面积大大增大，使燃烧反应加快，具有较高的燃烧效率 将原煤块磨制成合格的煤粉（包括颗粒尺寸和煤粉水分） 与煤粉燃烧器相配合，实现干燥风量，磨煤风量与一次风量之间的 匹配和协调。 煤粉的特性及制粉系统与设备的选择直接关系到锅炉运行的安全性和经济性。 煤粉的特性及品质 形状很不规则，尺寸小于500m的煤粒和 灰粒组成。大部分为2060m 由于煤粉颗粒小，比表面积大，能吸附大量空气，所以煤粉的堆积角很小，有很好的流动性，可采用气力方便地在管内输送 自燃：极易缓慢氧化，使煤粉温度升高，当达到着火温度时，便引起自燃 爆炸：煤粉和空气的混合物在适当的浓度

3、和温度下会发生爆炸； 煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉浓度和温度等；无烟煤煤粉，或者煤粉的颗粒尺寸大于200m时几乎不会爆炸；烟煤浓度0.253kg/kg空气，温度70130，有火源，会爆炸 一般特性煤粉的特性及品质筛号68123040607080100孔径 (m)1000750500200150100907560煤粉细度符号R1R750R500R200R150R100R90R75R60表3-1 常用筛子规格及煤粉细度表示方法 煤粉的细度Rx: 用来表示煤粉的粗细程度。 用标准筛子筛分一定量的煤粉试样，筛子上煤粉的剩余量占煤样总重量的质量百分比，用 R x表示X -筛孔边长，mRx -越小，则煤

4、粉越细煤粉的特性及品质n 均匀性系数，磨煤机和分离器的型式以及运行工况 煤粉经济细度：使得锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗及金属磨损的总和最小为最小时的煤粉细度 实际运行的经济细度：对于不同的燃烧设备和不同的煤种，应通过燃烧调整试验来确定。 影响因素：煤和煤粉的质量、燃烧方式等。如挥发分较高，煤粉可粗些；燃烧热强度大，煤粉可粗些 推荐公式： 当R90一定时，n值越大，则R200越小，煤粉中过粗的煤粉较少； 当R200一定时，n值越大，则R90越大，煤粉中过细的煤粉较少。n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.81.2。煤粉的

5、特性及品质 颗粒组成特性：煤粉是一种宽筛分组成，理论上可以包含有最大粒径以下任意大小的煤粉。煤粉颗粒组成特性曲线是用用全筛分得到的曲线Rx=f(x)，也称粒度分布特性 。 n-均匀性指数 b-细度系数 破碎公式（Rosin-Rammler公式）煤粉的特性及品质 两种煤粉颗粒粒径分布煤粉的特性及品质 煤粉的水分: 对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响 水分太高，流动性差，输送困难，且易引起粉仓搭桥，影响着火和燃烧 水分太低，易引起自燃或爆炸，同时干燥耗能增加 磨煤机出口的煤粉水分与磨煤机出口的煤粉细度及煤粉温度有关 煤粉最终水分:可靠的数值应该通过试验或参照同类机组运行数据确定。 烟煤约等于Mad，

6、无烟煤约等于0.5Mad，褐煤约等于从Mad+8。 煤粉水分 可磨性系数: 表示磨煤机将煤磨成一定细度煤粉的难易程度煤粉的特性及品质 BT可磨性系数Kkm(全苏热工研究所): 风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同的细度时，消耗的能量之比.认为Kkm1.2的煤为难磨的煤，Kkm1.5的煤为易磨的煤。 哈氏可磨性指数 HGI(欧美) : 国标采用哈德格罗夫法，使用 哈氏可磨性试验仪测定；HGI86 为易磨煤 哈氏可磨指数和BT可磨性系数换算公式： 煤的磨损指数： 表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度，磨煤机的选型依据 磨损指数的大小：与硬质颗粒含量和硬质颗粒的种类有关，

7、如石英、黄铁矿、菱铁矿等煤粉的特性及品质 磨损指数测定（国际）：旋转磨损试验仪 磨损指数测定（行业标准）：冲刷式磨损试验仪 磨损性等级：Ke1.0、Ke11.9、Ke23.5、Ke=3.55和Ke5五级，对应的磨损性为轻微、不强，较强、很强和极强五级 磨煤机和制粉系统的选择 磨煤机: 把煤块磨制成煤粉的机械，它是制粉系统的主要设备。各种磨煤机采用击碎、压碎和碾碎等方法来将煤磨制成煤粉 磨煤机分类：依据转速，分为低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机 低速磨煤机：转速为1525r/min；筒式钢球磨煤机-又可分为单进单出钢球磨煤机和双进双出磨煤机。 中速磨煤机：转速在50300r/min，常用的如中

8、速平盘磨煤机，中速环球式磨煤机（又叫E型磨），碗式磨煤机和MPS磨煤机。 高速磨煤机：转速在7501500r/min，如风扇式磨煤机。磨煤机和制粉系统的选择磨煤机和制粉系统的选择 磨煤机选择考虑因素 磨煤机选择原则 煤的性质：煤的挥发分、可磨特性、磨损特性及水分、灰分等 技术经济比较：运行的可靠性、初投资、运行费用以及锅炉容量、负荷性质等，必要时还要进行。 当煤种适宜时，应优先选用中速磨煤机； 当燃用褐煤时，应优先选用风扇磨煤机； 当煤种变化比较大、煤种难磨而中高速磨煤机都不适用时，一般选用筒式钢球磨煤机。 磨煤机和制粉系统的选择 制粉系统类型：直吹式系统和中间储仓式系统 磨煤机和制粉系统的选

9、择 直吹式系统：磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧，在运行中任何时刻锅炉的燃料消耗量均等于磨煤机的制粉总量. 正压直吹式系统：一次风机布置于磨煤机之前，整个系统处于正压状态下工作 。 冷一次风机：一次风机布置在空气预热器前 ，减少风机的磨损，并提高风机效率。采用热风干燥，磨煤机干燥能力增强，对于燃料的水分适应性较好。容易冒粉，污染环境。 热一次风机：一次风机布置在空气预热器后，风机效率下降，可靠性也较低 负压直吹式系统：一次风机布置于磨煤机之后，整个系统处于正压状态下工作 。不冒粉，清洁。风机叶片极易磨损，风机效率降低，电耗增加，系统可靠性降低。磨煤机和制粉系统的选择 储仓式系统：将经磨煤

10、机磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后在根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经过给粉机送入炉膛中燃烧 . 工作原理：原煤 - 落入磨煤机-碾磨的煤粉-由干燥剂送至粗粉分离器-合格的煤粉被送至细粉分离器-大部分细粉被分离出来，经锁气器和网筛落到煤粉仓 - 给粉机送至一次风管-炉膛内燃烧. 乏气送粉系统：由细粉分离器上部出来的干燥剂（乏气）中含有未被分离出来的少量细粉、低温空气和水蒸气，作为一次风输送煤粉，经排粉风机送入炉膛燃烧，主要用于烟煤。 储仓式系统类型：乏气送粉系统和热风送粉系统 . 热风送粉系统：当燃用贫煤、无烟煤、劣质煤时，为稳定燃烧，常采用热空气作为一次风输送煤粉；由细粉分离器出来的乏气（三

11、次风）经燃烧器的专门喷口送入炉膛。磨煤机和制粉系统的选择 制粉系统比较 制粉系统选择 由于中速磨和高速磨及其相应的直吹式制粉系统初投资和运行费用都大为节省，在煤种相宜条件下应当优先选用。 对于无烟煤、Kkm的劣质烟煤，首先考虑采用筒式钢球磨煤机储仓式制粉系统。 储仓式系统：可用热风送粉，对无烟煤、贫煤和劣质烟煤的稳定燃烧有利。可靠性高，系统出故障不会立即影响锅炉运行。锅炉负荷变化时，延迟性比较小。储仓式制粉系统复杂，钢材、占地面积、投资及运行电耗都增加。 直吹式系统：简单、布置紧凑、省钢材、占地少、投资和运行电耗低，但系统可靠性差，负荷调节延迟性大，要求有较高的运行操作水平。 磨煤机和制粉系统

12、的选择 制粉系统与磨煤机匹配 储仓式系统：低速磨煤机。 直吹式系统：中速或高速磨煤机；中速磨煤机重量轻、占地少、制粉系统管路简单、投资省、电耗低、噪声小，广泛应用。超（超）临界机组中，多采用冷一次风机正压直吹式制粉系统。 钢球磨及其制粉系统 钢球磨煤机钢球磨及其制粉系统 钢球磨工作原理钢球磨煤机工作原理 筒体低速旋转，筒内钢球和煤一起在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度，在重力作用下跌下、滚动、挤压，将煤打碎并研磨成粉。送入筒内的热空气既是干燥剂，又是煤粉的输送剂。 钢球磨及其制粉系统 单进单出钢球磨 普通筒式钢球磨圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在

13、圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉，随后被干燥剂从另一端带出。钢球磨及其制粉系统 双进双出钢球磨 双进双出筒式圆筒两端的空心轴内有一空心圆管，圆管外装有螺旋输送装置。两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路的两个回路，同时使用时磨煤机出力最大；也可以单独使用一个，这时可使磨煤出力降至50以下钢球磨及其制粉系统 磨煤机的最佳转速 nzj: 磨煤作用最大时的转速。n过小筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落 n处于上述两者之间钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨 磨煤机的工作转速

14、n ：影响磨煤出力和电耗n 过大离心力很大，球与煤随筒壁一同旋转，产生这种状态的最低转速称为临界转速nljnzj =（0.75-0.78）nlj钢球磨及其制粉系统 钢球充满系数：指筒内钢球容积占筒体容积的百分数，表示钢球装载量；直接影响磨煤机出力和电能消耗 在 =10%35时磨煤单位电耗与 成正比。 在通风量和热风温度同时增加时，提高钢球充满系数可以增加磨煤出力。 最佳钢球充满系数与筒体的转速n和临界转速 有关 钢球磨及其制粉系统 钢球磨通风量Vtf与最佳通风量筒内风速过小，出口端钢球能量没有被充分利用，只能带出的少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位磨煤电耗大 筒内风速过大，磨煤机出口煤粉过粗，粗

15、粉分离器回粉量增大，通风电耗增大 磨煤和通风电耗之和最小时的通风量，其大小与煤的种类、煤粉细度、筒体容积及钢球充满系数等有关Vtf 过小Vtf 过大 Vtf 直接影响燃料沿筒体长度的分布和磨煤出力钢球磨及其制粉系统 钢球磨出力 磨煤出力Bm 在电耗一定并保证所需的煤粉细度的条件下，磨煤机在单位时间磨制的煤粉量。由磨煤机的结构尺寸、被研磨的燃料特性以及磨煤机的运行状况确定 干燥出力Bg 在单位时间内将煤由原有水分干燥到所要求的煤粉水分对应的煤粉量。由磨煤机的干燥条件确定对高水分和较软的煤，BmBg，而对于干和硬的煤，则Bg Bm 磨煤机的运行出力(具有一定细度和干燥程度的煤粉流量Bm=Bg)可以

16、通过调节进入磨煤机的干燥剂流量和温度来实现 钢球磨及其制粉系统 钢球磨特性 磨煤的单位电耗Em取决于磨煤出力Bm 和消耗的电网功率Ndw 筒体和钢球的质量比其中的燃料大许多倍， Ndw 主要消耗在转动筒体和升举钢球上，与磨煤出力Bm 几乎无关 Em 随出力Bm 的降低而增高，在低负荷下运行不经济 双进双出钢球磨的特点 扩大了钢球磨的负荷调节范围 响应锅炉负荷变化的时间短，有利于低挥发分煤的稳燃 出力靠调整一次风量控制。加大一次风阀门的开度，风量及带出的煤粉流量同时增加，因此，在任何负荷下，煤粉浓度变化不大，且煤粉细度降低 设有微动装置 磨煤机在停机或维修操作时以额定转速的1100转速旋转，可使

17、筒内存煤及时散热防止自燃。故短时间停机时不必将筒内的剩煤排空 双进双出钢球磨煤机保持了钢球磨煤种适应性广等所有优点，同时大大缩小了体积，降低了磨煤机的能耗，增强了适应锅炉负荷变化的能力 钢球磨及其制粉系统钢球磨及其制粉系统 钢球磨中储式热风送粉系统1-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；24-乏气风箱；25-三次风喷口；28-一次风机； 31-再循环管适用无烟煤、贫煤及劣质煤 热风送粉送风机空预器一次风机一次风箱混合器(热气与煤粉)一次风喷口细粉分离器排

18、粉机乏气风箱三次风喷口空气:乏气: 一次风 携带煤粉送入燃烧器的空气。主要作用是输送煤粉和满足燃烧初期对氧气的需要 二次风 待煤粉气流着火后再送入的空气。二次风补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起气流的扰动和混合的作用 三次风 对中间储仓式热风送粉系统，为充分利用细粉分离器排出的含有10%15%细粉的乏气，由单独的喷口送入炉膛燃烧，这股乏气称为三次风钢球磨及其制粉系统 钢球磨中储式热风送粉系统钢球磨及其制粉系统 钢球磨中储式乏气送粉系统1-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给

19、粉机；23-混合器；28-一次风机；31-再循环管乏气送粉适用于烟煤等挥发分含量高的煤种细粉分离器排粉机一次风箱混合器(乏气与煤粉)一次风喷口乏气：钢球磨及其制粉系统1-原煤仓；4-给煤机；7-钢球磨；8-粗粉分离器；9-排粉机；10-一次风箱；12-燃烧器；14-空预器；15-送风机；17-细粉分离器；21-煤粉仓；22-给粉机；23-混合器；28-一次风机；31-再循环管乏气送粉钢球磨中储式系统再循环管再循环管 将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行循环钢球磨及其制粉系统钢球磨中储式系统再循环管再循环管 将部分磨煤乏气从排粉风机后返回到磨煤机，然后再回到排粉风机进行

20、循环再循环风 温度低，既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度，又能增加磨煤的通风量，并能兼顾燃烧所需一次风的要求，从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量 使用再循环风优势燃用挥发分高而水分不大的烟煤，要求磨煤通风量大，但干燥风量小或干燥剂温度低，出现磨煤、干燥和燃烧所需风量的矛盾运用再循环风，既可降低磨煤机入口干燥剂的温度，增加磨煤通风量，又能兼顾燃烧所需一次风的需要钢球磨及制粉系统 双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统 冷一次风机的BBD2型双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统 1 给煤机；2 混料箱；3 双进双出钢球磨煤机；4 粗粉分离器；5 风量测量装置；6 一次风机；7 二次风机；8 空气

21、预热器；9 密封风机 中速磨煤机及制粉系统 中速磨RP型碗式中速磨煤机 RP型中速磨 MPS型中速磨 E型中速磨中速磨煤机及制粉系统 中速磨原煤经落煤管进入两组相对运动的碾磨件之间，在压紧力的作用下被挤压、研磨成粉，被甩至四周风环处热风经风环进入磨煤机，对煤粉进行干燥并将煤粉带入粗粉分离器进行分离，不合格的煤粉返回磨煤机重磨，细粉则送出磨外。 RP型碗式中速磨煤机 中速磨煤机及制粉系统 中速磨 环式磨(辊-环式MPS)中速磨煤机及制粉系统 中速磨 环式磨(球-环式E) 中速磨型号选择 中速磨特性中速磨煤机及制粉系统 按磨煤机所处的压力条件，中速磨煤机直吹式制粉系统分负压直吹式、正压热一次风机直

22、吹式和正压冷一次风机直吹式三种型式 制粉电耗 磨煤机研磨的煤粉细度 磨煤机碾磨件的寿命 中速磨直吹式制粉系统型式： 布置紧凑，初投资小，单位电耗小，适应变负荷运行；但结构复杂，不易磨水分太大和太硬的燃料 负压系统：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行 特性：煤粉不会向外泄漏，对环境污染小；漏风大，排粉风机磨损严重，效率低，电耗大，系统可靠性差 1-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器； 6-一次风箱； 7-排粉机；8-燃烧器； 10-送风机； 11-高温一次风机（排粉机）； 12-空气预热器； 13-热风风道；14-冷风风道； 15 -排粉机；16-二次风箱；19-密封风机 中

23、速磨直吹式负压系统中速磨煤机及制粉系统 中速磨直吹式正压热一次风系统 正压系统：一次风机布置在磨煤机之前，系统处于正压状态下工作； 特性：无漏风，叶片磨损小，煤粉易外泄，系统需设专门的密封风机1-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器； 6-一次风箱； 15-排粉机；8-燃烧器； 10-送风机； 11-高温一次风机（排粉机）； 12-空气预热器； 13-热风风道；14-冷风风道； 15 -排粉机；16-二次风箱；19-密封风机中速磨煤机及制粉系统热一次风系统：配置二分仓回转式空预器。一次风机布置在空预器与磨煤机之间，输送的是热空气 特性：空气温度高，比容大，风机体积大，电耗高，易发生高温

24、侵蚀，运行效率及可靠性低 中速磨直吹式正压冷一次风系统 冷一次风系统：配置三分仓回转式空预器。一、二次风各自由单独风机输送，风机处于空预器之前，输送的是干净的冷空气 特性：空气温度低，比容小，风机体积小，电耗低，效率高；高压头冷一次风机可兼作密封风机，简化系统；热风温度不受一次风机的限制，可满足磨制较高水分煤种的要求 1-煤斗；3-给煤机；4-磨煤机；5-煤粉分离器； 6-一次风箱； 15-排粉机；8-燃烧器； 10-送风机； 11-高温一次风机（排粉机）； 12-空气预热器； 13-热风风道；14-冷风风道； 15 -排粉机；16-二次风箱；19-密封风机中速磨煤机及制粉系统 风扇式煤机磨(

25、高速磨)： 由叶轮、带有护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，煤粉借助风扇产生的压头由干燥剂携带经粗粉分离器带出风扇磨及制粉系统 风扇式煤机磨(高速磨)：由叶轮、带有护甲的蜗壳和粗粉分离器组成，装有冲击板的叶轮由电机带动高速旋转。原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内，煤被转动的冲击板打碎，甩到护甲上再次被撞击成煤粉，煤粉借助风扇产生的压头由干燥剂携带经粗粉分离器带出风扇磨及制粉系统 风扇磨特性：结构简单，相应的制粉系统简单，金属耗量小，对锅炉负荷适应性强，特别适应磨高水分煤种；但部件磨损大，不宜磨制较硬的煤种风扇磨及制粉系统