百万千瓦级火电机组的磨煤机及制粉系统选型
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作者: 周虎
【摘要】随着火力发电技术的发展，大容量机组如1000MW等级的燃煤机组发展迅速，磨煤机及制粉系统的选型是电厂安全、稳定、经济运行的保证。本文根据煤质的物性特点，结合炉膛和燃烧器的结构，并考虑投资、运行、检修等各方面因素，拟定百万机组合理的煤粉制备流程并确定磨煤机的型式。
【关键词】磨煤机；制粉系统；百万机组
一、磨煤机与制粉系统的常见类型
1.1磨煤机类型
磨煤机是利用挤压、碾磨和撞击原理将煤制成煤粉，利用热介质对煤进行干燥的设备，磨煤机按其工作转速可分为高速磨煤机、中速磨煤机及低速磨煤机三类。按碾磨件的形式可以分为钢球磨煤机、碗式磨煤机、轮式磨煤机、风扇磨煤机等等。
1.2制粉系统类型
制粉系统一般分为贮仓式制粉系统及直吹式制粉系统两大类。贮仓式制粉系统是将磨煤机磨制出的煤粉，经分离器后首先进入煤粉仓贮存，根据锅炉运行的需要，再用一次风将给粉机给出的煤粉吹入炉膛燃烧。在贮仓式制粉系统运行期间，磨煤机可以满负荷工作，不需随锅炉负荷变化而变化。直吹式制粉系统，是将磨煤机磨好的煤粉经干燥介质直接吹入炉膛燃烧。磨煤机的制粉量，需要根据锅炉负荷的改变而变化。根据制粉系统内干燥介质的压力不同，又可分为正压系统及负压系统。
在选择磨煤机及制粉系统时，应根据煤的燃烧、磨损、爆炸特性、可磨性、磨煤机制粉细度及煤粉细度的要求，统一考虑，可以参考下表。
二、某1000MW电厂磨煤机及制粉系统选型实例
某新建2*1000MW新建工程，设计煤种为Vdaf=39.86%，HGI=61.0，Ke=1.92，Mar=11.34，Mad=3.93，Aar=20.41。虽然未知煤种的着火温度，但设计煤种和校核煤种挥发分都较高，属于易燃的煤种（烟煤型）。按照规程可以选择钢球磨贮仓式乏气送粉系统或中速磨直吹式系统。钢球磨贮仓式乏气送粉系统属于负压系统，系统不按抗爆压力设计，需要装设防爆门，系统复杂，设备多，自动化水平低，检修运行工作量大，技术落后。国内外的燃煤电厂只在中小型机组上使用钢球磨贮仓式乏气送粉系统。大型机组为了简化系统，增加安全性，系统按抗爆压力设计，不设防爆门，系统自动化水平高，同时减少煤仓间的建筑投资，大多采用直吹式系统。
直吹式制粉系统磨煤机型式主要有风扇磨、中速磨、双进双出钢球磨。磨煤机的型式受煤质特性影响较大，是选型中首要考虑因素。例如煤质的磨损性强，冲刷磨损指数Ke>5.0，碾磨件寿命太短，就不适合选用中速磨，只能采用钢球磨；又如煤粉水分高（Mar>40%），需要抽炉烟才能满足干燥要求，同时容易破碎的褐煤，就适合采用风扇磨。
各种磨煤机都有鲜明的性能特点，以下从几个性能方面对不同磨煤机进行比较。
阻力方面：由于碾磨原理、碾磨部件结构的不同，一般而言钢球磨的阻力较小，HP次之，而MPS磨煤机阻力比较大。
制粉单耗：很明显，钢球磨的制粉单耗比较大，而HP、MPS相对较低。
煤种适应性：钢球磨对煤种适应应范围比较广，中速磨（MPS、HP）不能磨制硬度较高的煤种，对水分较高的褐煤适合使用风扇磨。MPS由于采用变加载装置，对煤质的适应程度高于HP磨。
检修维护量：风扇磨的检修比较频繁，钢球磨检修工作量最少，中速磨位于两者之间。
结合本示例工程的设计煤种情况，可以比较如下：
1）钢球磨可以磨制任何煤种，特别适用于磨制低挥发分的无烟煤以及高灰分的贫煤。钢球磨优点是运行稳定、可靠，此外可以在运行中添补钢球，因此运行周期较长。缺点是本体耗钢量大，占地面积大，电耗高，噪声大和用于正压系统密封困难。由于钢球磨煤机在低负荷是运行不经济，因此厂采用中间贮仓式制粉，是磨煤机能在满负荷工况下运行，减少工作时间以节约耗电。
2）中速磨煤机（HP，MPS，ZGM等）适宜磨制中等细度的烟煤。其优点是电耗低，空载功率小，噪声小。缺点是不易磨制高灰分的硬质煤，磨煤机通风阻力较大，通风电耗高，由于中速磨煤机的负荷调节特性好，空载功率小。本工程设计属于烟煤，水分不高，可磨性指数在磨煤机的适用范围内，磨损性不是很强，中速磨的碾磨部件寿命可以达到6000h以上，适合采用中速磨。
3）高速磨煤机（风扇磨）转速一般为600-1500r/min。其优点是可以磨制外在水分高的煤种，缺点是当磨制较硬的煤时，锤子磨损快，碾磨部件寿命短，维修工作量大。一般适用于磨制褐煤，油页岩及泥煤。本工程煤种可磨性指数较低，风扇磨出力较小，另外煤种水分不高，不需要抽炉烟干燥，风扇磨的优势无从发挥。且风扇磨目前在国内尚未有引进实例，开发周期较长。因此不推荐风扇磨。
三、结论
从运行费用、设备价格、运行习惯以及土建费用几方面考虑，中速磨性能优越，技术成熟，属于“低能耗、高性能”的设备，采用中速磨煤机优势明显，另《火力发电厂设计技术规程》（DL 5000-2000）也推荐“对于大容量机组，在煤种适宜时，宜优先选用中速磨煤机，综合投资、运行成本和设备技术特点几方面考虑，因此推荐本工程采用中速磨煤机及正压直吹式制粉系统。
参考文献
[1]DL466T-2004 电站磨煤机及制粉系统选型导则
[2]张代新，李祥苓.[EB/OL]百万千瓦级火电机组磨煤机选型分析www.eptchina.cn 2006-11-23
作者简介
周虎（1986.05- ）：男，汉族，江苏南通人，大学本科学历，江西大唐国际抚州发电有限责任公司，助理工程师，从事火力发电工作。
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