《锅炉原理》课件-第3章煤粉制备及其系统.ppt

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1、第三章 煤粉制备及系统,煤粉的性质 磨煤机 制粉系统,煤粉的性质,煤粉性质在很多方面都不同于原煤：煤粉的流动性：粒径小，多数为2060m，比表面积大，可吸附大量空气，流动性好，易泄漏。水分含量高会导致流动性下降，结块、堵塞、出力下降。自燃与爆炸性：堆积在死角，缓慢氧化，温度上升导致自燃。气粉混合物遇火花易爆炸。影响因素有挥发分含量、煤粉浓度、煤粉颗粒尺寸、灰分含量、氧浓度、环境温度等。,3.煤粉的细度和均匀性煤粉细度：是指一定质量的煤粉通过筛孔尺寸为xm的标准筛进行筛分时，筛子上剩余量占筛分煤粉总量的百分比。它是煤粉重要特性之一，表示煤粉组成颗粒的粗细程度。Rx越小或Dx越大，则煤粉越细。电厂

2、常用的是R90和R200。,煤粉颗粒分布特性符合破碎公式：b反映煤粉细度，b越大，煤粉越细；n反映煤粉均匀性，n越大，煤粉越均匀。,煤粉的经济细度,使得锅炉机械不完全燃烧热损失q4和制粉能耗Em的总和最小的煤粉细度即经济细度。Vdaf和Kgr小的煤，既难磨又难烧，需要磨细；Vdaf大，煤粉易着火燃尽，可磨粗些。n大，煤粉均匀，煤粉平均粒度可以大些。炉膛燃烧强度大，可磨粗些。,补充：煤粉细度对锅炉运行的影响：锅炉大多燃用贫煤和无烟煤，采用四角切圆燃烧，当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火，使火焰中心上移，难以实现完全燃烧，加之有时后期混合较差，从而导致飞灰含碳量增加。火焰中心上移也

3、导致炉膛出口烟温升高，烟温偏差增大，易出现爆管现象。煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流，大颗粒炭粒甩向炉膛的四壁，靠近水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的几率剧增。,4.煤的可磨性系数：表征煤被粉碎和研磨成一定细度的煤粉的难易程度。（越大越好磨）哈氏可磨性指数HGI（国标）方法：煤样 试验仪 磨制 筛分 计算HGI=13.6+6.93D74我国动力用煤一般HGI=25129。HGI80属易磨煤。HGI一般用于中速磨煤机的性能计算。,全苏热工研究所方法Kgr：定义：自然干燥后的标准煤与试验煤，取单位质量，从相同粒径磨到相同细度，所消耗能量之比。或在相同磨煤能耗的条件下，磨好

4、的标准煤和试验煤的细度之比。我国动力用煤一般Kgr1.5属易磨煤。Kgr一般用于球磨机的性能计算。换算：,5.煤的磨损指数：表征某煤种对磨煤机研磨部件的金属表面磨损的轻重程度。磨损指数大小直接关系到工作部件的寿命，已成为磨煤机选型的一个依据。研磨式磨损指数AI和冲刷式磨损指数Ke。,煤磨损特性的分类,磨煤机,作用：作为制粉系统的主要设备，其作用是将煤块破碎并磨制成煤粉，并对煤粉进行干燥。煤粉在磨制过程中受到撞击、挤压和研磨三种力作用。磨煤机的出力：磨煤出力Bm：指单位时间内磨制出的一定细度的煤粉量。干燥出力Bg：指单位时间内将原煤从最初的收到基水分Mar干燥到煤粉水分Mpc的原煤量。,煤粉水分

5、Mpc：经磨制、干燥后的煤粉的水分。一般与煤种、煤的全水分、制粉系统的工作温度有关。Mpc过高，煤粉输送困难，推迟着火燃烧。Mpc过低，易引起煤粉的自燃和爆炸。一般，Mpc=（0.51.0）Mad分类：按磨煤部件的转速低速磨煤机：1525r/min，如筒式钢球磨煤机。中速磨煤机：25100r/min，如碗式磨煤机、轮式磨煤机、E型磨等。高速磨煤机：4251000r/min，如风扇磨煤机等。,低速磨煤机：以球磨机为代表，球磨机分成单进单出和双进双出两种。（1）单进单出球磨机：工作过程：电动机带动圆筒低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、撞碎并研磨成粉，之后从另一端出风

6、粉混合物。,结构：大圆筒、25-60 mm钢球、锰钢护甲等。原理：撞击、挤压、研磨；干燥输送同时。风速越大，粉量越多，颗粒越粗。,13-波浪形护甲 14-绝热石棉垫15-筒体 16-隔声毛毡 17-钢板外壳,影响球磨机工作的因素：工作转速n：n过小，导致磨煤出力很低，煤粉磨得过细；n过大，导致破碎功能丧失。钢球与煤开始随筒壁一同旋转时的筒体旋转速度称为临界转速ncr n=（0.74 0.8）ncr,筒体不同转速时钢球的运动状况,nncr,n略小于ncr,nncr,护甲形状：提高护甲的摩擦系数，增加钢球与护甲之间用于提升钢球的摩擦力，可在较小的能量消耗下将钢球提升到一定高度。齿形护甲最佳。护甲磨

7、损，磨煤出力，磨煤电耗。钢球充满系数：钢球容积占筒体容积的份额，用于表征筒体内所装载的钢球量。一般在10%35%范围内。，煤粉越细，电耗；，磨煤能力。最佳充球系数opt：在相同煤粉细度下，单位电耗最小的充球系数。,钢球直径：影响磨煤出力、磨煤电耗、金属磨损。直径，撞击次数和研磨面积，磨煤出力，钢球磨损，撞击力；直径，研磨作用小。一般电厂将3060mm的钢球搭配使用。筒内存煤量：过少：无效碰撞，有效功率，磨煤出力，磨煤电耗，磨损和噪音；过多：撞击和研磨作用，磨煤出力，可能堵塞。通风量Qv：Qv过小：煤集中在进口易堵塞，细粉多，磨煤出力，电能转化为碰撞热能，磨煤电耗；Qv过大：粗粉太多，回粉率，通

8、风电耗。最佳通风量：保证一定磨煤出力和细度的条件下，达到磨煤电耗和通风电耗之和最小的通风量。,单进单出球磨机优缺点：煤种适应性广，可磨磨损指数Ke3.5的煤；金属磨损量大，但可不停机添加钢球，而中速磨煤机需停机更换磨损部件；对煤中的杂质（铁块、木块、石块）不敏感；对煤的干燥能力强，与中速磨相比，可磨高水分煤；结构简单，可靠性高，易于维修；设备庞大，投资高，占地大，煤粉均匀性差，制粉电耗高，金属磨损大，噪音大。,一般在其他磨不能应用的场合才选用,（2）双进双出球磨机：,结构：两个相互对称又彼此独立的磨煤回路。原理：热风和原煤从两端进，在中间对冲后反向流动，煤粉气流混合物仍从两端出。组成：空心圆管

9、，螺旋输煤器，粗粉分离器等。,筒体,双进双出球磨机优点：响应锅炉负荷变化的时间非常短，有利于低挥发分煤的稳燃，其出力不是靠调整给煤机来控制，而是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，而且煤粉浓度不变。双进双出钢球磨煤机设有微动装置。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球磨机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。,2.中速磨煤机：碗式中速磨（辊-碗式RP、HP型）、环式中速磨（辊-环式MPS型、球-环

10、式E型）,RP碗式中速磨,结构：从下到上分为四部分，驱动装置、研磨部件、干燥分离空间及设备、气粉混合物分配装置。过程：原煤经落煤管进入相对运动的研磨部件之间，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。石块不能被带出，落入杂物箱。,进煤,气粉出口,分离器,热空气进口,研磨部件,中速磨工作的影响因素：转速n：以磨煤效果好，电耗低，研磨部件寿命长为原则。n过大：离心力，煤粉粗，通风阻力和回粉量，磨损。n过小：细粉量增大，不能及时带出，磨煤电耗。通风量：可从最低的不发生煤粉沉积的通

11、风量至最大通风量之间，随磨煤出力进行调节。风环气流速度：过高：煤粉变粗，阻力，通风电耗。过低：煤粉变细，磨煤出力，石子煤排放量研磨压力：压力过小，磨煤出力，煤粉变粗。压力过大使研磨部件磨损加剧。燃料性质：主要靠压、研方式磨煤，煤粉干燥过程不强烈。水分：较高，煤饼；较低，煤粉滑动 磨煤出力。灰分：较大会加剧研磨部件磨损。,中速磨煤机特点：中速磨布置紧凑，投资省，单位电耗小，适宜变负荷运行，并且噪声小。但结构复杂，不宜磨水分太大及太硬的煤种，对原煤中的杂质敏感，不能空磨启动。几种中速磨煤机的比较：RP型磨：浅碗型磨盘，锥形磨辊。电耗低，检修方便，结构紧凑，出力调节范围大，噪音小，适合Ke1.0的煤

12、。MPS磨：磨辊和凹槽都呈圆弧形。电耗介于RP型和E型磨之间。适合Ke2.0的煤。E型磨：上下为磨环，钢球夹在中间。电耗大，部件寿命较长。适合Ke3.5的煤。因此，Ke1.2时优先选RP型磨，1.2Ke2.0时，选MPS型磨。,3.高速磨煤机：,风扇磨煤机简图,结构：叶轮、叶片和蜗壳内的护板是主要磨煤部件。过程：主要依靠撞击和摩擦磨煤。干燥过程强烈。磨煤干燥、粗粉分离和煤粉输送一次完成。特点：结构简单紧凑，金属消耗少，磨损快，更换部件使运行费用增加，检修周期短。适用：Ke35%的褐煤。,制粉系统,概念：干燥、磨制、分离和输送煤粉的设备及管道的合理组合。作用：安全经济的制造和运送锅炉所需的合格煤

13、粉。分类：中间储仓式制粉系统和直吹式制粉系统。匹配磨煤机：中间储仓式制粉系统单进单出球磨机；直吹式制粉系统双进双出球磨机、中速、高速磨。,中间储仓式制粉系统：原理：由磨煤机出来的煤粉空气混合物，经粗粉分离器分离后，合格煤粉再经过细粉分离器，将气粉混合物分离成煤粉和乏气，煤粉储存在煤粉仓中，再根据锅炉负荷，经给粉机从煤仓中取出煤粉，与乏气或热风混合，形成气粉混合物，再送入锅炉去燃烧。适用：适用于单进单出球磨机，可使磨煤机与锅炉之间具有相对的独立性，锅炉在低负荷时，磨煤机仍可保持在高负荷下运行。,分类：乏气送粉系统和热风送粉系统。原煤磨煤机粗粉分离器细粉分离器 细粉煤粉仓给煤机炉膛燃烧 作为一次风

14、乏气送粉系统 作为三次风 热风送粉系统,乏气,乏气送粉系统,热风送粉系统,送入燃烧器的空气是按对着火、燃烧有利而合理组织、分批送入的。按送入的空气作用不同，可将送入的空气分成三种：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挥发分燃烧对氧气的需要，一次风数量一般较少。二次风：待煤粉气流着火后再送入的空气，主要作用是补充煤粉继续燃烧所需要的空气，并起着组织炉内气流扰动和混合的作用。三次风：当制粉系统采用中储式热风送粉，将磨煤乏气通过单独的喷口送入炉膛燃烧。,乏气送粉系统：由乏气输送煤粉的系统,一次风：乏气+煤粉；二次风：热空气适用：输送挥发分高的煤种,热风送粉系统：由热空气

15、输送煤粉的系统,一次风：热空气+煤粉；二次风：热空气；三次风：乏气适用：输送无烟煤、贫煤，一次风温度提高，有利于着火。,再循环风：温度比乏气还低，既可以调节磨煤机入口干燥剂的温度，又能增加磨煤通风量，并能兼顾燃烧所需空气量的要求，从而协调磨煤、干燥和燃烧三方面所需的风量。比如：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，出现三者风量的矛盾，运用再循环风可协调三者。漏风：煤粉的输送是在排粉风机的抽吸作用下实现的，因此中储式系统为负压系统，系统漏风量很大。漏风会导致排烟温度上升。冷风：通常用来调节介质温度。与漏风一样，也导致排烟温度上升。,中间储仓式送粉系统的特点：

16、（1）煤种适应性广：基本能磨制任何煤种，煤粉较细，并且细度稳定。（2）可靠性高：煤粉仓间的相互输送，提高了机组运行的可靠性。采用单进单出球磨机，磨煤部件维护也简单。（3）响应负荷变化好：用给粉机对给粉量进行调节，反应速度快，负荷跟随性好。（4）最经济出力下运行：磨煤机和锅炉之间具有相对独立性，磨煤机可一直保持在高负荷下运行。（5）系统复杂：系统增加了煤粉仓、细粉分离器、排粉机、给粉机等设备及相应管路，系统复杂。（6）投资运行费用高：建设投资大，制粉电耗高，漏风大，造成锅炉效率降低。,2.直吹式制粉系统：原理：原煤在磨煤机中磨成煤粉后，直接将气粉混合物送入锅炉去燃烧，即“现磨、现吹、现烧”。因此

17、制粉量必须等于锅炉的燃料消耗量，即制粉量要随锅炉负荷改变。锅炉的正常运行完全依赖于制粉系统的可靠性程度。适用：适用于双进双出球磨机、中速磨、风扇磨等。分类：根据排粉风机的位置不同分为负压系统和正压系统。正压系统再根据一次风机的位置不同分为：正压热一次风机系统和正压冷一次风机系统。,直吹式负压系统,特点：排粉风机装在磨煤机出口，整个系统在负压下运行。全部煤粉通过排粉风机，磨损严重，电耗大，效率低，可靠性差。漏风量大，q2增大，锅炉效率降低。密封性好，煤粉不会向外泄漏，对环境污染小。目前已较少使用。,4-磨煤机；6-一次风箱；10-送风机；12-空预器；15-排粉风机；16-二次风箱,直吹式正压热

18、一次风系统,4-磨煤机；6-一次风箱；10-送风机；11-热一次风机；19-密封风机,特点：一次风机布置在磨煤机之前，系统在正压下运行。无冷空气漏入，有利于保证干燥出力，q2下降，锅炉效率提高。通过一次风机的为热空气，不含煤粉，磨损小。但热风容积大，一次风机电耗高，可能发生高温侵蚀，可靠性低。需设密封风机，防止煤粉外漏。,直吹式正压冷一次风系统,4-磨煤机；6-一次风箱；10-一次风机；10-二次风机,特点：风机处于空预器前，输送干净冷空气，空气温度低、比容小，风机体积小，电耗低，可靠性高。高压冷一次风机可替代密封风机，简化系统。配置三分仓回转式空预器，一二次风各自由单独风机输送。负荷变化对一

19、次风影响不大。一次风量改变对排烟温度影响不大。热风温度不受一次风机的限制，可磨高水分煤种。,风扇磨直吹式制粉系统,单介质干燥,二介质干燥,单介质干燥：热风。适用于烟煤、水分不高的褐煤。二介质干燥：热风+高温炉烟。适用于高水分褐煤。,4-下行干燥管；5-磨煤机；6-煤粉分离器；7-燃烧器；8-二次风箱；9-空预器；10-送风机；12-抽烟口,采用二介质干燥的优点：提高了制粉系统的干燥能力，可燃用水分高煤种。由于烟气中惰性气体的混入，降低了干燥剂的氧浓度，有利于防止高挥发分褐煤煤粉发生爆炸。,3.中间储仓式与直吹式制粉系统的比较：直吹式系统：系统简单、设备部件少，管路短、阻力小，初投资和系统的建筑

20、尺寸小，输粉电耗较小；但磨煤机的工作直接影响锅炉的运行，锅炉机组的可靠性相对低些。中储式系统：设有煤粉仓，磨煤机可一直维持在经济工况下运行，磨煤机的工作对锅炉影响较小，系统的可靠性高；但系统复杂、设备部件多，初投资及运行费用高；负压较大，漏风大，q2增大，影响锅炉效率。锅炉负荷变动时：中储式系统：利用给粉机调节煤粉量，既方便又灵敏；直吹式系统：从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，惰性较大。,4.磨煤机及制粉系统的选型：选型依据主要是煤的特性，特别是煤的挥发分Vdaf、着火温度、水分Mar、灰分Ad、磨损指数Ke、煤粉细度R90等，同时还要考虑运行的可靠性、初投资、运行费用，及锅炉容量、负荷性质。必要时还得进行技术经济比较。（见P55表2-3）,Thank you!,