何海龍

摘 要：基于磨煤機動態(tài)分離器分離原理提出了分離強度參數(shù)α；建立了磨煤機給煤量B、一次風(fēng)量Q、分離器轉(zhuǎn)速n對煤粉細(xì)度R90及磨煤單耗Em影響的靜態(tài)模型；根據(jù)模型就各運行參數(shù)對煤粉細(xì)度和磨煤單耗的影響及敏感性進(jìn)行了分析。得到如下結(jié)論：α/B與R90呈指數(shù)關(guān)系，與Em呈顯著的線性關(guān)系；Em與ln（R90）呈顯著的線性關(guān)系；給煤量、一次風(fēng)量和分離器轉(zhuǎn)速對煤粉細(xì)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(zhuǎn)速及一次風(fēng)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(shù)的影響約為Em的3倍。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；HP磨煤機；動態(tài)分離器；煤粉細(xì)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(jìn)行燃燒。煤粉越細(xì)，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(xì)而降低。但是，煤粉越細(xì)，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(huán)保成本和制粉成本的總和最低，煤粉細(xì)度存在一個最佳值，即煤粉經(jīng)濟細(xì)度。目前煤粉細(xì)度設(shè)計值主要考慮燃燒熱損失和制粉電耗，根據(jù)煤種揮發(fā)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(jīng)濟細(xì)度模型。由于煤燃盡特性和可磨性的不同，不同煤種的經(jīng)濟細(xì)度存在差異，磨煤機在磨制不同煤種時需要對煤粉細(xì)度進(jìn)行調(diào)整；對于同

一種煤，運行參數(shù)不同，煤粉細(xì)度也不盡相同。但目前的制粉系統(tǒng)中較少使用煤粉細(xì)度在線測量裝置，對煤粉細(xì)度的控制主要依靠運行人員經(jīng)驗或根據(jù)針對某一煤種進(jìn)行的性能試驗結(jié)果來確定動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，煤粉細(xì)度很可能偏離經(jīng)濟細(xì)度，使機組經(jīng)濟性下降。

2 主要影響因素

在煤粉制備過程中，煤粉越細(xì)，磨煤單耗越高。運行參數(shù)中，動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速、一次風(fēng)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(xì)度和磨煤單耗。動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速主要通過調(diào)節(jié)分離過程中煤粉顆粒受離心力的大小來調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度，進(jìn)而影響單耗；一次風(fēng)量則通過分離器中煤粉受曳力的大小影響煤粉細(xì)度，進(jìn)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(jìn)入分離器的煤粉細(xì)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(diào)整加載力，當(dāng)彈簧加載設(shè)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(xì)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(shù)α

煤粉顆粒隨氣流進(jìn)入分離區(qū)域后，顆粒受氣流對顆粒的曳力和離心力的共同作用。當(dāng)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(dá)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(xì)，反之煤粉越粗。對于同一種煤，磨煤單耗主要受煤粉細(xì)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(shù)α與給煤量的比值α/B的函數(shù)來評價運行參數(shù)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(jìn)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(shù)來評價運行參數(shù)對煤粉細(xì)度的影響。

4 模型表征的磨煤機特性

4.1 運行參數(shù)對煤粉細(xì)度和單耗的影響

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

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

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

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

4.2 運行參數(shù)同步變化時的煤粉細(xì)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(shù)的同時變化。而除磨煤機碾磨出力不足，需要降低分離器轉(zhuǎn)速以保證出力的情況外，磨煤機給煤量、一次風(fēng)量和分離器轉(zhuǎn)速是同向變化的。如鍋爐需要升負(fù)荷時，給煤量和一次風(fēng)量增加，同時為了保證煤粉不致過粗增加分離器轉(zhuǎn)速。

5 結(jié)束語

（1）磨煤機運行綜合參數(shù)α/B與煤粉細(xì)度呈指數(shù)關(guān)系，正常運行調(diào)整時α/B變化較小，可近似為線性關(guān)系，線性關(guān)系高度顯著。

（2）參數(shù)α/B與磨煤單耗呈線性關(guān)系，線性關(guān)系高度顯著。

（3）磨煤單耗與煤粉細(xì)度的自然對數(shù)呈線性關(guān)系，線性關(guān)系高度顯著。

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

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