HP磨煤机主要运行参数对煤粉细度及单耗的影响

何海龙

摘 要：基于磨煤機动态分离器分离原理提出了分离强度参数α；建立了磨煤机给煤量B、一次风量Q、分离器转速n对煤粉细度R90及磨煤单耗Em影响的静态模型；根据模型就各运行参数对煤粉细度和磨煤单耗的影响及敏感性进行了分析。得到如下结论：α/B与R90呈指数关系，与Em呈显著的线性关系；Em与ln（R90）呈显著的线性关系；给煤量、一次风量和分离器转速对煤粉细度的影响是独立的，对磨煤单耗的影响是不独立的；分离器转速及一次风量变化时R90和Em的变化约为磨煤机出力变化时的2倍；R90受运行参数的影响约为Em的3倍。

关键词：火力发电；HP磨煤机；动态分离器；煤粉细度；磨煤单耗

1 前言

为了提高锅炉燃烧效率，燃煤电厂将原煤碾磨成煤粉喷入锅炉进行燃烧。煤粉越细，机械不完全燃烧热损失越低，燃烧效率越高，锅炉效率也越高。同时NOx生成量也随着煤粉变细而降低。但是，煤粉越细，煤粉制备过程消耗的能量也越多，对碾磨件的磨损也越大。考虑到锅炉效率、NOx生成量、制粉电耗及碾磨件磨损的平衡，使燃烧热损失、环保成本和制粉成本的总和最低，煤粉细度存在一个最佳值，即煤粉经济细度。目前煤粉细度设计值主要考虑燃烧热损失和制粉电耗，根据煤种挥发分来确定。考虑NOx排放、飞灰含碳量和磨煤单耗建立了新的煤粉经济细度模型。由于煤燃尽特性和可磨性的不同，不同煤种的经济细度存在差异，磨煤机在磨制不同煤种时需要对煤粉细度进行调整；对于同

一种煤，运行参数不同，煤粉细度也不尽相同。但目前的制粉系统中较少使用煤粉细度在线测量装置，对煤粉细度的控制主要依靠运行人员经验或根据针对某一煤种进行的性能试验结果来确定动态分离器转速，煤粉细度很可能偏离经济细度，使机组经济性下降。

2 主要影响因素

在煤粉制备过程中，煤粉越细，磨煤单耗越高。运行参数中，动态分离器转速、一次风量、磨煤机出力以及磨辊加载力等都会直接或间接地影响煤粉细度和磨煤单耗。动态分离器转速主要通过调节分离过程中煤粉颗粒受离心力的大小来调节煤粉细度，进而影响单耗；一次风量则通过分离器中煤粉受曳力的大小影响煤粉细度，进而影响单耗；磨煤机出力主要通过磨碗中存煤量的变化影响单耗以及从磨碗溢出并进入分离器的煤粉细度而影响制粉单耗。而对于磨辊加载力，由于HP磨煤机为弹簧加载，运行过程中不会人为调整加载力，当弹簧加载设定后，磨辊加载力虽会随着出力的变化有所变化，但变化不大，其对单耗和煤粉细度的影响，可归入出力这一因素中一并考虑。

3 分离强度参数α

煤粉颗粒随气流进入分离区域后，颗粒受气流对颗粒的曳力和离心力的共同作用。当曳力大于离心力时，颗粒随气流运动至出口；曳力小于离心力，颗粒在向外的合力下减速，如果在到达出口前速度减为零并被反向加速，则颗粒被分离，反之，颗粒随气流运动至出口。α越大，分离器分离效果越强，煤粉越细，反之煤粉越粗。对于同一种煤，磨煤单耗主要受煤粉细度和给煤量的影响，给煤量越大，煤粉越粗，单耗越低。以分离强度参数α与给煤量的比值α/B的函数来评价运行参数对磨煤单耗的影响。此外，给煤量越大，磨碗中的存煤量越多，进入分离器的煤粉越粗，分离器出口的煤粉也越粗，因此，同样以α/B的函数来评价运行参数对煤粉细度的影响。

4 模型表征的磨煤机特性

4.1 运行参数对煤粉细度和单耗的影响

基于上述关系，在Δt=200℃时，分别计算煤粉细度及磨煤单耗与磨煤机出力、一次量及分离器转速的关系。随着分离器转速的升高，一次风量的减小和磨煤机出力的减小，α/B变大，煤粉变细。随着分离器转速的增大，煤粉细度的减小略有变缓，但整体上仍呈非常明显的线性关系。此外，等一次风量曲线簇和等出力曲线簇内曲线间的间隔都是均匀的，说明一次风量和磨煤机出力对煤粉细度的影响都有较高的线性度。

不同一次风量及不同磨煤机出力的所有曲线均相互平行，说明一次风量和磨煤机出力对煤粉细度的影响和分离器转速对煤粉细度的影响是相互独立的，在各出力及一次风量下，单位分离器转速变化引起的煤粉细度变化几乎相同。反之亦然。各等一次风量曲线簇间的簇内曲线间距相同，各等出力曲线簇间的簇内曲线间距相同，说明一次风量、磨煤机出力对煤粉细度的影响是相互独立的，一个参数的变化不会影响另一个参数对煤粉细度的影响。因此，分离器转速、一次风量和磨煤机出力对煤粉细度的影响是高度线性、相互独立的。

（1）无论是簇内曲线还是簇间曲线都不平行，随着一次风量和磨煤机出力的减小，单耗-转速曲线变陡。这说明在高分离器转速下，一次风量和磨煤机出力对磨煤单耗的影响比低转速下大。分离器转速对磨煤单耗的影响与一次风量和磨煤机出力对磨煤单耗的影响是相互关联的。

（2）随着一次风量的减小，等一次风量曲线簇内间距增大，说明低一次风量下磨煤机出力对磨煤单耗的影响较高一次风量下大。磨煤机出力和一次风量对单耗的影响也是相互关联的。因此，分离器转速、磨煤机出力和一次风量对磨煤单耗的影响是不独立、相互关联的。任何一个参数水平不同，另外两个参数对磨煤单耗的影响程度也不同。

4.2 运行参数同步变化时的煤粉细度及单耗变化

在磨煤机的实际运行中，常伴随着多个运行参数的同时变化。而除磨煤机碾磨出力不足，需要降低分离器转速以保证出力的情况外，磨煤机给煤量、一次风量和分离器转速是同向变化的。如锅炉需要升负荷时，给煤量和一次风量增加，同时为了保证煤粉不致过粗增加分离器转速。

5 结束语

（1）磨煤机运行综合参数α/B与煤粉细度呈指数关系，正常运行调整时α/B变化较小，可近似为线性关系，线性关系高度显著。

（2）参数α/B与磨煤单耗呈线性关系，线性关系高度显著。

（3）磨煤单耗与煤粉细度的自然对数呈线性关系，线性关系高度显著。

（4）磨煤机出力、入口一次风量、分离器转速对煤粉细度的影响是独立的，而对磨煤单耗的影响是不独立的。

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