摘要：在理論分析的基礎上，對火力發電廠鋼球磨煤機進行大小鋼球不同配比對制粉系統出力的影響試驗，分析鋼球消耗量、制粉電耗、制粉出力間的內在聯系，推薦經濟的鋼球配比比例。

關鍵詞：火電廠；鋼球磨煤機；鋼球配比；出力；電耗；金屬耗量

概述：鋼球磨煤機具有維修簡單，煤種適應性廣，運行安全可靠等優點，是火電廠主要制粉設備，同時，鋼球磨煤機因設備本身體積大，質量大，其運行耗電量大，是火電廠能耗大戶之一，因此，降低制粉電耗和金屬消耗，充分利用鋼球磨煤機的優點，是節能工作的一大課題。湘潭電廠一期工程選用哈爾濱鍋爐廠生產的HG-1025/18.2 WM10型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環汽包鍋爐，采用平衡通風四角切圓燃燒，一次風熱風送粉，鋼球磨中間儲倉式制粉系統，燃料為無煙煤和貧煤的混煤。鋼球磨煤機為北京電力設備總廠生產的DTM350/700型，最大裝球量75t，電機功率1120kW；排粉機葉輪型號20.5D，通風量102000m3/h，風壓10-11kPa；設計煤粉細度R90為10%，出力41.15th/h，出力儲備系數1.22。2臺機組分別于1997年12月和1998年8月投產。磨煤機安裝后，按照廠家說明書，對新裝鋼球磨煤機按90%設計裝球量裝球，因新裝磨煤機內全部為新球，沒有幾何尺寸較小的鋼球，考慮稍增加小球數量，因而選用D40mm:D50mm:D60mm=3:4:3（質量比）。在設計煤質附近，煤粉細度為7.2%-7.6%，制粉電耗為23.2-24.9kW.h/t煤，折算為8%制粉出力為60.6-65.7t/h。從運行情況看，這種方式較成功。由于磨煤機采用老式球面瓦，調心能力差，大瓦運行溫度較高，需高壓（頂軸）油泵長期陪運，油泵易損壞，檢修非常頻繁。為保證機組穩定帶負荷，要設法挖掘制粉系統潛能，增加其出力。

一、鋼球大小及配比對制粉出力的影響分析

鋼球磨煤機中煤的磨制過程復雜，通常認為存在4個影響出力的因素，即鋼球的砸擊、鋼球間和鋼球與護甲間的研磨、熱風的干燥、干燥風的攜帶。根據破碎定律，被破碎的物體產生的表面積與它所受應力成正比。因此，磨煤機中煤受鋼球砸擊時，如針對1個鋼球和1塊煤，無疑鋼球直徑越大，砸擊力就越大，砸擊效果就越好。但在磨煤機中，煤料的個數是無數個，而鋼球在對煤進行砸擊時是點接觸，如用很大的鋼球砸擊，砸擊面將非常有限，如將大鋼球做成同質量的小鋼球，砸擊面就會增加。如一個直徑D60mm鋼球，質量約882g，表面積為0.011304m2，而一個直徑D30mm鋼球，質量約110g，表面積為0.02826m2。若將等質量D60mm鋼球換成D30mm鋼球，鋼球數量則是原來的8倍，砸擊點即擴大了7倍，研磨面擴大了1倍。顯然，使用一定數量的小球能有效增加鋼球對煤的砸擊面和研磨面，有利于煤的破碎，同時，小球填補了大球間空出的較大空隙，大球砸擊時小球能更有利地傳遞大球的砸擊力，增強對煤的研磨。

由于煤粉顆粒均勻性較差，如多采用小球，增加球磨機在磨制過程中對煤的砸擊點次和碾磨表面，這有利于對原煤進行深度研磨。這個作用雖不能定量計算，但可定性分析：鋼球充滿程度增加，煤被更均勻地分布在鋼球間，煤粒受到鋼球擠壓并使摩擦作用加強，因而被磨得更細，煤粉顆粒更均勻。當然，并非小球越多越好，小球的采用也有限度，應能有一定的空隙容納適量的煤，以保證球磨機一定的出力。因此，合理多用小球，可增大鋼球磨煤機出力。磨煤機停運檢修時內部檢查發現，從磨煤機進口到出口，由于風力的作用，鋼球基本按直徑由大到小規則分布，與煤的磨制過程一致，即經過破碎區、破碎兼研磨區、研磨區3個主要階段，粗煤塊主要受沖擊擠壓、破碎，細煤粒主要受研磨作用，變得更細。對球徑配比進行調整，就是對破碎和研磨作用的調整。即如果磨煤機出力一般，但細度較粗，可考慮添加小球，不僅可增大出力，還可改善細度。煤的干燥也是一個非常重要的環節，熱風加入量與整個系統通風量密切相關，這就要求排粉機能產生足夠的動力，同時利用再循環進行系統通風量和負壓調節。熱風量加大，干燥風增加，干燥和攜帶作用均加強；給煤量增加，風粉濃度也加大，系統通風量增加，因此粗粉分離器的折向擋板必須進行相應調整以保證煤粉細度。

二、鋼球大小及配比對制粉出力影響的試驗

1號機組投產后，制粉系統出力約60t/h，煤粉細度也有保證。1999年1號機組大修時清理出磨煤機內鋼球，由于鋼球質量較差，每臺磨煤機約有10t破球。加球時由于經驗不足，加入的全是D60mm鋼球，這樣，鋼球球徑配比變為：D40:D50:D60=2:2.75:3.25（質量比），小球量嚴重偏少。大修后制粉系統出力嚴重不足，煤粉細度無法保證，R90在10%-20%，飛灰可燃物含量在5.5%以上，滿負荷運行時必須3套制粉系統同時運行。問題發生后，采取了積極措施，補充鋼球時首先補入D40mm小鋼球，適當摻加D50mm鋼球，經半年多時間調整后，制粉系統出力恢復到大修前水平。2號爐大修時嚴格控制了鋼球球徑比例，采用D40:D50:D60=3:4:3（質量比）并在.. 號磨煤機試驗了D40:D50:D60=1:3:1（質量比），取得了成功。試驗數據見表1。

三、制粉系統的鋼球消耗

制粉系統的金屬消耗量（包括鋼球和筒體襯板）是很大的，文獻［1］的統計數字達500/t 煤，僅鋼球消耗即達到350-450g/t 煤，據跟蹤統計，鋼球的損耗遠沒有這么大（與鋼球材質和制造質量有很大關系）。

四、制粉系統出力增大的影響

(1)緩解了帶負荷壓力。湘潭電廠制粉系統通過挖潛后，降低了制粉單耗，節約了廠用電。原來高溫高負荷季節因制粉系統故障而限制帶負荷的情況沒有了，長期保證2套制粉系統備用（或檢修），煤粉供應不存在問題，機組帶負荷有了保障。即使在2001年第三季度，燃煤異常緊張，煤質特別差，湘潭電廠仍滿負荷長期運行。出力增大沒有導致過大的金屬消耗。(2)減輕了檢修、運行人員負擔。制粉系統運行總時間縮短，檢修或維護周期延長，提高了設備健康水平；運行人員需監視的制粉系統套數減少，運行時間縮短，減輕了監視勞動量。(3)制粉系統出力增大，一部分建立在增大通風量基礎上，則存在以下負面影響：a.粗粉分離器折向擋板開度減小，回粉量增加，回粉管磨損加劇。為此，湘潭電廠利用大、小修機會，將回粉管彎頭和下半部分襯上了耐磨陶瓷，取得了很好效果。b.由于通風量增大，磨煤機出口承受的沖刷加劇，磨損非常嚴重，導致制粉系統頻繁停運消缺，后在出口料斗和直段加襯耐磨膠泥，解決了磨損問題。由于合理控制了煤粉細度，排粉機葉輪磨損增加不明顯，整體運行情況較好。c.制粉系統運行時，乏氣增加，乏氣帶入爐膛的燃料也增加，導致過熱器減溫水量增加，但從飛灰可燃物含量可看出對鍋爐燃燒經濟性影響不明顯。相對于多1套制粉系統運行，乏氣總量沒有增加反而減少了，對鍋爐燃燒經濟性和機組循環熱效率的影響還要小些，只是在較低負荷時這種方式才對機組循環熱效率不利。

五、結論

(1)挖掘中間儲倉式鋼球磨制粉系統出力是一件集節能降耗、確保滿發、減輕勞動強度的重要工作。(2)鋼球磨制粉系統的出力調整涉及鋼球裝載量、鋼球配比、系統通風量等，推薦裝球量和通風量按設計值進行，少裝或多裝鋼球、車小排粉機葉輪直徑等措施都應慎重進行；鋼球配比以加權平均直徑50mm為基礎，它不但對大塊煤具有較強的砸擊力，磨煤出力較大，且磨損量較小。鋼球配比初裝建議D40:D50:D60=3:4:3（質量比），為日后添加補充鋼球創造條件，便于鋼球管理，也能方便地控制在3:4:3與1:3:1間。對于不同煤質，加權平均直徑也應有差別。(3)隨著制粉系統出力加大，回粉管等部件磨損加劇，應采取耐磨措施，并盡量提高細粉分離器效率，減輕制粉系統對鍋爐燃燒的影響。

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參考文獻：[1]劉英雄，毛愛珍，球磨機鋼球直徑的優化選擇.中國電力，(1993.29 6):11-13