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1、球磨机少球磨煤节能技术及其应用发电设备(2009No.5)球密机少球磨煤节能技术及其应用球磨机少球磨煤节能技术及其应用刘建国,(1.湖南益阳发电有限责任公司,益阳413000;廖彩波2.大唐石门发电有限责任公司,常德415300)摘要:为减少火电厂球磨机耗电量及磨球耗损量,提高磨制煤粉的细度,根据球磨机的工作原理,提出使用一种耐磨性极高,磨损均匀的铬锰钨系抗磨铸铁新材料磨球和不同直径的钢球配比,可以在保证出力情况下减少球磨机装球质量,从而降低磨煤机运行电流,实现节能降耗的目的;并通过试验证实了节能效果.关键词:火电厂;球磨机;少球磨煤;节能中图分类号:TK223.25文献标识码:A文章编号:l
2、671086X(2009)05032603TheEnergysavingFewerBallCoalMillTechnologyanditsApplicationLIUJianguo,LIAOCaibo(1.HunanYiyangPowerGenerationCo.,Ltd.,Yiyang413000,China;2.DatangShimenPowerGenerationCo.,Ltd.,Changde415300,China)Abstract:Inordertoreducebothpowerandballconsumptionofpowerplantballmills,andtoraiseth
3、efinenessofpulverizedcoal,awayisbeingproposedbyusingdifferentlysizedcastballsmadeofCr-MnWmaterialswithoutstandingandevenerosion-resistance,withwhichtherunningelectriccurrentofcoalmillmaybereducedwhenballmasslessenedbutoutputguaranteed,andthustheenergysavingpurposecanberealized.Experimentalresultspro
4、vethemethodtobeeffective.Keywords:thermalpowerplant;ballmill;coalmillingwithfewerballs;energysaving钢球磨煤机具有煤种适应广,运行可靠,便于维护等优点被大多数燃煤火电厂所采用.但钢球磨煤机设备体积庞大,为制粉工作需要安装钢甲板,装载较多磨球,因而自身笨重(质量大),运行电耗高,是燃煤火电厂能耗大户之一;并且磨制煤粉同时,每年要消耗大量的磨球.在燃煤火电企业经营压力越来越大的情况下,积极开展节能降耗,降低发电成本,已成为适应新形势,提高企业竞争力的重要手段.在满足安全生产的前题下,怎样降低制粉电耗和
5、磨球消耗量,提高经济性,是必须认真研究的一个重大课题.1球煤机工作原理分析球磨机磨煤过程是当煤进入磨煤机后通过热风干燥,磨煤机低速运转将煤料和磨球带到一定高度抛落砸击,煤料与磨球及磨煤机护甲板之间的撞击挤压,研磨,将煤磨到一定细度,再通过干燥风将磨制后的煤粉带出.根据破碎定律,被破碎的物体所产生的表面积与它所受到的应力成正比.因此,磨煤过程中煤受钢球砸击时,如针对一个钢球和一块煤而言,无疑钢球越重(直径越大),砸击力越强,效果越好.但在磨煤机中煤料个数是无数的,而钢球对煤砸击时是点接触,如果用很大的钢球砸击,虽然砸击有力但砸击面有限;如果将大球做成同样质量的小球,砸击和研磨面就增多了口.根据:
6、S一4n,一.(1)W一47cr.p/3(2)式中:S为球的表面积;r为球半径;W为磨球质量;J0为磨球密度.收稿日期:20090310作者简介:刘建国(1962一),男.高级下程师,主要从事火电厂锅炉技术管理工作.球密机少球密煤节能技术及其电甩发电设备(2009No.5)如一个直径一60mm钢球,可算出质量约882g,表面积O.0l1304m;而一个直径d一30mm钢球,可算出质量约l10g,表面积0.002826m.若将同一质量d-60mm的钢球换成一30mm的钢球,钢球数量则是原来的8倍,即砸击点为原来的8倍,研磨面则是原来的2倍.显然,使用一定数量的小球能有效地增加钢球对煤的砸击面和研
7、磨面,有利于煤的破碎与磨制.同时小球填补了大球之间空出的较大空隙,大球砸击时会随机碰撞小球,又使小球能更有利地传递大球的砸击力,并增强对煤料的碰撞和研磨.文献2与试验证明,对钢球磨煤机,当其他参数相对固定,只有球径变化时,其出力与钢球直径的平方根成反比:B1/B2一(d2/d1)”(3)式中:B为钢球直径为d时磨煤机出力;B.为钢球直径为d时磨煤机出力.原煤进入磨煤机,从煤块(粒)磨成合格煤粉一般要经过破碎区,破碎兼研磨区,研磨区三个主要阶段.粗煤块主要受钢球撞击挤压和自身随磨煤机运转带到一定高度抛落砸击,破碎;细煤粒主要受研磨作用,变得更细成为煤粉.根据实际煤质可磨性情况对磨球球径比进行调整
8、,其实就是对破碎与研磨作用的调整.难磨的大块煤可适当增大砸击力(即适当加些大一点的钢球)使煤块破碎.工作中需要破碎的大煤块比例其实并不多,煤料中煤粒则占绝大多数,应增大研磨面,即增大磨球总表面积.也就是说,在装球总质量一定情况下,适当多加小球可增大磨煤机出力,改善煤粉细度与均匀性.2少球磨煤技术2.1对磨球性能要求从磨煤机工作原理可知,磨煤机自重较大,即使空载不带负荷也要消耗较多电能.如果减少钢球装载,又能保证其制粉出力,则可实现节能降耗目的.要保证出力,必须要加一定量大球完成煤的破碎,并使装球总表面积大于等于钢球没减少前的情况,所以要增多小球配比.但小球采用也应保证一定的空隙能容纳适当煤粒,
9、应有合适的球径比.然而与大球相比,小球更容易磨损.如果磨球不耐磨,多加小球将会使补球变得频繁,又加大补球成本.因此火电厂钢球磨煤机采用少球磨煤技术时,磨球必须具备如下性能:(1)耐磨性极高,又不易破碎.(2)磨损均匀,始终保持圆形,这样就能始终保证磨球的最佳工作状况.(3)成本不高,性价比优于其他磨球.2.2磨球新材料新材料磨球为铬锰钨系抗磨铸铁3,主要化学成分为碳2.4,铬碳比大于5,铬,锰,钨,硅合计21,磷0.08%,硫0.06,金相组织为回火马氏体加碳化物.碳化物为铬,锰,钨复合碳化物,其显微硬度HV>1600,远高于石英的HV1200;碳化物颗粒细小,尺寸大部分为52Om,分布
10、弥散均匀,磨球表层硬度HRC6O,浇口及中心部位硬度HRC58,冲击韧度值4-8J/cm.用这种材料制成的磨球具有耐磨性极高,磨损均匀,冲击韧度值高于低铬铸铁,性价比优于其他磨球等特点.2.3装球质量比燃煤火电厂钢球磨煤机一般用普通磨球,其表层硬度HRC约4246,芯部硬度HRC约3740,装球质量比一般采用m4.:5.:603:4:3或m3.:m5o:m601:1:1(m40,m5o,m60及m3o分别为直径40mm,50mm,60mm或30mm的钢球质量),或与此类似的装球质量比,总装球质量参照磨煤机制造商推荐的最佳装球质量.经实验室多次试验与研究(结合某火电厂煤质情况)得出,新材料磨球采
11、用直径一20mm,一25mm,一30mm,一40mm,一50mm,一60mm6种规格按一定比例装球可以获得最佳效果.为了达到降低磨煤单耗又能保证制粉出力,应考虑保证钢球总研磨面,故以小直径钢球为主,其中d一30mm及以下钢球数量占65,d一4060mm的钢球数量只占35,这样既兼顾了大球对煤块的砸击,又兼顾了小球增加研磨总表面积,总装球质量则根据具体情况按普通钢球装载量(或磨煤机制造商推荐的最佳装球量)约1/2执行(可视情况调整).3试验及应用情况3.1试验制粉系统湖南益阳发电有限责任公司二期2600MW燃煤机组(即3号和4号机组)直吹式制粉发电设备(2009No.5)球磨枕少球磨煤节能技术及
12、其应用系统中配置的BBD4O6O双进双出球磨机,每炉配置6台磨煤机(按设计煤种为五运一备,因实际煤质差与设计煤质相差大,高负荷或满负荷时燃用实际煤种要投6套制粉系统),每台磨煤机两端的煤粉出口通过煤粉分离器各分两路,每炉有24根送粉管至锅炉燃烧器.设计单台磨煤机出力60t/h,转速16.6r/min,最大钢球装载量8Ot;其配套电机型号为TM7106,功率和电压分别为1400kW和6kV.3.2试验煤种试验煤种为55湖南地方劣质煤掺混45外省煤(河南,贵州等地优质煤),混煤发热量约l3l9MJ/kg,灰分3O55.3.3试验与应用对3号锅炉D磨煤机(每炉6台磨煤机编号分别为A,B,C,D,E,
13、F)按少球磨煤技术初装新材料磨球40t,其余磨煤机参考磨煤机制造厂建议初装普通磨球72t,以后根据煤质及运行情况补加相应钢球.1年多的试用中,经湖南电力试验研究院测试证明,6台磨煤机出力及煤粉细度等均可满足生产要求.600MW负荷时,3号D磨煤机运行电流约90A,其他磨煤机运行电流约130A.对停运的磨煤机内部检查,3号D磨煤机钢球磨损均匀(保持圆形),无破球,球耗约90g/t(煤),其余磨煤机普通球耗约257g/t(煤);各球磨机内部的钢衬板无异常.表1是湖南电力试验研究院在机组负荷540Mw,6套制粉系统运行时,其中的A,B,D磨煤机运行参数对比表.表1A,B磨煤机(普通磨球)与D磨煤机(
14、新材料磨球)运行情况对比从表1可以看出,D磨煤机节能明显.根据上述试验结果,该技术在4号锅炉6台磨煤机全面推广,同样取得理想较果.4应用评价4.1节能分析按湖南地域年负荷情况,2600Mw超临界机组每年发电6.010.kW?h,消耗16.74419.256MJ/kg原煤约超过3.010t.按表1测试结果,额定出力平均值考虑,采用新材料磨球和新的装球配比,每年可节电3.0x10(20.5213.8)一2.01610kW?h;按电价0.4元/(kw?h)计算,即节约806.4万元.4.2钢球消耗比较不计首次初装钢球量,每吨煤需耗新材料90g,年磨制3.010t原煤需耗新材料磨球270t;按球价1.
15、75万元/t计,则得出年钢球消耗费用约472.50万元.每吨煤需耗普通磨球257g,3.010.t原煤需耗普通磨球771t;按球价0.6万元/t计,则得出年钢球消耗费用约462.6万元.4.3年节约费用综合节电和球耗可以得出,采用新材料磨球每年可节约费用806.4一(472.50462.6)一796.5万元.若计及每台磨煤机初装球量,则年节约费用为:796.526(401.7572X0.6)一474.9万元.5结语磨煤机采用新材料磨球及其球径配比,可以大幅度降低磨煤单耗,节约厂用电,降低钢球耗量,节约生产成本,具有明显的经济效益.参考文献:1刘英雄,毛爱珍.球磨机钢球直径的优化选择J.中国电力,1996,29(6):11一l3.2刘建国,夏柏龙,尹东辉,等.中储式制粉系统综合整治与优化l_J.现代电力,2006,23(3):4751.Ea3任立军.电厂球磨机磨球新材料z,长沙:中南大学,2O07,6.4李文军,雷霖,焦庆丰,等.益阳发电有限责任公司3号锅炉制粉系统试验报告rZ,长沙:湖南申.力试验研究院,2008,8.