MPS89N磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造節(jié)能性能分析

1、mps-89n磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造節(jié)能性能分析華能南通電廠#1爐是美國bw公司設(shè)計制造的carolina型亞臨界自然循環(huán)煤粉爐，它采用一次中間再熱結(jié)構(gòu)，型布置，額定蒸發(fā)量為1085.1t/h，過熱器出口溫度為540.6，過熱器出口壓力為17.84mpa，配用350mw汽輪發(fā)電機組，于1989年9月投產(chǎn)，至2008年4月底已累計運行134500小時。該爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)；燃燒器為低nox型雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器，共有32只，分上下四層、前后墻對沖布置；設(shè)置a、b、c、d四臺mps-89n型中速磨煤機，分別與第一層、第四層、第三層、第二層（由下向上數(shù)）的燃燒器相匹配；設(shè)計煤種為晉北煙煤。磨煤機的設(shè)計

2、規(guī)范參見表1。表1 磨煤機及其電動機設(shè)計規(guī)范項目單位規(guī)范設(shè)計特性型式mps-89n數(shù)量臺/爐4最大容量t/h57.1磨盤轉(zhuǎn)速rpm23.5設(shè)計條件原煤粒徑mm32原煤水份%9.613原煤可磨度hgi57.64煤粉細度（美國篩200目通過量）%75工作要求彈簧長度（空磨時）mm546長度偏差量（空磨時）mm12.7密封空氣量t/h5.6密封氣壓與研磨區(qū)差壓pa6227電動機型式hs容量kw522.2轉(zhuǎn)速rpm961電壓v6000電流a721 磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造2007年5月中旬，在#1爐中修時，a、d兩臺磨煤機進行了大修。在磨煤機大修中，更換了輥套和襯瓦，所用的新輥套和新襯瓦都是我廠的堆焊產(chǎn)品；

3、更換了出口擺閥的閥座；更換了石子煤上下刮板和刮板座，并調(diào)整了石子煤刮板的間隙；對磨煤機的加載力進行了調(diào)整，將加載彈簧的長度調(diào)整到540mm左右；煤粉分離器的折向門及其傳動機構(gòu)進行了檢查清理，拆向門靈活可調(diào)，并將兩臺磨煤機的折向門調(diào)至同樣的開度。原計劃在a、d兩臺磨煤機的大修過程中，同步對一次風(fēng)噴嘴進行改造，將原來固定的一次風(fēng)噴嘴改成隨磨盤一起轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)噴嘴，并分由兩家單位來完成。由于供貨期問題，最終僅實現(xiàn)了a磨旋轉(zhuǎn)噴嘴改造，d磨仍維持原設(shè)計，但將一次風(fēng)噴嘴換新。2 磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造節(jié)能性能理論分析磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造節(jié)能性能可以用翼柵原理進行分析。磨煤機的一次風(fēng)噴嘴可以簡化成翼柵，如果沿著圓柱

4、面將其展開，就成了平面翼柵。2.1 靜止翼柵如果翼柵是靜止的，考慮到周期性的原因，只需分析其中任一個葉道或翼型的流動，如圖1所示。該流道的進口斷面1-4取在無窮遠處，假設(shè)在處流體參數(shù)是均勻分布的。出口斷面2-3也取在無窮遠處，認為流體也是均勻的。沿流線1a與4c的壓強分布由于周期性條件，在對應(yīng)點上系相同，沿b2與d3的壓強分布也相同。這樣，作用在該流道兩側(cè)的壓強只需計及沿葉道aeb和cfd的壓強。其合力就是相當(dāng)于翼型作用在流體的力，以p表示。沿u和z軸的分量為pu和pz。 p1 1 4 a w1 c 旋轉(zhuǎn)方向o u fu e f b d z f fz在 w2 2 3 p2圖1 翼柵原理圖根據(jù)動

5、量定理，沿著u方向的動量方程為pu=1c1zt(c2uc1u)沿著z方向的動量方程為（p1p2）tpz=1 c1zt(c2uc1u)如果以f表示流體作用在翼型上的力（f=p），則上面二個式子可以分別表示為fu=1c1zt(c1uc2u) （1）fz=（p2p1）tpz1 c1zt(c2uc1u) （2）2.2 等速度運動翼柵如果翼柵隨動輪作速度大小等于u的圓周速度，根據(jù)相對運動原理，當(dāng)在牽連速度為u的相對坐標系上觀察翼柵中的流動時，作用在流體上的力不變。因此，在該坐標系上研究作用于流體的力同它的動量變化關(guān)系時，式（1）和式（2）的形式不變，即只要把絕對速度c改成相對速度w就可以了。fu=1w1

6、zt(w1uw2u) （3）fz=（p2p1）tpz1 w1zt(w2uw1u) （4）按照速度合成的規(guī)則，在翼柵前后的速度關(guān)系如圖2所示，由該圖可知：c1z=w1z，c2z=w2z，w1uw2u=c1uc2u把上述關(guān)系式代入式（3）和式（4）中可以得到與式（1）和式（2）完全相同的式子。 c1z c1 c2 w1 w2 c2z u c2u w2u u c1u w2u圖2 翼柵進出口速度三角形圖將式（1）乘以翼柵的運動速度u，就可以求出單位時間內(nèi)流體對翼型所作的機械功，即n=zfuu=z1c1zt(c1u-c2u)u式中，z為葉柵的個數(shù)。顯然流經(jīng)翼柵的流量為m= z1c1zt這樣，n=m(c1

7、uc2u)u單位質(zhì)量流體對葉輪所作的機械功為h=(c1uc2u)u根據(jù)葉輪圓周速度u和翼柵前后速度的圓周分量之差，我們便可以計算出流體對葉輪或葉輪對流體所作的機械功。可以看出，圓周速度越大，或流體在翼柵前后方向的轉(zhuǎn)折越大，則輪周功就越大。2.3 流體對翼柵做功如果葉輪是靜止的，則不論該葉輪中流體受到多大的力，它不對葉輪作功。換句話說，流體流經(jīng)絕對靜止的翼柵或葉道，盡管在進出口間發(fā)生動量（動量矩）的變化，流體對外界不作功。假定流體是理想的，運動恒定，忽略質(zhì)量力以及與外界的熱交換，則能量方程為：i常數(shù)即流體的能量守恒。如果該葉輪在絕對坐標中旋轉(zhuǎn)，則在同葉輪一起旋轉(zhuǎn)的坐標上觀察流體的運動時，葉輪系相

8、對靜止。能量方程應(yīng)寫成i常數(shù)即包括離心力場的勢能在內(nèi)的流體總能量守恒。如果從絕對坐標觀察旋轉(zhuǎn)的葉輪，此時作用在輪葉上的力對外界（葉輪）作機械功，因此，沿著流線，流體的總能量不再守恒，變成iw常數(shù)式中，w為單位質(zhì)量流體對外界（葉能）所作的機械功。令下標1表示葉輪進口，下標2表示葉輪出口。則wi1i2i1i2所以w通過以上分析和計算可以看出，在旋轉(zhuǎn)翼柵中，流體是要對翼柵作功的。作功的大小，與葉輪圓周速度u和翼柵前后速度的圓周分量之差成正比。將磨煤機的一次風(fēng)噴嘴由固定式改成隨磨盤一起旋轉(zhuǎn)后，一次風(fēng)的一部分能量會傳遞給旋轉(zhuǎn)噴嘴，從理論上講，可以減小磨煤機的馬達電流，降低磨煤機的磨煤電耗。3 磨煤機旋轉(zhuǎn)

9、噴嘴改造后的實際效果在這次檢修中，除了a磨進行了旋轉(zhuǎn)噴嘴改造而d磨仍采用原設(shè)計的固定式噴嘴外，a磨和d磨的檢修狀況基本相同，這就給a磨旋轉(zhuǎn)噴嘴改造效果的評價，提供了有利的對比條件。機組運行后，在磨制各種不同的磨種時，a磨和d磨的電流及磨煤電耗參見表2。表2 不同煤種下，a/d磨的電流和磨煤電耗對比時 間a磨煤機d磨煤機煤種煤量(t/h)電流(a)磨煤電耗(kwh/t)煤種煤量(t/h)電流(a)磨煤電耗(kwh/t)7月11日9：27神華煤47.265.58.522神華煤47.868.99.4607月12日9：43榆林煤47.370.98.909神華煤46.770.99.6777月18日10：

10、00神華煤47.969.89.361大同煤46.8699.4817月18日15：16神華煤48.970.38.554大同煤46.169.69.3187月20日9：20神華煤42.767.39.026平朔煤43.167.79.2177月20日15：57神華煤45.569.28.762平朔煤46.768.18.8697月23日9：40伊泰煤39.668.79.188平朔煤40.166.99.4227月24日9：45伊泰煤46.269.19.431大同48.570.19.438從表2中可以看出，相對于d磨，在同樣的煤種和出力之下， a磨的電流和磨煤電耗均有所降低。4 投資與效益4.1 投資a磨旋轉(zhuǎn)噴

11、嘴改造投資約26.9萬元，其中磨盤、支撐件和筒壁扇形塊費用為11.2萬元，一次風(fēng)噴嘴費用為15.7萬元。從我廠#3爐和#4爐磨煤機的運行情況看，旋轉(zhuǎn)噴嘴的壽命可達6年左右（進口的旋轉(zhuǎn)噴嘴壽命可達8年左右）。d磨一次風(fēng)噴嘴備件約3.68萬元，同樣需要筒壁扇形塊等附件，使用壽命約1年。因此，每年可節(jié)省備品費用約1.06萬元。4.2 收益以磨制神華煤為例，a磨的平均磨煤電耗為8.845 kwh/t，d磨的平均磨煤電耗為9.569 kwh/t。以平均出力45t/h、每年運行8000h計算，每年可節(jié)省廠用電約26.064萬kwh。按平均上網(wǎng)價0.35元/ kwh計算，每年可增收約9.12萬元。由此可以看

12、出，a磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造，兩年就可以收回投資。5 分析與討論1）磨煤機一次風(fēng)噴嘴在旋轉(zhuǎn)過程中，一次風(fēng)對旋轉(zhuǎn)噴嘴作了功，因此，從理論上講，將mps-89型磨煤機的固定噴嘴改成旋轉(zhuǎn)噴嘴，可以降低磨煤機的電流和磨煤電耗。2）mps-89型磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造后，避免了由于磨煤機結(jié)構(gòu)的不均勻而導(dǎo)致的磨煤機內(nèi)部的一次風(fēng)氣流的不均勻，使磨煤機出口各煤粉管道中的煤粉濃度更加趨于一致，便于了爐內(nèi)的燃燒調(diào)整，這是磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造的另一方面的意義所在。3）mps-89型磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造后，避免了由于磨煤機內(nèi)部一次風(fēng)氣流的不均勻而導(dǎo)致的局部磨損速度過快，有效地延長了磨煤機一次風(fēng)噴嘴的使用壽命，這是磨煤機旋轉(zhuǎn)噴嘴改造的意義之三。6 結(jié)束語從兩年來的實際運行情況看，mps-89型磨煤機的固定噴嘴改成旋轉(zhuǎn)噴嘴后，磨煤機的電