第四章煤粉制備系統(tǒng)及設備

電廠鍋爐原理及設備12/27/2023第四章 煤粉制備系統(tǒng)及設備第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)第二節(jié) 磨煤設備及其特性第三節(jié) 煤粉制備系統(tǒng)第四節(jié) 煤粉制備系統(tǒng)的主要輔助設備第五節(jié) 煤粉制備系統(tǒng)的選型 12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)一、煤粉的普通性質(zhì)1.組成：dp<500μm的微小顆粒組成，以20μm<dp<50μm居多2.堆積密度——把粉塵或者粉料自在填充于某一容器中，在剛填充完成后所測得的單位體積質(zhì)量。

疏松煤粉：0.4~0.5t/m3自然壓緊：≈0.7t/m312/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)一、煤粉的普通性質(zhì)3.流動性〔1〕氣力保送：顆粒小→比外表積大→吸附大量空氣→堆積角小→流動性好〔2〕泄露〔3〕自流景象12/27/2023煤粉倉頂部走漏現(xiàn)場12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)一、煤粉的普通性質(zhì)4.自燃煤粉吸附大量空氣→緩慢氧化，溫度升高→到達著火溫度5.爆炸：煤粉和空氣混合物在適當濃度、溫度下發(fā)生〔1〕煤粉細度↓〔2〕V、Q、含O濃度↑〔3〕危險濃度：1.2~2.0kg/m312/27/2023粉塵爆炸〔一〕相傳，早在風車水磨時代，就曾發(fā)生過一系列磨坊糧食粉塵爆炸事故。到了20世紀，隨著工業(yè)的開展，粉塵爆炸事故更是屢見不鮮，爆炸粉塵的種類也越來越多。據(jù)統(tǒng)計，1913～1973年間美國僅工農(nóng)業(yè)方面就發(fā)生過72次比較嚴重的粉塵爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉廠發(fā)生粉塵爆炸，廠房幾乎全部被毀，有43人喪生。日本1952～1975年共發(fā)生艱苦粉塵爆炸事故177次，累計死亡75人，受傷410人。

1977年美國路易斯安那州一座現(xiàn)代化糧庫發(fā)生爆炸，呵斥一半以上糧食簡倉被毀，連辦公大樓也未幸免，36人死亡，直接經(jīng)濟損失達3000萬美圓。英國和加拿大在化工和造紙等行業(yè)中也發(fā)生過多起粉塵爆炸事故，僅英國就243次，死傷204人。

1987年3月15日，哈爾濱亞麻紡織廠發(fā)生的爆炸事故，死亡56人，傷179人，廠房設備嚴遭破壞。12/27/2023粉塵爆炸〔二〕粉塵和其他物質(zhì)一樣具有一定能量。由于粉塵的粒徑小，外表積大，從而其外表能也增大。一塊1g重的煤其外表積只需5～6c㎡，而1g的煤粉飄塵，其外表積可達2㎡。粉塵與空氣混合，能構成可燃的混合氣體，假設遇明火或高溫物體，極易著火，傾刻間完成熄滅過程，釋放大量熱能，使熄滅氣體驟然升高，體積猛烈膨脹，構成很高的膨脹壓力。熄滅后的粉塵，氧化反響非常迅速，它產(chǎn)生的熱量能很快傳送給相鄰粉塵，從而引起一系列連鎖反響。粉塵發(fā)生爆炸必需具備一定的條件，歸納如下：

〔1〕粒徑大小——這是影響其反響速度和靈敏度的重要要素。顆粒越小越易熄滅，爆炸也越劇烈。粒徑在200μm以下，且分散度較大時，易于在空中飄浮，吸熱快，容易著火。粒徑超越500μm，其中并含有一定數(shù)量的大顆粒那么不易起爆。

〔2〕化學成分——有機物粉塵中假設含有COOH，OH，NH2，NO，C=N，C=N和N=N的基團時，發(fā)生爆炸的危險性較大；含鹵素和鉀，鈉的粉塵，爆炸趨勢減弱。12/27/2023粉塵爆炸〔三〕〔3〕爆炸濃度——在一個給定容積中，可以傳播火焰的懸浮粉塵的最小分量稱為爆炸濃度。通常，到達粉塵爆炸濃度的粉塵才會發(fā)生爆炸。面粉的爆炸濃度約為15～20g/m3;，散糧爆炸濃度大約是30～40g/m3;。

〔4〕空氣濕度——當空氣濕度較大時，親水性粉塵會吸附水份，從而使粉塵難以彌散和著火，傳播火焰的速度也會減小。濕度大的粉塵即使著火，其熱量首先耗費在蒸發(fā)粉塵中的水份，然后才用于熄滅過程。粉塵濕度超越30%便不易起爆。

〔5〕有足夠的點火溫度——粉塵爆炸大都來源于外部明火，如機械撞擊，電焊和切割，靜電火花或電火花，摩擦火花，火柴和高溫體傳熱等。這類火源最低點火溫度為300～500℃。

〔6〕足夠的氧氣——粉塵懸浮環(huán)境中需含有足夠維持熄滅的氧氣。

〔7〕粉塵紊動程度——懸浮在空氣中的粉塵，紊動強度越大，越易吸收空氣中的氧氣而加快其反響速率，從而容易爆炸。12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)一、煤粉的普通性質(zhì)6.煤粉水分的影響〔1〕M↑流動性↓→保送困難→粉倉“搭橋〞著火、熄滅困難枯燥能耗↑〔2〕M↓→自燃、爆炸12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)二、煤粉細度1.定義a—篩余量，留在篩子上的煤粉質(zhì)量b—邊篩量，經(jīng)過篩子的煤粉質(zhì)量2.表示方法70號篩子，每厘米長度上有70個篩孔，邊長為90μm，故用R90表示細度。如R90=20%，表示煤粉經(jīng)70號篩子篩分后，還有20%的煤粉沒有經(jīng)過篩子。12/27/2023ASM200三維振動篩分儀

德國西伯〔SiebtechnikGmbH〕公司技術參數(shù):

運用領域：料徑分析、物料分別和分級；

篩分資料：粉末、顆粒物、塊狀物、懸浮物；丈量范圍：20um到25mm；篩分級數(shù)：9級；振動頻率：3000min-1；振幅范圍：0-2.5mm可調(diào)時間設置：1-99分鐘可設定；篩網(wǎng)直徑:

100mm、150mm、200mm、203mm(8")；篩分原理：高效率三維拋擲運動；安裝方式：快速溫馨型篩網(wǎng)夾具；篩子規(guī)范：符合ISO3310-1、DINEN10204.21和ASTME11規(guī)范。12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)三、煤粉的顆粒組成特性1.破碎公式—煤粉顆粒組成曲線〔粒度分布特性〕2.均勻性指數(shù)n〔1〕n↑→煤粉粒度分布較均勻〔2〕n取決于磨煤機和粗粉分別器的型式〔3〕n=0.8~1.23.細度系數(shù)bn一定，煤粉粗→R90↑→b↓12/27/2023第一節(jié) 煤粉的性質(zhì)四、煤粉經(jīng)濟細度1.煤粉細度的影響〔1〕煤粉氣流著火、焦炭燃盡〔2〕磨煤運轉(zhuǎn)費用：電耗、設備金屬磨耗2.經(jīng)濟細度——〔q4+qm〕min對應的R90〔1〕煤粉越細→著火熄滅越迅速→q4↓〔2〕煤粉越細→磨煤運轉(zhuǎn)費用qm↑3.影響要素〔1〕Vdaf↑→易于著火燃盡→煤粉可磨粗→R90↑〔2〕磨煤機、粗粉分別器的性能〔n↑〕→煤粉粗細均勻→煤粉粗也可熄滅完全→R90↑〔3〕熄滅設備的型式〔4〕鍋爐運轉(zhuǎn)工況

12/27/2023第二節(jié) 磨煤設備及其特性磨煤機作用——將一定尺寸的煤塊枯燥、破碎并磨制成煤粉任務原理——煤塊遭到撞擊、擠壓和研磨三種力的作用型式〔按部件轉(zhuǎn)速分類〕低速磨煤機：n=16~20r/min中速磨煤機：n=50~300r/min高速磨煤機：n=500~1500r/min12/27/2023第二節(jié) 磨煤設備及其特性一、筒式鋼球磨煤機〔一〕單進單出鋼球磨煤機〔二〕雙進雙出鋼球磨煤機12/27/2023〔一〕單進單出鋼球磨煤機12/27/2023單進單出鋼球磨煤機構造圖12/27/2023鋼球磨煤機內(nèi)部12/27/2023〔一〕單進單出鋼球磨煤機1.影響鋼球磨煤機任務的主要要素〔1〕臨界轉(zhuǎn)速nc與任務轉(zhuǎn)速n〔2〕鋼球充溢系數(shù)ψ〔3〕鋼球直徑〔4〕護甲〔5〕通風量Vtf〔6〕筒內(nèi)載煤量2.磨煤出力和耗費的電功率計算3.主要特點12/27/2023〔1〕臨界轉(zhuǎn)速nc與任務轉(zhuǎn)速na.n<<nc→鋼球沿斜面滑落→撞擊作用↓→煤粉難以被氣流帶走→磨煤機出力↓b.n≥nc→鋼球貼壁旋轉(zhuǎn)→撞擊作用完全消逝12/27/2023〔1〕臨界轉(zhuǎn)速nc與任務轉(zhuǎn)速n筒體臨界轉(zhuǎn)速D—筒體內(nèi)徑，m國產(chǎn)球磨機最正確轉(zhuǎn)速nzj12/27/2023〔2〕鋼球充溢系數(shù)ψa.鋼球充溢系數(shù)G—鋼球裝載量，t； V—球磨機筒體體積，m3ρgq—鋼球堆積密度，普通取4.9t/m3b.筒體通風量、煤粉細度不變，ψ=10~35%，磨煤機出力和耗費功率與ψ的關系c.磨煤單位電耗d.裝有波浪形護甲球磨機，ψ=10~30%內(nèi)12/27/2023〔3〕鋼球直徑Ψ一定的條件下，Φ↓→撞擊次數(shù)↑，作用面積↑→Bm↑，磨損↑→撞擊力↓→不易磨制硬煤及大塊煤確定原那么：[磨煤〔電耗+金屬磨耗〕總費用]minΦ選取 普通： 30~40mm 硬煤或大塊煤： 50~60mm12/27/2023〔4〕護甲a.摩擦系數(shù)↓→筒體和鋼球間速度差↑→相對滑動↑→較多能量耗費于摩擦運動，鋼球提升不明顯b.摩擦系數(shù)↑→可在較小能量耗費下到達鋼球最正確任務形狀12/27/2023〔5〕通風量a.Vtf↓→僅帶出少量細粉，部分合格煤粉被反復磨制→Bm↓b.Vtf↑→改善煤沿筒體長度分布→Bm↑，Em↓ →部分不合格粗粉被帶出→分別后前往磨煤機再磨→Etf、Ezf↑最正確磨煤通風量12/27/2023〔6〕筒內(nèi)載煤量a.存煤量較少→鋼球下落動能=磨煤耗能+空撞磨損耗能b.載煤量↑→磨煤耗能↑→Bm↑c.載煤量過大→鋼球下落高度↓，鋼球間煤層↑→煤層變形耗能↑，磨煤耗能↓→Bm↓，入口堵塞最正確載煤量：實驗確定Bmmax12/27/20232.磨煤出力和耗費的電功率計算〔1〕鋼球磨煤機出力=磨煤出力+枯燥出力Bm：單位時間內(nèi)可以磨制符合煤粉細度要求的煤粉量枯燥出力：單位時間內(nèi)能將多少煤從原有水分枯燥到所要求的煤粉水分調(diào)理方法：枯燥劑流量和溫度〔2〕煤粉制備系統(tǒng)單位電耗 Ezf=Em+Etf磨煤機單位電耗〔kW·h/t〕其中，Pmdw與Bm幾乎無關球磨機滿負荷運轉(zhuǎn)最為經(jīng)濟通風單位電耗〔kW·h/t〕其中，Ptfdw決議于通風量與煤粉制備系統(tǒng)壓降12/27/20233.鋼球磨煤機主要特點優(yōu)點：〔1〕順應煤種廣，對“三塊〞不敏感硬度大、磨損性強的煤無煙煤貧煤劣質(zhì)煤〔高A、M〕〔2〕可在運轉(zhuǎn)中補充鋼球，延伸檢修周期〔3〕構造簡單，缺點少，運轉(zhuǎn)平安可靠缺陷：〔4〕設備龐大笨重、金屬耗量大〔5〕初投資及運轉(zhuǎn)電耗、金屬磨損較高〔6〕運轉(zhuǎn)噪音大〔7〕磨制煤粉不均勻〔8〕低負荷運轉(zhuǎn)不經(jīng)濟12/27/2023〔二〕雙進雙出鋼球磨煤機12/27/2023BBD雙進雙出鋼球磨煤機

——風和煤流程圖12/27/2023雙進雙出球磨機主要優(yōu)點1.可靠性高，可用率高2.維護方便，維護費用低3.能長期堅持恒定容量和要求的煤粉細度4.能磨制哈氏可磨性系數(shù)<50的煤種或高A〔>40%〕煤種5.儲粉才干強6.較寬負荷范圍內(nèi)有快速反響才干7.低負荷時利于燃用低V煤的穩(wěn)燃12/27/2023第二節(jié) 磨煤設備及其特性二、中速磨煤機1.構造特點〔1〕驅(qū)動安裝〔2〕研磨部件〔3〕枯燥分別空間〔4〕煤粗粉分別和分配安裝12/27/20232.任務原理12/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/202312/27/2023HP碗式中速磨煤機12/27/2023HP磨煤機12/27/2023二、中速磨煤機3.影響要素〔1〕轉(zhuǎn)速選取原那么 小能耗下到達最正確磨煤效果 延伸碾磨部件運用壽命n↑→離心力過大→煤來不及破碎→大量粗粉來回循環(huán)→Etf↑，Ezf↑n↓→煤磨制過細→Bm↑，Ezf↑，金屬磨耗↑部分中速磨煤機nzj中速磨煤機n開展趨勢降低12/27/2023二、中速磨煤機3.影響要素〔2〕通風量影響磨煤出力和煤粉細度維持一定風煤比〔3〕風環(huán)氣流速度〔4〕碾磨壓力〔5〕燃料性質(zhì)：煙煤、貧煤M適當Aar<40%HGI不低于50Ke<3.512/27/2023二、中速磨煤機4.磨煤出力及功率計算〔1〕平盤磨煤機〔2〕RP磨煤機〔3〕E型磨煤機〔4〕MPS磨煤機5.特點〔1〕優(yōu)點：構造緊湊、占地面積小、分量輕、投資省、運轉(zhuǎn)噪聲小、電耗及金屬磨耗低、煤粉均勻性指數(shù)較高、適宜變負荷運轉(zhuǎn)〔2〕缺陷：構造復雜，需嚴厲定期檢修、維護，煤粉浪費12/27/2023第二節(jié) 磨煤設備及其特性三、風扇磨煤機1.構造特點2.磨煤原理3.適宜磨制煤種：褐煤、煙煤4.特點優(yōu)點：構造簡單、尺寸小、金屬耗量少、運轉(zhuǎn)電耗低缺陷：磨損嚴重，維修頻繁12/27/202312/27/2023第三節(jié) 煤粉制備系統(tǒng)煤粉制備系統(tǒng)〔制粉系統(tǒng)〕——將原煤磨制成粉，然后送入鍋爐爐膛進展懸浮熄滅所需設備和相關銜接納道的組合分類直吹式：煤粉→直接吹入爐膛熄滅中間儲倉式：煤粉→儲存在煤粉倉中→根據(jù)鍋爐運轉(zhuǎn)負荷需求→由給粉機送入爐膛熄滅12/27/2023一、直吹式制粉系統(tǒng)特點 Σ運轉(zhuǎn)磨煤機制粉量=鍋爐煤耗量分類〔按配備磨煤機的種類〕低速磨煤機 普通筒式鋼球磨煤機：僅在鍋爐帶根本負荷時選用 雙進雙出磨煤機：正壓直吹中速磨煤機 負壓直吹 正壓直吹：熱〔冷〕一次風機系統(tǒng)高速磨煤機 熱風枯燥 熱風和爐煙枯燥12/27/2023負壓直吹式制粉系統(tǒng)

〔配中速磨煤機〕1.優(yōu)點無煤粉泄露，任務環(huán)境干凈2.缺陷煤粉均經(jīng)過排粉風機→風機磨損嚴重→風機效率↓，電耗↑，維護費用↑→可靠性↓12/27/2023正壓〔熱一次風〕直吹式制粉系統(tǒng)

〔配中速磨煤機〕1.優(yōu)點無磨損、無冷空氣漏入系統(tǒng)→運轉(zhuǎn)可靠性、經(jīng)濟性高2.缺陷向外冒粉→污染環(huán)境、自燃爆炸→需密封熱一次風機構造特殊→運轉(zhuǎn)可靠性、效率↓12/27/2023正壓〔冷一次風〕直吹式制粉系統(tǒng)

〔配中速磨煤機〕1.優(yōu)點冷一次風機任務條件改善→電耗↓2.缺陷分別加熱任務壓力不同的一、二次風→空預器構造復雜12/27/2023直吹式制粉系統(tǒng)〔配高速磨煤機〕1.熱風枯燥〔煙煤〕2.熱風和爐煙枯燥〔高M褐煤〕制粉系統(tǒng)枯燥才干↑混入煙氣中惰性氣體→含O濃度↓，熄滅區(qū)T↓→自燃爆炸、熄滅器噴嘴燒壞、NOx生成↓，防止爐內(nèi)結(jié)渣12/27/2023直吹式制粉系統(tǒng)

〔配雙進雙出磨煤機〕優(yōu)點煤種順應性廣 高A、磨損性強 V低、要求煤粉細的無煙煤呼應負荷變化性能好煤粉細度穩(wěn)定，負荷調(diào)理范圍大12/27/2023二、中間儲倉式制粉系統(tǒng)特點Σ運轉(zhuǎn)磨煤機制粉量與鍋爐煤耗量不用一致磨煤機運轉(zhuǎn)具有獨立性→可堅持經(jīng)濟運轉(zhuǎn)→采用普通筒式鋼球磨煤機負壓系統(tǒng)〔200Pa〕輔助設備增多：細粉分別器、煤粉倉〔儲存〕、螺旋保送機〔轉(zhuǎn)運〕、給粉機〔調(diào)理〕分類〔按乏氣送入爐內(nèi)的方式〕枯燥劑送粉〔煙煤：Mar較低、Vdaf較高、易著火熄滅〕熱風送粉〔無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤〕12/27/2023中間儲倉式制粉系統(tǒng)12/27/2023三、兩種制粉系統(tǒng)的比較直吹式優(yōu)點： 系統(tǒng)簡單、設備少、布置緊湊、鋼材耗量少、投資省、運轉(zhuǎn)電耗較低缺陷：1〕運轉(zhuǎn)可靠性低，需設置備用磨煤機2〕任務平安性低〔負壓系統(tǒng)風機磨損〕3〕呼應負荷變化才干較差4〕調(diào)理分配困難，風粉不均中間儲倉式優(yōu)點：1〕可靠性較高2〕運轉(zhuǎn)經(jīng)濟性好3〕負荷變化呼應迅速4〕熱風送粉改善著火條件5〕排粉風機磨損較輕缺陷： 系統(tǒng)復雜、鋼材耗量大、初投資大、運轉(zhuǎn)費用高、自燃爆炸能夠性大12/27/2023第四節(jié) 煤粉制備系統(tǒng)的主要輔助設備給煤機粗粉分別器細粉分別器給粉機鎖氣器排粉風機12/27/2023一、給煤機作用——根據(jù)磨煤機或鍋爐負荷的需求量調(diào)理給煤量，并把原煤均勻延續(xù)的送入磨煤機中分類圓盤式振動式刮板式皮帶式12/27/20231.圓盤式給煤機優(yōu)點構造簡單、緊湊設備嚴密缺陷供應濕煤時易堵塞12/27/202312/27/20232.電磁振動式給煤機優(yōu)點無轉(zhuǎn)動部件、無機械摩擦構造簡單造價低占地面積小運轉(zhuǎn)維護方便平安可靠缺陷易發(fā)生堵煤或原煤自流→要求電源電壓穩(wěn)定，原煤粒度均勻，水分適中12/27/202312/27/20233.刮板式給煤機優(yōu)點構造合理、系統(tǒng)布置靈敏滿足較長間隔輸煤要求可制成全封鎖式缺陷占地面積較大易卡澀12/27/202312/27/20234.電子重力式皮帶給煤機優(yōu)點皮帶轉(zhuǎn)速測定安裝準確度高的稱重機構良好的過載維護完善的檢測安裝正壓運轉(zhuǎn)，全封鎖12/27/202312/27/2023二、粗粉分別器作用對磨煤機帶出的煤粉進展分別，將不合格的粗煤粉分別出來前往磨煤機重新磨制，合格的煤粉供應鍋爐熄滅運用調(diào)理煤粉細度，保證煤種改動或Bm改動時的要求細度分別原理重力分別慣性分別離心分別12/27/20231.離心式粗粉分別器〔1〕構造〔2〕任務原理〔3〕特點〔軸向型〕構造復雜，通風阻力大空間大，分別效果好，改善煤粉均勻性調(diào)理幅度寬，回粉中細粉含量少，制粉系統(tǒng)出力提高順應煤種較廣12/27/202312/27/20232.回轉(zhuǎn)式粗粉分別器〔1〕構造〔2〕任務原理〔3〕特點構造緊湊，流動阻力小，磨煤電耗較低調(diào)理方便，負荷變化順應性好分別出的煤粉較細且均勻性好構造復雜磨損嚴重檢修任務量大12/27/202312/27/202312/27/2023三、細粉分別器1.作用：把煤粉從粗粉分別器送出的氣粉混合物中分別出來，將煤粉儲存在煤粉倉中2.分別原理——慣性離心力3.任務原理4.分別效率：90~95%12/27/202312/27/2023四、給粉機1.作用 根據(jù)鍋爐負荷需求，把煤粉倉中的煤粉及時均勻地送入一次風管中 〔給粉量、給粉均勻性、調(diào)理性能〕2.任務原理3.特點給粉均勻，調(diào)理方便，不易發(fā)生煤粉自流，可防止一次風沖入煤粉倉構造復雜，電耗大，易堵塞12/27/202312/27/2023五、鎖氣器1.作用——只允許煤粉經(jīng)過，不允許氣流經(jīng)過2.構造3.任務原理4.分類〔1〕翻板式〔垂直、傾斜管道〕：不易卡主，任務可靠〔2〕草帽式〔垂直管道〕：動作靈敏，煤粉均勻，嚴密性好12