火电厂磨煤机使用年限

煤的燃烧特性，包括燃煤着火燃尽特性及在炉内的结渣趋势和对受热面的沾污程度等是锅炉炉膛选型的重要因素，而煤质物理特性及其变化范围，包括水分灰分挥发分发热量可磨性指数磨损指数等是制粉系统及磨煤机选型的重要因素。制粉系统和磨煤机的选型设计，与锅炉炉膛结构燃烧方式燃烧器结构的设计密切相关，两者互为依据条件和保证条件。目前，国内燃用褐煤单机容量在MW及以上的电厂有双辽电厂（×MW机组）伊敏电厂（×MW机组）元宝山电厂（×MW机组×MW机组）等。

其中，双辽电厂为国产机组配国产风扇磨直吹式制粉系统；伊敏电厂元宝山电厂2号机为进口机组配进口风扇磨直吹式制粉系统；元宝山电厂号机为国产机组配中速磨冷一次风机直吹式制粉系统。本专题报告在对所燃用煤种的煤灰特性进行分析研究和对燃用褐煤电厂调查的基础上，两种制粉系统进行综合的技术经济比较，提出内蒙古正蓝电厂工程锅炉磨煤机选型及制粉系统的推荐意见。煤质分析及灰成份分析根据业主提供的委托西安热工研究院分析的煤种资料，本期工程的两台机组将燃用锡林郭勒盟胜利煤田层煤及层煤的掺混褐煤。考虑到煤矿储量可能开采的实际情况以--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告及各层煤质等综合因素，确定设计煤种混煤比例为为层煤层煤3.：.，校核煤种混煤比例为为层煤层煤.0：.0。

我国发电煤粉锅炉用煤主要是根据煤的干燥无灰基挥发分Vdaf干燥基灰分Ad收到基水分Mar干燥基全硫Sd,t和灰熔融性软化温度ST作为主要分类指标，以收到基低位发热量Qar,net,p作为Vdaf和ST的辅助分类指标，VAMST分类指标。

使用年限

按《发电煤粉锅炉用煤技术条件》（GB/T－），本工程设计煤种和校核煤种均属于高挥发分低灰分高全水分低硫分低软化温度低热值褐煤。煤的结渣特性沾污特性分析.1煤的结渣特性判别对于燃料的结渣特性，可用以下方法来进行煤的结渣性能等级的初级评价及分析（以设计煤种为依据）。

）灰的软化温度ST（哈尔滨发电成套设计研究所提出）：本工程设计煤种ST＝30℃结渣特性等级判别界限（ST判据）ST℃结渣特性390低390～260中等260严重结论：按ST判据，设计煤种属于严重结渣性煤。）灰的初始变形温度DT（火电厂磨煤机使用年限还原气氛中的测值）（热工研究院提出）：本工程设计煤种DT＝℃结渣特性等级判别界限（DT判据）DT℃结渣特性189低～188中等严重结论：按DT判据，设计煤种属于严重结渣性煤。）铁钙比FeO/CaO：本工程设计煤种FeO/CaO＝/＝结渣特性等级判别界限（对美国西部煤）（FeO/CaO判据）FeO/CaO结渣特性0.，.0低0.～.0中－高≈严重结论：按FeO/CaO判据，设计煤种属于中等结渣性煤。）普华中心综合判别指标R：--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告R=1.RBA+(SiO/AlO)－0.00ST－×(SiO/(SiO+当量FeO+CaO+MgO))其中：RBA＝（FeO+CaO+MgO+NaO+KO）/（SiO+AlO+TiO）本工程设计煤种R=.86。结渣特性等级判别界限（R判据）R结渣特性轻微~中偏轻~中~中偏重严重结论：按R判据，设计煤种属于中偏重结渣性煤。高温区沾污主要指过热器之后受热面上的沾污，煤灰中易挥发的物质在高温下挥发后，凝结在受热面上而形成的烧结或粘结的灰沉积。

火电厂磨煤机

）以含钠量为主的判别指标（国外判别）：对褐煤型煤灰（FeOCaO+MgO，且CaO+MgO0%），用NaO判别：沾污特性等级判别界限（NaO判据）NaO沾污特性中～高严重本工程设计煤种FeOCaO+MgO，但CaO+MgO＝.，略有些不符，按此判别属高沾污性煤灰。）以含钠量为主的判别指标（国内判别）：对褐煤型煤灰，用NaO判别：沾污特性等级判别界限（NaO判据）NaO沾污特性低~中~高严重按NaO判据，设计煤种属于严重沾污性煤灰。由于灰中CaO含量较高，容易造成低温区省煤器和空预器受热面沾污和堵灰，在受热面设计和尾部吹灰设施布置上应给予重视。--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告煤的结渣沾污特性判别总结论通过以上各个方法的判据，本工程设计煤种属严重结渣性高沾污性煤。炉内结渣沾污的实际表现与锅炉的设计结构密切相关，炉内出现的结渣沾污现象，实际上是煤灰结渣沾污性和炉内环境温度水平等因素综合影响的结果。

故本工程煤质特性不仅对锅炉炉膛结构尺寸选型提出较高的要求，而且对磨煤机台数选择（对应燃烧器数量）亦有一定的要求。

设计煤种和校核煤种收到基灰分Aar分别为％和％，灰分较低，易着火，易燃烬，且燃烧稳定。《火力发电厂设计技术规程》规定，“对于大容量机组，在煤种适宜时，宜优先选用中速磨煤机；燃用高水分磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇式磨煤机”，本工程煤种为高全水分，且表面水分较高，宜选用风扇式磨煤机。按《火力发电厂设计技术规程》编制说明中解释：“煤种适宜系指冲刷指数Ke的烟煤高挥发分贫煤及水分较低（外在水分Mf≤1％）的硬质褐煤，都宜采用质量可靠的中速磨煤机；但根据国外经验，对某些水分较高（全水分Mt≈％）的褐煤，也可采用中速磨煤机。

本工程煤种挥发分较高，易着火，且稳定性较好，故锅炉要求的进入炉膛的煤粉颗粒较粗可，对中速磨来说一般煤粉细度R＝％～％左右。但用哈氏可磨性系数这一指标来描述褐煤的磨碎的难易程度，其说服力不强，因为火电厂磨煤机使用年限没有考虑煤的木质素和石英含量，也没有考虑因煤中水分蒸发引起爆裂而产生的破碎作用。·磨损性：表示煤在碾磨过程中对碾磨设备研磨件的磨损强烈程度，用磨损指数或冲--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告刷指数表示。本工程设计煤种和校核煤种的冲刷磨损指数约为～，按《火力发电厂煤粉制备系统设计和计算方法》一书中的标准判别，煤的磨损性属不强磨损性；按《制粉系统设计与运行》一书中判别，煤的磨损性属轻微磨损性。《火力发电厂设计技术规程》规定，“对于大容量机组，在煤种适宜时（系指冲刷指数Ke的烟煤），宜优先选用中速磨煤机；燃用高水分磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇式磨煤机”。

．锅炉磨煤机选型及制粉系统方案论证燃煤锅炉设计和运行中，燃料的品种和性能是锅炉燃烧设备以及锅炉整体设计的主要依据，也是磨煤机及制粉系统选型的依据。不同的燃料及其性能要求配备不同的制粉系统，设计不同的燃烧器结构炉膛及锅炉本体形式，采用不同的运行参数和操作模式。只有充分掌握了燃料的特性，采取相应的技术措施，才能设计出性能良好的锅炉及与其配套的制粉系统，也才能使整套锅炉机组处在良好的运行状态。在选择磨煤机型式和制粉系统时，应根据煤的燃烧磨损可磨与爆炸特性以及磨煤机的制粉特性和锅炉对煤粉细度的要求，结合锅炉炉膛结构和燃烧器结构统一考虑。锡林郭勒盟煤属低灰分较高水分的硬质褐煤，水分～％，灰分～％，发热量在～kJ/kg，故应选S型风扇磨，不带前置锤而带有分离器，并应采用三介质干燥，这样温度调节比较方便，对燃料的变化也较容易适应。由于本期工程燃用的煤水分含量较高，表面水分大于％，挥发分含量高，灰分较低，磨损指数不高，因此可选用风扇磨煤机负压（系指磨煤机前为负压）直吹式制粉系统，该系统设备结构简单，制造方便，尺寸小，占地面积少，制粉系统简单；风扇磨对水分适应性好，干燥介质组成灵活，必要时可抽取高温炉烟，但也存在一次风压低，易磨损，检修工作量大等不足。在欧洲，燃用褐煤（尤其是水分较高的褐煤）通常采用风扇磨抽炉烟干燥的制粉系统，在我国，进口MW机组及国产MW机组采用风扇磨煤机负压直吹式制粉系统均有成熟的运行经验，但国产MW机组配风扇磨的锅炉及风扇磨尚无制造及运行业绩。中速磨冷一次风机直吹式制粉系统具有系统简单操作简便控制灵活检修工作量较少的特点，尤其是易磨损部件运行周期较长，提升压头高，有利于燃烧器参数的合理选择。

据资料记载，美国褐煤电厂均采用中速磨--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告煤机，对燃料水分的适应性美国CE公司推荐水分达％。

美国的马丁湖电厂（MW机组）燃用TEXAS褐煤，配台RP－0型中速磨；美国的羚羊谷电站（MW机组）燃用北DAKOTA州褐煤，配台RP－0型中速磨,其煤种水分％～％；澳大利亚PortAuqusta电厂燃用褐煤，其水分～％，灰分～％，配MPS/10中速磨煤机；我国的元宝山电厂号机组燃用褐煤采用中速磨冷一次风机直吹式制粉系统，运行良好。

中速磨和风扇磨两种方案的技术性分析.关于褐煤型锅炉的选型）德国褐煤锅炉炉膛选型原则及结合本工程的评价褐煤一般着火稳定性较好，但如果灰分过高，特别是水分过高时，采取简单的直吹式制粉系统着火也会出现问题。故锅炉选型设计时首先涉及的问题是制粉系统乏气处理方式的选择，德国褐煤炉膛选型原则是按褐煤的水分灰分和发热量将褐煤划分ABC三个区域，分别采用简单的直吹式（不分离乏气）系统分离部分乏气回送炉膛的直吹式系统及乏气分离经净化后排大气的直吹开式制粉系统，按此原则本工程煤种为A区，适宜直吹式制粉系统，燃用A区的煤粉着火没有问题，大容量锅炉不投油稳燃负荷可降至％BMCR。褐煤另一个关键问题是锅炉炉内结渣及对流受热面沾污，主要原因是灰成分中碱酸比（B/A）往往偏高，尤其是NaOKO含量常较烟煤为高。德国认为褐煤灰分中的碱金属含量超过%时一定要检验其沾污结渣性能，并且认为（B/A）×（NaO+KO）指标～%时，锅炉运行会出现麻烦。

燃料的灰特性和水分含量对于炉膛的尺寸设计燃烧空气温度的选择燃烧器结构设计和布置位置以及是否采用烟气再循环都起决定性作用。对于水分含量低于％的褐煤，一般考虑不从炉膛出口抽取高温炉烟，而在屏式过热器后面抽取炉烟，只用冷炉烟来调节磨煤机出口温度，这样可保证磨煤机内干燥气体的含氧量不超过％，从而可排除磨煤机着火或爆炸的可能性。

为确定炉膛结构尺寸，在实际工作中一般先选用合适的炉膛热负荷参数值，或是先按燃烧器布置及要求的炉膛出口温度选定大致的炉膛尺寸，再--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告与经验给出的各种炉膛热负荷参数值相比较，并做必要的修正。

对于沾污结渣判别指数较高的褐煤，应尽可能选用低的qBqVqF，可借助于加大燃烧器间垂直距离以降低qB，碱金属含量高的褐煤较大幅度降低了燃烧器壁面热负荷后，燃烧器间距拉大，为使燃烧器着火性能保持稳定，建议用旋流燃烧器代替直流燃烧器，为达到低温燃烧的目的，也可采用冷烟气再循环。CE公司的炉膛选型主要采用炉膛截面热负荷（NHI/PA）及燃烧器上部高度与深度之比（h/D），前者是选择合适的炉膛截面尺寸，后者是控制煤粉气流在炉膛中停留的时间，使炉膛出口烟气温度降低到一定的水平。

结渣性煤和非结渣性煤炉膛出口设计温度相差较大，故要求实际运行煤种一定要与设计煤种基本相符，否则在灰熔点温度和结渣特性相差很大时，将严重影响炉膛出口温度，从而影响蒸汽温度和金属壁温。CE公司褐煤炉膛设计推荐参数指标（年资料）如下：--内蒙古正蓝电厂工程可研TEXAS褐煤项目专题报告TEXAS褐煤（YEGUA－JACKSO区褐煤）～北DAKOTA褐煤（WILCOA区褐煤）5.41.5～NHI/PA（MW/m）h/D～.00美国BW公司有着较丰富的褐煤锅炉设计经验，在水分小于％时，一般采用MPS中速磨煤机制粉系统；如果大于此数值，则采用其火电厂磨煤机使用年限方式。

锅炉--内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告主要设计特点是：a)采用单炉膛四角布置的摆动燃烧器，切向燃烧，配中速磨正压直吹式制粉系统，台MPS型磨煤机在两侧布置，每台磨煤机带一层煤粉燃烧器。c)根据国内运行经验和元宝山褐煤灰分较高，灰分中SiO等磨损成分较高的特点，对流受热面的设计采用较低的烟速，并采用防磨性强的顺列布置的膜式省煤器。

e)燃烧器采用分组布置，中间留有较大间隔，使煤粉不过于集中地喷入炉膛，有利于分散火焰中心，减小燃烧器区域热负荷，减少NOX生成，控制炉膛温度水平。该炉自年月移交生产后，运行状况良好，主要性能指标达到设计值，运行中及时投运吹灰器，保证每班的投运率在％以上，使炉膛结渣现象不严重。

根据本工程燃用褐煤的特点，哈锅厂提出了锅炉主要设计特点和设计中主要考虑的问题：a)炉膛：根据结渣性褐煤切向燃烧和低气压的因素，宜采用方形截面的大炉膛上排燃烧器到屏底有足够的高度，使炉膛出口温度（屏过出口）至少应比灰分软化温度低℃以上（本文注：要求应比灰变形温度低℃以上，并且是在BMCR工况，上排燃烧器投入运行时），以防止结渣，保证煤粉颗粒在低气压条件下有足够的停留时间。方形炉膛也有利于保证良好的空气动力场，不致因气流贴贴壁而造成水冷壁结渣，而且能减轻过热器和再热器的烟侧和汽侧温度偏差。b)空预器：对于中速磨炉型，为了保证褐煤的干燥需要，采用顺转式三分仓空气预热器，用于作干燥剂的一次风温度高达℃，按美国空气预热器公司（APCO）引进技术，在修正后的当量含硫量％查得要求的冷端元件金属温度为℃，而按排烟温度和空气预热器进口风温计算所得的冷端元件金属温度为℃，故有足够的安全裕度以防止低温腐蚀。c)炉底除渣：考虑到本工程所在地区属于干旱区，同时考虑到炉底渣的数量也较烟煤炉大，大块渣落下时容易造成爆炸，故建议采用刮板式捞渣机。锅炉主要尺寸：锅炉深度锅炉宽度锅炉顶板标高锅筒中心线标高顶棚标高水冷壁下集箱标高炉膛宽度mmmmmmmmmmmmmm关于中速磨及风扇磨）目前我国已广泛采用的中速磨煤机型式有两种，一种是从德国Babcock公司引进制造技术制造的MPS型磨煤机；一种是从美国CE公司引进制造技术制造的HP型磨煤-3-内蒙古正蓝电厂工程可研专题报告机。

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