关于燃煤电厂磨煤机的性能优化及能效提升研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 31 日 作者简介：白罡（1979），男，汉族，陕西人，中级职称，本科，研究方向为化学工程与工艺。-125-关于燃煤电厂磨煤机的性能优化及能效提升研究 白 罡 何炳昊 延长石油集团碳氢高效利用技术中心，陕西 西安 710065 摘要：摘要：文章概述了磨煤机性能优化及能效提升策略。首先针对磨煤机性能优化提出了监测和分析磨煤机运行情况、调整以改善磨煤机性能两大策略，然后针对磨煤机能效提升提出磨煤机系统的改进、使用替代燃料和混煤、回收余热三大策略。通过本研究旨在强调磨煤机性能优化及能效提升在确保高效和可持续燃煤发电方面的价值，最终达到降低能耗、提高生产效率的目的。关键词：关键词：磨煤机；性能优化；能效提升 中图分类号：中图分类号：TD823 煤炭作为全球能源结构的重要组成部分，具有悠久的历史和不可替代的地位。经过多年的开采和使用，煤炭已经成为发电领域的主要能源之一，其稳定的供应和相对低廉的价格使得它在全球能源市场上占据了重要的地位。磨煤机在燃煤发电厂中扮演着至关重要的角色，可以说是整个发电过程的核心之一。它承担着将煤炭磨成细粉的重要任务，以便在锅炉中能够充分燃烧，从而产生大量的热能。这些热能再被传递给锅炉中的水，使其转化为蒸汽。蒸汽的强大推力则会推动涡轮发电机组旋转，从而产生电力。要想让电厂运作得更优，确保能源效率更出色，对磨煤机的工作原理的理解就显得重要无比。转鼓或滚筒组成的磨煤机，里面是煤颗粒与钢球或滚筒的激烈碰撞，煤被碾磨成粉，然后被吹送进锅炉燃烧室，于是点燃，于是释放能量。该过程的效率取决于多种因素，煤的硬度和可磨性、水分含量、空燃比、研磨压力和温度、一次风和二次风流量等因素都影响磨煤机性能、生产能效，了解和管理这些参数是优化磨煤机性能、提高能源效率和确保燃煤电厂可靠发电的关键。1 磨煤机性能优化 1.1 磨煤机运行监测与分析 1.1.1 关键参数实时监控 如果要让磨煤机的操作更有效，保证电场方面的运作既好又能靠得住，显然地检查磨煤机的工作状态的一些关键数据就是重中之重。那些要特别警觉的重要的数据有这么几项：煤的流量：这是观察煤被送进磨煤机里的速度，这样就可以不断地保证煤的供应不会有问题，也可避免磨煤机的使用超额或不足。电机打磨的电流和功耗：通过观察电机的电流和使用电的程度，便可针对打磨中的能量效率有更深化的了解。磨煤机的压力差异：这个压力差异能显示出磨煤机的工作状态以及其精磨的效果。如果这个压力的差距不是预想中的那样，可能就意味着有潜在的问题。每个地方的温度和压力：查看工厂各个地方的热量和压力，这样就便于发现异常的情况或者哪里被塞住的问题。煤粉的纯度：定期测量磨煤机产出来的煤粉的纯度，这样才能保证其照高效烧煤所需要的标准来进行。可以运用先进的控制系统和算法来分析这些实时数据，从而及时调整操作，进一步提升磨煤机的性能和能源效率。1.1.2 煤质与可磨性分析 煤在磨机中的加工效果深受其质量和可磨性的影响。关于煤样的分析，定期采集煤样，在实验室里进行检测，实则得知煤的化学成分、水分、灰分和硫含量的明确信息。这类数据对燃烧的效果与排放的程度起着关键性的作用。观察煤的可磨性，借助哈德格罗夫可磨性指数（HGI）等手段，评估煤的易磨困难度，它们的数据对电厂运行与维修策略有着一定的引导作用。为使用混合煤的电厂，研究多样的煤源性质以及他们在混合过程中的比例，对保障电厂稳定且高效的中国科技期刊数据库 工业 A-126-运营首当其冲。合理调配动作以优化磨煤过程，以实现最高能源效率，最低环境损害的目标。1.2 调整以改善磨煤机性能 通过操作调整和适当的维护，可以显著提高磨煤机的性能。以下是提高磨煤机性能的关键调整和维护步骤：1.2.1 空燃比的优化 空燃比在燃烧效率和排放控制中扮演关键角色，不合理的比例可能导致燃烧不完全或过度排放。优化此比率的措施包括：首先，监控与调节一次空气：对输送至燃烧器的一次空气进行精确控制，以维持理想的燃料空气混合比。根据负载变化，可能需作出调整。其次，控制二次空气：二次空气对完全燃烧至关重要。应均匀分布，确保与煤颗粒的有效混合。调整二次空气风门和风扇，实现所需燃烧条件。再次，实施先进控制系统：采用先进控制系统，可持续分析燃烧状况，并实时调整空燃比，以优化性能。1.2.2 研磨压力与温度控制 磨煤机内部的研磨压力以及温度是会直接影响到煤粉的细度以及燃烧效率的关键问题，这些主要包含以下几点方法：监控研磨的压力;需要定期的检查以及调整研磨的压力，保持所需煤粉的细度。适当的压力控制是能够防止过度或者不足的研磨，在这，维持合适的温度，监控并控制这研磨机的温度是极其重要的，防止过热导致设施遭到破坏，需要保持冷却系统以及风门运作的良好 1.2.3 平衡一次风和二次风流量 为了能够高效燃烧以及尽可能的减小排放，平衡一次风以及二次风流量就显得极其重要，就能够实现这一平衡的方法包含 安装流量测量设备，通过对流量的传输和设备的传感器，更加流量测量设备以及传感器其次，调整风门和风扇：定期进行校准和调整，确保一次气流和二次气流的适当平衡，并根据负载变化进行微调。再次，实施反馈控制：部署反馈控制系统，持续调节一次和二次气流，以维持所需条件。1.2.4 正确维护和定期检查 金属研磨机定期保养检查的重要性难以过分强调，重要步骤如下：机器的运动部件、轴承和齿轮箱同样需要润滑，目的就是降低摩擦，避免磨损。定期查看、调换研磨元件、机器衬板及分级机部件是故障预防的有效措施，它们的状态直接决定研磨效率是否达标。保持机器各部件整齐行列，适当留白也十分必要，同样能防止机械出问题。内部清洁、管道系统清理，可看做把风险降到最低，防止不必要的火灾或爆炸。介绍振动监测系统，可以提前找出预示机械可能出状况的异常振动。把操作员视为学生，定期做技能提升和新控制系统学习，必然为运维工作质量的提高提供强大的动力。2 磨煤机能效提升 2.1 磨煤机系统改造 为提升磨煤机的性能和能源效率，发电厂常对系统进行多项改造，涵盖从升级现有磨煤机到安装高效分级机，以及实施先进控制系统3。具体策略包括：2.1.1 现有磨煤机的升级 此项升级主要针对设备的改造或翻新，旨在提升其性能、可靠性和能效。关键改进包括：首先，现代化研磨部件：采用耐用材料或优化设计，替换磨损的研磨部件，以提升煤粉品质并降低维护频率。其次，高效风机改造：安装高效风机和扇叶，减少能耗，优化磨机内部空气流通。再次，电机和驱动器升级：更换为更高效的电机和驱动器，达到整体节能效果。最后，减少空气渗透：通过密封磨煤机系统中的空气泄漏，提升燃烧效率，减少能源损失。2.1.2 安装高效分级器 分级器在控制磨煤机产出的煤粉细度方面发挥着关键作用。高效分级器能够确保获得理想的煤粉细度，这对于提高燃烧效率和控制排放至关重要。改造步骤包括：首先，高效动态分级器：安装此类分级器可优化煤粒的分级效果，从而提高燃烧性能。其次，静态分类器升级：采用更先进的设计，升级静态分类器，增强分级效果。2.1.3 先进控制系统的实施 领先的控制系统，凭借采集实时数据及反馈机制的途径，对于磨煤机行工的优化，进而确保运行的稳定并高效，理应被重视其重要性。成就此类控制系统，需寻求以下几个主要举措：即时的监测与数据捕获，中国科技期刊数据库 工业 A-127-在磨煤机系统里布置传感器和监控设备，收集临时的温度、压力、气流等重要的参数数据，以便为优化的决策供应必需的信息参考4。模型预测控制的运用，接纳模型预测控制（MPC）的方法，借助数学模型对系统行为的预见，对控制的变数做出及时调整，适应最优的运作效果。与总体工厂控制系统的合并，把磨煤机的控制系统同工厂的控制系统统合，以帮助更有力地调和整个工厂的性能表现，达至优化的结果。最后，操作员培训：提供先进控制系统的培训给操作员，确保他们能够熟练使用这些系统来提升磨煤机的性能。这些改进对于将燃煤发电推向更加环保和可持续的道路至关重要。2.2 使用替代燃料和混煤 2.2.1 评估替代燃料来源 为提高能源效率及减少环境影响，发电厂频繁探索使用替代燃料，以替代或辅助传统煤炭。替代燃料评估涵盖：首先，资源评估：识别并评价替代燃料如生物质、废料或其他碳中和选项，关键在于评估这些资源的可获得性、成本及可持续性5。其次，系统兼容性：分析现有磨煤机系统、燃烧装置及排放控制系统对新燃料源的适应性，可能需进行调整或改造。再次，燃料品质与特性：评价替代燃料的化学及物理特性，理解其燃烧特性，包括热值、水分含量和灰分6。最后，排放影响：预测替代燃料使用对排放的潜在影响，涵盖温室气体、颗粒物及其他污染物，遵守环境法规为关键。2.2.2 混煤对性能和排放的影响 混合不同种类煤炭是提升磨煤机性能、燃烧效率和减少排放的有效策略。混煤对电厂运行的影响包含：首先，燃烧特性：混合具有不同特性的煤炭，如高阶与低阶煤，有助于更平衡的燃烧过程，提升火焰稳定性，减少排放。其次，燃料灵活性：混煤使电厂能够适应煤炭质量和供应的变化，确保即使在煤炭供应变动时亦能稳定运行。再次，排放控制：适当混煤有助于降低二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)及颗粒物等污染物排放，增强环保合规性7。然后，磨煤挑战：混煤可能导致不同的可磨性和处理需求，可能需调整磨煤机系统以适应。最后，锅炉效率：适当混煤通过优化燃料混合，提高锅炉燃烧效率。为确保安全高效运行并满足环境及监管要求，需进行全面研究、测试及系统调整。2.3 磨煤机废气余热回收 2.3.1 余热回收系统的集成优化 高效地回收并利用磨煤机尾气产生的余热，是提升燃煤电厂整体能源效率的关键途径。该系统的集成包括以下几个方面：首先，热交换器的安装：在磨煤机的排气系统中安装热交换器，目的是在废热排放至大气前进行捕获。其次，热回收技术的应用：根据废热的温度和特性，采用不同的热回收技术，如空气预热器、省煤器或冷凝器等。再次，系统的整体集成：确保余热回收系统能够与现有的发电厂基础设施无缝对接，涵盖磨煤机操作和烟气处理等方面。最后，效率的优化：通过控制系统和算法来优化热回收过程，调整热交换率和温度，实现最大程度的能量捕获。2.3.2 回收热量的多元化应用 成功从磨煤机废气当中回收废热之后，这个热量就可以被用于多种地方，从而就能够减小发电厂的整体能耗 第一，就是助燃空气的预热：把回收的热量对进入锅炉的助燃空气进行预热，这样就能够提升燃烧的效率 第二，蒸汽的产生:使用废热所产生的额外蒸汽，这些蒸汽也可以用于发电、供暖或者工业当中。第三，空间的供暖，把回收的热量直接用到发电厂或周边设施的空间进行提供供暖。在进行工艺的加热，在工业使用当中，比如需要干燥或者制造过程，使用废热进行工艺的加热，就能够提升政工效率最后，区域供热：在热电联产（CHP）配置中，将回收的热量用于附近社区或工业的区域供热。余热回收系统的正确设计、集成和维护对确保其长期有效性至关重要。3 结束语 总的来讲，为了能够提高磨煤机的性能以及燃烧电厂的能源效率，这是我们需要为今后的持续发展、更具备弹性能源结构极其重要的一步。当面对传统的能源和清洁、绿色的未来选择，我们就需要不断的去挖掘当前能使用的资源潜力，还需要减小对环境的污染。本篇文章当中所提出的方案，是为了能够让电厂中国科技期刊数据库 工业 A-128-运行以及决策者给予更加明确的指导。从实行实时监控以及系统的升级，再到整合废热回收以及探索替代的燃料，每一项方案都是为了能够让效果达到更好。在之前的案例研究以及最佳的实践证明了这些方案在实际当中是有着很不错的成绩，对于减少排放和提升效率是有着极其显著的效果，从而还能够提高竞争力。因此，实施这些优化和效率提升策略是必要的，这样做有助于我们在靠近清洁能源未来的同时，最大化地利用当前所拥有的每一种资源。向可持续能源未来迈进是一个持续演变和发展的过程。不断的改进、创新和适应是我们取得成功的关键。通过落实本文讨论的策略，持续追求卓越，我们将能够走上一条平衡能源需求与环境保护的道路。参考文献 1叶阿曲,郭境忠,严晓勇,等.磨煤机动静环节能改造技术的应用研究J.中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2022(09):3.2陈刚,刘进峰,李大正,etal.中速磨煤机制粉系统优化技术研究及应用J.发电技术,2021,42(03):11.3董方,马治安,彭丽,石战胜,柳冠青,李宗慧.双进双出磨煤机直吹式制粉系统的性能优化及改造J.中国粉体技术,2021,27(02):5.4曾国兵,刘聪,魏佳佳,等.中速磨煤机液压系统运行优化研究J.安徽电气工程职业技术学院学报,2022(03):27.5孙明,张治锋,杜永旭,etal.燃烧兰炭锅炉的中速磨煤机性能提升改造J.发电设备,2023,37(02):5.6郑熙.火电机组磨煤机动态分离器自动调节控制策略及效果研究J.电站系统工程,2022,38(05):3.7 武 涛,宿 向 磊.火 电 厂 锅 炉 辅 机 磨 煤 机 检 修 故 障 及 处 理 技 术 研 究 J.现 代 制 造 技 术 与 装备,2023,59(08):123-125.