双进双出磨煤机的结构原理及工作中的影响因素(尹立杰).docx

600MW机组双进双出磨煤机的结构原理及影响工作的主要因素
尹立杰
（山东诚信国电聊城项目监理部）

摘要：本论文介绍了山东聊城发电厂二期双进双出钢球磨煤机的型号、性能及特点，以及分析影响磨煤机工作的主要因素，及有效的控制方法。通过上述内容的，对安装工程起到辅导性的作用。
关键词：结构原理 影响因素
1　概述
近年来，随着我国进口锅炉投用的逐渐增多，与之相配套的制粉系统的形式也越来越多。双进双出低速滚筒式钢球磨煤机就是其中的一种。我国原来采用的低速钢球磨煤机一般均为单进单出式磨煤机，即单侧进煤单侧出风，而双进双出式磨煤机为双侧进煤双侧出风，较单侧进煤单侧出风磨煤机的效率有大大的提高。目前，国电聊城发电厂2×600MW二期工程机组所选用的制粉系统均为双进双出正压直吹低速滚筒式钢球磨煤机（BBD4360型）。
该类型磨煤机由两端完全对称的给煤机进煤，由两端完全对称的分离器出粉，故称为双进双出球型磨煤机.由于磨煤机正压运行，在耳轴的固定部分和转动部分之间，密封风机提供反向压力以防止煤粉泄漏；磨煤机配制一套惰性置换系统，目的是在磨煤机运行条件要求的情况下向磨内进行充惰，一旦有着火报警，可以喷高压蒸汽进行灭火；磨煤机自身装有的一套加球系统，磨煤机无需停运的情况下，即可给磨煤机补加钢球。
2　磨煤机总体结构
如上图所示，该类型磨煤机主要由：磨煤机壳体、主轴承、给煤/出粉管，驱动装置、润滑油系统等部件组成。另外还包括空心轴、衬板、大、小齿轮、空气离合器、减速机、电机、分离器等附件。
1）双进双出磨煤机的系统简图如下：

如上图所示，每台磨煤机对应4只BSOD（磨煤机一次风/粉出口挡板）和2只PSOD（磨煤机入口一次风关断挡板），在磨煤机停运或紧急跳闸时快速关闭，防止一次风/粉经过磨煤机进入炉膛，保证锅炉的安全运行。2只磨煤机密封风挡板，调节磨煤机内外差压在1700pa左右，防止磨煤机向外冒粉污染环境。1只容量风挡板，磨煤机运行时调节磨煤机进入炉膛的风/粉量大小。1只热风挡板和1只调温风挡板，用来调节控制磨煤机的出口温度在66˚C，保证磨煤机的安全稳定运行。
（2）国电聊城发电厂2×600MW机组锅炉额定出力为2027T/H，配有上海重型机器厂有限公司制造的双进双出磨煤机6台。每台磨煤机对应4只（2对）燃烧器，整台锅炉共有24只燃烧器。下面以山东聊城发电厂600MW机组双进双出磨煤机为例，进一步对照说明。
1）国电聊城发电厂2×600MW二期工程双进双出磨煤机相关参数：
磨 煤 机 本 体
型号： BBD4360型
数量： 6台
筒体直径： 4250mm
筒体转速： 16r/min
筒体长度： 6140mm

铭牌出力： 75t/h
磨煤机出口温度： 145℃
煤粉细度R200： 15%
磨 煤 机 电 机
额定功率： 1600KW
额定电流： A
额定电压： 6000V
额定转速： 992 r/min
给 煤 机
型号：
数量： 12台
型式： 电子称重皮带式
最大/最小给煤量： 82.5/7.48 t/h
磨煤机其它规范
项 目
单 位
规 范
制粉量
t/h
54.46
煤粉细度
%
85(用200个网孔、75微米筛子)
空气温度
最大入口温度
℃
160（启动时）
正常出口温度
℃
135—155
最大出口温度
℃
172（正常运行）
转速
r/min
16.77
钢球装载量
T
103.01
钢球尺寸
mm
60/50/40/25
各种钢球量比例
%
35/29/21/15
各种钢球量重量
t
36.05/29.9/21.6/15.5
电动机
电压
kV
6
功率
kW
1400
转速
r/min
992
变速箱
型号
双轴、单级减速FZG-ISH SIZE15
变比
3.778：1
输入转速
rpm
992
输出转速
rpm
261
气动离合器
型号

38VC1200DW
偶合方式

摩擦/压缩
最大空气压力
MPa
0.85
正常空气压力
MPa
0.68
粗粉分离器型式

svedala 9' 双锥型
移动式驱动装置
台
1
注：38VC1200DW是：气鼓直径38英寸、采用ventilated(通风）和constriction（压 缩）式，摩擦材料是12英寸宽。
轴承润滑系统
低压油泵
齿轮泵
正常压力：1.035 MPa
高压油泵
活塞泵
正常运行：13.78MPa
最大压力：34.45 MPa
磨煤机大齿轮润滑系统
自动喷油系统
3　双进双出磨煤机工作原理及其特点
(1)工作原理及其工作过程
双进双出磨煤机的工作原理与一般钢球磨煤机的基本相同，即利用圆筒的滚动，将钢球带到一定的高度，然后落下，通过钢球对煤的撞击以及由于钢球之间、钢球与滚筒衬板之间的研压将煤磨碎。
工作过程：磨煤机电动机经过减速机、离合器、小齿轮带动筒体旋转，原煤和一次风机出来的热风从两端的给煤箱经过空心轴进入磨煤机大罐。当筒体旋转时，钢球被护甲衬板提升到一定高度后落下，煤在筒体中钢球的撞击和挤压碾磨下，被破碎成煤粉，在此过程中热空气对原煤和煤粉进行干燥。两股方向相反的干燥气流在磨煤机中间部位对冲反向，并携带煤粉从空心轴经出粉箱进入粗粉分离器进行分离。不合格的煤粉经回粉管再送至磨煤机重新研磨，从而得到符合标准的煤粉。
(2)双进双出磨煤机的工作原理图如下：

(3)双进双出磨煤机与一般磨煤机的主要区别
1)双进双出磨煤机两端均有转动的螺旋输送器，一般磨煤机则没有。
2) 从风粉混合物的流向来看，双进双出磨煤机在正常运行时，磨煤机两端同时进煤，同时出粉，且进煤出粉在同一侧;而一般磨煤机只是从一端进煤，在另一端出粉。
3)磨煤机容量出力相同(近)时，一般磨煤机比较大，占地也大。
4)一般情况下，在出力相同(近)时，一般磨煤机电动机容量大些，单位磨煤电耗也较高。
5)双进双出磨煤机的热风、原煤分别从磨煤机的端部进入，在磨内混合;而一般磨煤机的热风、原煤是在磨煤机人口的落煤管内混合的。
6) 从送粉管的布置上看(尤其是对于大容量锅炉)，由于双进双出磨煤机从磨煤机两个端部出粉，而一般磨煤机只从一个端部出粉，前者一台磨比后者多一倍出粉口。对于配600MW机组的锅炉，按一台炉配六台磨煤机比较，双进双出磨煤机有十二个出粉口，而一般磨煤机只有六个出粉口。因此，无论是从煤粉分配上，还是从管道的阻力平衡上，双进双出磨煤机比一般磨煤机在布置上都更有利。
（4）双进双出钢球磨煤机的主要优点
1) 可靠性高，可用率高。国外运行情况表明，包括给煤机在内的双进双出磨煤机制粉的年事故率仅为1%，且磨煤机本身几乎无事故发生。
2) 维护简便，维护费用低。与中、高速磨煤机相比，双进双出磨煤机维护最简便，维护费用也最低，只需定期更换大牙轮油脂和补充钢球。
3) 出力稳定。能长期保持恒定的容量和要求的煤粉细度，基本不存在磨煤机出力下降的问题。
4) 能有效地磨制坚硬、腐蚀性强的煤。双进双出磨煤机能磨制哈氏可磨性系数小于50的煤种或高灰分 (大于40%)煤种，而这对于中、高速磨是无法适应的。
5) 储粉能力强。与中、高速磨煤机相比，双进双出磨煤机的筒体本身就像一个大的储煤罐，有较大的煤粉储备能力，大约相当于磨煤机运行10～l5min的出粉量。
6) 在较宽的负荷范围内有快速反应的能力。试验表明，双进双出磨煤机直吹式制粉系统对锅炉负荷的响应时间几乎与燃油和燃气炉一样快。双进双出磨煤机的自然滞留时间是所有磨煤机中最少的，只有10s左右。
7) 煤种适应能力强。双进双出磨煤机对煤中杂物不那么敏感，这已有国内外运行情况的证明。
8) 能保持一定的风煤比。在双进双出磨煤机中，通过磨煤机的风量与带出的煤粉量呈线性关系。当设计的风煤比一定时，如果要求磨煤机的出力增加，实际上风量也呈比例增加。
9) 低负荷时能增加煤粉细度。在低负荷运行时，由于一次风量减小，相应风速也减小，带走的只能是更细的煤粉，这对于燃用低挥发分的煤的稳燃有利。
10) 显著的灵活性。对双进双出磨煤机而言，当其低负荷运行或在启动时，既可全磨也可半磨运行，被研磨的介质既可以是一种，也可以是几种混合物料。此外，当一台给煤机事故或一端煤仓 (或落煤管)堵煤时，磨煤机能照常运行。
4　影响磨煤机工作的主要因素
影响磨煤机工作的主要因素有四种：（1）磨煤机的筒体转速；（2）磨煤机的内衬护甲；（3）钢球充满系数；（4）磨煤机的筒体通风量。
（1）磨煤机的筒体转速：钢球筒式磨煤机是通过筒体转动将钢球和原煤提升到一定的高度后在落下将煤击碎的，当转速不同时，会出现如下图所示的三种情况。
对紧贴筒壁的钢球，在不考虑钢球与筒壁的相对位移时，临界状态下钢球所受的离心力和重力相等即mg=m（u2/R）,由此可以推出筒体的临界转速为
nlj=42.3/D1/2r/min
式中D -- 磨煤机筒体的直径。
当磨煤机的工作转速远远小于临界转速时，如上图A所示，钢球和原煤不能被提升到一定的高度，磨煤的作用很小，而且煤粉也难于从钢球中分离出来，磨煤出力小。
当磨煤机的工作转速远远大于临界转速时，如上图C所示，钢球和原煤与筒体一同转动而不会落下，磨煤出力几乎为零。
当工作转速小于临界转速时，钢球和原煤被提升到一定的高度后落下，热风穿过筒体干燥并带走煤粉，磨煤出力最大，分离效果最好。因此，筒体的最佳工作转速应是筒体内钢球有最大提升高度时的转速。最佳工作转速与临界转速之比，一般前苏联选择0.74-0.8之间，而欧洲和美国选择在0.72-0.9之间。
(2)磨煤机内衬护甲形状
护甲的形状对钢球的提升高度有较大的影响，因为实际运行中钢球和筒体的转速总是不同的，其速度差值的大小主要决定于钢球和护甲之间的摩擦系数的大小，而护甲的形状对摩擦力有较大的影响。运行实践证明，随着护甲的磨损，磨煤出力会逐渐下降，磨煤电耗也逐渐增加。
（3）钢球充满系数
钢球筒式磨煤机内装在的钢球量通常用钢球容积占筒体容积的百分数来表示，并称为钢球充满系数，用下列公式表示，即
φ=G/ρv
式中 G --- 钢球的装载量，t；
V --- 磨煤机筒体的容积，m3
ρ--- 钢球的堆积密度，取为ρ=4.9t/ m3
钢球的装载量将直接影响磨煤机的磨煤出力和磨煤电耗的大磨煤出力和磨煤电耗与钢球充满系数的有如下关系，即
Bm=c1φ0.6
Pm= c2φ0.9
式中 Bm，Pm ---- 分别表示磨煤出力和磨煤所消耗的电功率；
c1，c2 ---- 试验常数。
紧贴筒壁的钢球磨煤的能力大，随着φ值的增加，内层的钢球的数量增加，而其磨煤能力却下降。因此，磨煤能力并不随着φ值成正比地增加，而是与φ0.6成正比。随着φ值的增加，钢球载荷的重心接近筒体中心，惯性矩的增加比钢球量的增加要慢些，使得电功率与φ0.9成正比。运行中钢球的装载量应符合磨煤机制造厂家的有关规定，并及时更换尺寸和材质不合格的钢球。
（4）磨煤机的筒体通风量
磨煤机中的通风量V的大小，不仅直接影响磨煤出力Bm的大小，而且影响原煤沿磨煤机筒体长度方向的分布和煤粉的细度。通风量过大时，虽然煤粉分布均匀，磨煤出力增加，但是磨煤机出口粗粉量也增加，回粉量增加，磨煤电耗增加，制粉系统的经济性下降。而磨煤通风量过小时，筒内原煤大多集中在磨煤机入口端，磨煤机出口煤粉量下降，而且多为细粉，磨煤出力降低。因此，磨煤机的通风量应选择在保证磨煤出力和煤粉细度合理的条件下。
5　结束语
当前，面对电力建设要求质量越来越高，提高电建人员的整体素质越来越显得重要，不仅要能干活，还要干好活，所以的各种设备的工作原理及影响工作的主要因素的了解，是尤其重要的一个环节。