火力发电厂制粉系统煤粉细度管理

火力发电厂制粉系统煤粉细度管理

陈波

大唐集团阳城发电有限责任公司 山西省晋城市 048102

摘要：作为火力发电厂锅炉的关键部分，制粉系统的运行情况会在很大程度上决定着整个机组是否可以安全工作。本文首先对锅炉制粉系统进行了简单的介绍，并在如何调整锅炉制粉系统煤粉细度方面做出了一些探究，希望给同行业的工作人员提供一些参考。

关键词：锅炉制粉系统；煤粉细度

前言

锅炉一般均采用煤粉燃烧，经破碎后的原煤输进磨煤机磨制煤粉，成品煤粉应保证稳定着火并燃尽，煤粉有效燃烧起决定作用的首先是煤粉的细度，即表面积乃是衡量煤粉品质的重要指标；在煤粉细度相同的情况下，均匀性忧的煤粉不仅对煤粉在炉内的燃烧（着火和燃尽）影响极大，也有利于降低飞灰可燃物，同时对抑制NOx生作用也明显。火力发电厂作为能源消耗大户，节能减排一直是火力发电厂工作人员追求的目标，提高锅炉燃烧效率，降低飞灰含碳量是其重要的途径之一。选择合理的煤粉细度能够改善锅炉燃烧，提高燃烧效率，实现节能减排。

实践经验表明，煤粉磨制得越细，着火越容易，利于燃烧完全，飞灰含碳量降低，减少二次燃烧的可能性；同时炉膛火焰中心相对降低、炉效相对升高。但是提高煤粉细度，制粉系统的电耗增加，磨煤机内磨煤部件磨损增大（特别是钢球磨），增加维护量，制粉系统经济性随之降低。因此，在实际运行中，选择使机械不完全燃烧损失和制粉系统能耗之和最小的煤粉细度，这样的煤粉细度称为经济煤粉细度。所以对火力发电厂而言，通过正确合理的手段确定经济煤粉细度对于设备的安全经济运行是非常有意义的。

1.煤粉细度

煤粉细度是煤粉的重要指标之一，它反映了煤粉颗粒群的粗细程度。我国通常用Rx表征煤粉细度。例如：煤粉细度10~12%（R90），意思是煤粉通过孔径为90微米的筛子的概率为88~90%，不通过率为10~12%。也就是说，筛子孔径不变的话，留在上面的越多，细度越大，煤粉越粗。

2.锅炉制粉系统的简介

2.1锅炉制粉系统的概述

制粉系统是火力发电厂锅炉上的重要部分，其主要是把原煤磨成粉末，并将其送进锅炉里面进行燃烧的设备以及整个装备中连接管道的组合。如果制粉系统出现异常，会增加制粉系统的工作时长，提高磨煤机和通风机的损耗，因此会影响着火力发电厂的热效率。为了保障锅炉的正常运行，工作人员必须提高制粉系统的出力。

2.2两种常见制粉系统简介

第一种是中间储仓式制粉系统，储仓式在运行的时候是将磨煤机磨好的煤粉先放在煤粉仓里面，在需要的时候再把煤粉送进锅炉炉膛里面进行燃烧。中间储仓式制粉系统可以分为两类，分别是：热风送粉系统和干燥剂送粉系统。

第二种是直吹式制粉系统，直吹式制粉系统的工作特点就是将磨煤机磨出的所有煤粉直接吹到锅炉炉膛里面进行燃烧。直吹式制粉系统可以分成负压系统以及正压系统。

3影响煤粉细度的因素

3.1燃料的燃烧特性。

一般来说，挥发分高、发热量高、活性强、活化能低的燃料一般容易燃烧，煤粉细度要求粗一些，针对于我厂锅炉燃烧的褐煤煤种特性，该煤种挥发分高、发热量低、灰分大、水分大，所选煤粉细度应在25%—40%之间，我厂设计35%煤粉细度比较适宜。

3.2燃烧方式

针对于前后墙对冲、平衡通风、固态排渣的煤粉炉而言，炉膛温度不是很高，锅炉漏风相对较大，选择的煤粉细度较粗，容易增加机械不完全燃烧损失。因此需要适当降低煤粉细度，提高燃烧率。

3.3煤粉均匀性

煤粉越均匀，煤粉越容易磨制，进入炉膛与空气接触面积越大，着火热降低，燃烧提前，火焰中心相对降低，锅炉了排烟损失降低，提高锅炉效率，因此可适当增加煤粉细度，也能保证充分燃烧，大大减少制粉系统电耗和磨损损耗。

3.2.磨煤机及分离器性能

性能好的磨煤机能够使煤粉均匀性更好，我厂采用的是中速辊式磨煤机，配置静态分离器，该型式分离器相对调整煤粉细度灵活性降低，调节精度下降，但磨制的煤粉相对于其他型式磨煤机（尤其是钢球磨煤机）更均匀，因此可适当提高煤粉细度。

4.煤粉细度对锅炉燃烧的主要影响

4.1对锅炉结焦的影响

煤粉细度越细，容易使煤粉在燃烧器喷口区域提前着火，导致燃烧器结焦，影响锅炉配风和锅炉的动力场，从而烧坏燃烧器；但煤粉过粗，燃料在锅炉内燃烧滞后，火焰中心上移，排烟温度升高，对于灰熔点较低的煤种，容易导致锅炉水冷壁及顶棚管过热器的结焦，对受热面安全产生严重威胁，因此控制适宜范围煤粉细度对锅炉燃烧调整至关重要。

4.2对煤粉管道和锅炉受热面的磨损影响

倘若燃烧的煤粉过粗，煤粉颗粒经过被输送的煤粉管道进入锅炉燃烧时，输粉管道磨损速度加快，同时由于碳粒在炉膛内燃烧时间增加，火炬拖长，未完全燃烧的碳粒在惯性作用下，被高温高速烟气携带直接冲刷各受热面，进一步加剧了受热面的磨损程度，降低管材寿命。

4.3尾部烟道二次燃烧的影响

煤粉过粗，机械不完全燃烧热损失进一步增加，未完全燃烧的碳粒沉积在水平烟道或尾部烟道受热面、脱硝催化剂或者空气预热器等设备处，增加了烟道二次燃烧的风险。

4.4对烟气NOx的影响

煤粉越细，产生的NOx越小，主要原因是挥发分析出的氮与NOx还原规律的综合效应导致。煤粉越细，炉膛燃烧率提高，温度峰值提高，挥发分析出量增加，挥发分以更加强烈的“喷射方式”由颗粒内部向外部释放，导致碳表面凹凸，空隙及尺寸也得到强化，为异相还原反应提供了良好条件，同时增加了煤粉表面参与化学反应的表面积，增大了NOx化物的接触面积，NOx的还原效果明显增强。

5.控制煤粉细度的方法

5.1磨煤机加载力大小

针对中速辊式磨煤机，加载力大小直接影响煤粉细度大小，加载力越大，煤粉细度降低，但容易导致磨煤机振动，增加了制粉系统磨损。因此严格按照给煤量调整磨煤机加载力大小是很有必要的。

5.2磨煤机出口温度

中速磨煤机一般使用冷一次风作为制粉系统出口调温风，也就是我们经常提到的干燥出力，若通入的冷一风量较大，降低了磨煤机内存煤的干度，使原煤磨制起来更困难，部分煤粉没有完全磨制到合格细度就已经被输送至炉膛燃烧，甚至可能导致制粉系统堵塞，降低制粉系统出力，故过多使用冷一次风进行调整磨煤机出口的温度，在某种程度上降低了煤粉的细度。

5.3通风量的大小

取用空气预热器出口热一次风作为携粉风，通常称为磨煤机的通风出力，通风出力越大，磨煤机入口风量越大，过多的煤粉没来得及循环磨制便被吹入的热风携带进入炉膛，降低了煤粉细度。反之，增加煤粉细度。

5.4磨煤机转速大小

一般钢球磨煤机对转速的要求较高，转速高时，磨制煤粉的速度加快，单位质量煤粉在磨煤机内磨制时间相对增加，使煤粉细度更细，但过高的转速加速了钢球的磨损和制粉电耗。中速辊式磨煤机转速恒定，无法调节，故无法通过采用此种方式进行煤粉细度的调节。

5.5磨煤机套筒的高度

设置磨煤机套筒高度越高，煤粉细度越细，反之越粗，套筒高度主要以设计燃烧煤种特性和锅炉容量大小为主要的依据，日常调节中无法进行调节。

5.6煤种特性

同一制粉系统磨制不同特性煤种的原煤时，煤粉细度不一致，其中水分大，灰分大，发热量低的煤种，单位负荷耗煤量大，煤粉磨制的相对更加困难，煤粉更粗。

6.总结

我国是世界上数一数二的煤炭生产国和煤炭消费国。近几年，我国的发电总量增长迅速，火力发电在其中占据了很大一部分，因此，煤炭在我国电力行业发展中起到了非常重要的作用。随着锅炉系统在火力发电厂中的广泛应用，制粉系统也在降低发电能耗方面起着重要作用，因此得到了越来越多电力工作者的重视。

参考文献：

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