提高出力和煤粉质量的中速磨煤机直吹式制粉系统的制作方法

本实用新型涉及一种提高出力和煤粉质量的中速磨煤机直吹式制粉系统，所属领域：火力发电厂的重要辅助系统的整体提效节能技术。

背景技术：

制粉系统是火力发电厂的重要辅助系统之一，其运行状况直接影响发电厂的安全、经济运行。中速磨煤机直吹式制粉系统具有系统简单、设备部件少、占用空间小、投资少、可靠性高、维护量小、运行电耗低等优点，成为火电厂普遍采用的制粉系统型式。

中速磨煤机直吹式制粉系统工作原理：燃煤从原煤仓经给煤机通过落煤管送至中速磨煤机磨盘中央，水平布置的磨盘以一定的转速转动，燃煤在磨盘转动离心力的作用下沿磨盘径向向外沿运动，磨辊与磨盘之间存在一定间隙，在这两组相对运动的碾磨部件间形成煤床，在压紧力作用下受挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。一次风经环形喷嘴切向进入磨内，对原煤及煤粉进行干燥，同时携带煤粉向上运动至分离器，经分离器选粉后，合格的煤粉经煤粉管道送入炉膛燃烧，不合格的煤粉经回粉锥重新回到磨盘碾磨，不易磨碎的杂物经环形喷嘴落入一次风室，被安装在转动裙罩上的刮板装置刮出磨煤机排入石子煤箱。

电力行业标准《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》明确规定：在选择磨煤机型式和制粉系统时，应根据煤的燃烧、磨损、爆炸特性、可磨性、磨煤机的制粉特性及煤粉细度的要求，结合锅炉炉膛和燃烧器结构统一考虑。实际运行情况是火电厂为降低生产成本采用掺烧劣质煤，燃煤特性偏离设计煤 种；另中速磨煤机技术引进的历史原因，存在部分结构设计不合理。火电厂中速磨煤机直吹式制粉系统(参见图1)普遍存在以下问题：

(1)制粉系统出力不足：因实际燃用煤种的燃煤特性偏离设计煤种，在锅炉额定出力时，必须投运备用磨煤机，无法满足电力行业标准《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》的中速磨煤机制粉系统需备用1台磨煤机的规定；

(2)磨煤机进出口差压大：磨煤机内部结构设计不合理，内部存在物料循环现象，导致磨煤机进出口差压大；

(3)煤粉均匀性差：制粉系统煤粉均匀性指数平均在0.8～1.0左右，影响锅炉燃烧效率，锅炉飞灰和炉渣可燃物含量高；

(4)煤粉偏差大：制粉系统的煤粉管道的煤粉偏差平均大于±15％，而《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》明确规定：对制粉系统磨煤机同层燃烧器各一次风管之间的煤粉和空气应均匀分配，其风量偏差不大于±5％，煤粉偏差不大于±10％；

(5)分离器选粉效率低：制粉系统的磨煤机普遍采用静态分离器，煤种适用性差、选粉效率低、煤粉偏差大；

(6)煤粉管道阻力大：制粉系统的煤粉管道弯头设计较多，煤粉管道煤粉分层严重，叠加煤粉偏差大等因素，导致煤粉管道阻力大、磨损严重；

(7)磨煤机低负荷运行不稳定：磨煤机液压系统设计不合理，单台磨煤机负荷低于40％时，磨煤机运行不稳定。

综上所述，火电厂中速磨煤机直吹式制粉系统普遍存在问题，必须进行结构优化和改进，最大程度提高制粉系统对煤种的适应性、制粉系统出力以及煤粉质量等性能。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种能够提高出力和煤粉质量的中速磨煤机直吹式制粉系统，它包括依次连接的原煤仓、给煤机、设有液压系统的中速磨煤机，所述中速磨煤机上部设置有动态分离器，所述动态分离器出口粉管连接煤粉管道。所述制粉系统还包括设置在磨煤机内部的磨煤机导向锥装置和磨煤机调速环装置；

所述磨煤机安装有导向锥装置为周向分布于所述磨煤机内部的若干弧板；

所述磨煤机安装有调速环装置为周向分布于所述磨煤机内部的环状结构；

所述动态分离器的出口处设有整流罩；

所述磨煤机液压系统的液压缸的有杆腔和无杆腔，均设有弹性气囊；

所述煤粉管道弯头包括直角段和导流段。

进一步，所述磨煤机导向锥装置设置在所述磨煤机的喷嘴环正上方，安装角度为38～85度。

进一步，所述磨煤机导向锥装置的高度为80mm～350mm。

进一步，所述磨煤机调速环装置位于所述磨煤机的分离器的回粉锥外壁。

进一步，所述磨煤机调速环装置的直径为900mm～2500mm。

本实用新型的技术方案的有益效果如下：

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高出力和煤粉质量的中速磨煤机直吹式制粉系统，其提高制粉系统出力、提高煤粉均匀性指数、改善磨煤机各出粉口的风量偏差和煤粉偏差、降低磨煤机单耗、降低一次风机电耗、降低磨煤机差压、降低制粉系统阻力、降低锅炉飞灰和炉渣的可燃物含量；单台磨煤机负荷可降至30％额定出力且平稳运行。

附图说明

图1为未提效改造的制粉系统工艺流程示意图；

图2为本实用新型的制粉系统工艺流程示意图；

图3为本实用新型的磨煤机导向锥装置的示意图；

图4为本实用新型的带整流罩的动态分离器的示意图；

图5为本实用新型的磨煤机液压系统的示意图；

图6为本实用新型的磨煤机调速环装置的示意图；

图7为本实用新型的煤粉管道的示意图。

其中，1是原煤仓，2是给煤机，3是磨煤机，4是分离器，5是磨煤机液压系统，6是石子煤箱，7是煤粉管道，8是锅炉炉膛，9是磨煤机导向锥装置，10是磨煤机调速环装置，11是分离器的回粉锥，12是磨煤机的喷嘴环，41是动态分离器的整流罩，42是动态分离器本体，51是磨煤机磨辊，52是液压缸，53是液压站，54是有杆腔的弹性气囊，55是无杆腔的弹性气囊，71是本实用新型优化后的煤粉管道弯头直角段，72是直角段后与其相连的导流段。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图2所示，本实用新型包括依次连接的原煤仓1、给煤机2、磨煤机3、动态分离器4、以及与动态分离器出口粉管连接的煤粉管道7，分别与所述磨煤机3连接的磨煤机液压系统5、石子煤箱6，以及设置在磨煤机3内部的磨煤机导向锥装置9和磨煤机调速环装置10。

参见图3，本实用新型在磨煤机的喷嘴环12正上方一定位置处沿四周设计了一圈导向锥9。所述磨煤机导向锥装置为周向分布于所述磨煤机的喷嘴环正上方的若干弧板，所述磨煤机导向锥装置的高度为80mm～350mm,磨煤机喷口环为倾斜布置，则所述磨煤机导向锥装置的安装角度为38～85度。原有制粉系统(图1所示)中，当一次风以一定的风速离开喷口环后强烈的旋流产生 的离心力将煤粉直接抛向磨机壳体，一方面造成大量煤粉的无序循环，引起额外的能量损耗，另一方面大量煤粉抛向磨机壳体造成了壳体的磨损(这部分磨损本来是可以避免的)，增加了系统维护的工作量和成本。导向锥为耐磨设计，导向锥的设计将煤粉气流有序导向磨盘中央，一方面将不合格煤粉有序导回磨盘中央进行再次粉磨，另一方面，合格成品离开导向锥后在离心力的作用下向磨机壳体扩散，并且在达到磨机壳体前就进入了分离器进行分级，避免了磨机壳体的不规则磨损，保障了制粉系统的安全稳定运行。

参见图4，分离器位于磨煤机的上部，主要作用是将磨煤机内部粉磨完的物料进行分选，合格产品被气力输送到锅炉炉膛进行燃烧，不合格产品被分离器分选后返回到磨煤机进一步碾磨。与静态分离器不同，动态分离器的分离原理是由转子旋转产生的离心力和气体的曳力共同作用下的分离，改变煤粉的细度仅仅通过改变转子的转速就能够实现，分离效率高，而且动态分离器内部存在强烈的涡流，高强度的涡流能够迅速地将进入到分离器的煤粉搅拌均匀，因此煤粉均匀性指数高、煤粉偏差小。但是强烈的涡流使分离器出口的含煤粉气流呈高速旋转状态，加大了下游煤粉管道的磨损和额外的阻力损失。本实用新型在动态分离器出口处设计有整流罩，将离开分离器出口的含煤粉气流由旋转流矫正为直线流，降低了煤粉管道磨损和能量损耗。本实用新型的动态分离器对制粉系统优化后，煤粉均匀性指数大于1.2，煤粉偏差小于±7％。

目前磨煤机液压系统只在液压缸的有杆腔侧设计了气囊，当设定操作压力后，由于磨辊的运动频率较高，液压缸的无杆腔和液压站之间存在频繁的液压油交换，导致压力波动较大，尤其在低负荷时，磨煤机料床的料层相对较薄，压力波动大不利于磨煤机的稳定运行。参见图5，本实用新型的正反压系统设计，在液压缸的有杆腔和无杆腔均设计有弹性气囊，液压油只在两个弹性气囊 之间交换，行走路径短，压力波动小，保证了磨煤机在低负荷时平稳运行。

参见图6，本实用新型在位于分离器回粉锥的外壁设置磨煤机调速环装置10，所述磨煤机调速环装置为分布于所述磨煤机分离器的回粉锥外壁的环状结构。所述磨煤机调速环装置的直径为900mm～2500mm。由于分离器的回粉锥在磨内的存在，磨辊部位上方和回粉锥之间横截面积的不规则变化，往往导致风速提升不均匀，即风速存在忽高忽低的现象，不能实现稳定增速的目的。这会造成煤粉悬浮和内循环增加的现象，一方面会导致磨煤机的差压增加、造成一次风输送能量损耗，另一方面悬浮物料的塌料现象会造成磨煤机不能稳定运行和排渣量大的现象，造成能量损耗和燃料浪费。采用本实用新型的调速环对磨煤机内部结构进行改造，优化磨煤机内部流场，彻底消除磨煤机内部存在的上述不合理现象，降低磨煤机差压，降低能量损耗以及提高磨煤机的运行稳定性。

磨煤机与燃烧器之间有一段相对较远的距离，对于直吹式制粉系统，合格的煤粉通过较长的煤粉管道送至燃烧器。煤粉管道通常安装有相当数量的弯头，由于煤粉颗粒直径、速度和浓度均有不同，风粉气流每次通过弯头，都会发生煤粉的分层现象，这直接增加系统的阻力、煤粉管道的磨损、一次风机的电耗以及影响燃烧器的燃烧性能。采用本实用新型对现有煤粉管道弯头的形状和几何尺寸实施优化改造(如图7)，将煤粉管道设计成包括弯头直角段71和直角后的导流段72，使煤粉管道内煤粉的分层现象得以改善，降低煤粉管道的磨损，降低煤粉管道压损，改善煤粉管道出口的煤粉分布，提高锅炉燃烧效率。

本实用新型通过对制粉系统的磨煤机内部结构、磨煤机的分离器，磨煤机液压系统和煤粉管道实施针对性的优化改造，能提高制粉系统出力、提高煤粉均匀性指数、改善磨煤机各出粉口的风量偏差和煤粉偏差、降低磨煤机单耗、 降低一次风机电耗、降低磨煤机差压、降低制粉系统阻力、降低锅炉飞灰和炉渣的可燃物含量、提高锅炉燃烧效率，单台磨煤机负荷能够降至30％额定出力且平稳运行。本实用新型着重于剖析制粉系统的内因从而彻底解决问题，提高制粉系统出力10％以上，提高煤粉均匀性指数到1.2以上，减少煤粉偏差(现有为±15％以上)到±7％以下，降低飞灰含碳量40％以上。

本实用新型在设计之前，要结合本申请人开发的中速磨直吹式制粉系统的流体数值模拟技术软件CFD，对制粉系统的磨煤机、分离器和煤粉管道内部的气、固两相流流场进行数值模拟，分析出影响制粉系统的磨煤机、分离器和煤粉管道流场的内因，计算出磨煤机导向锥、磨煤机调速环、分离器、分离器的整流罩和煤粉管道弯头等装置的详细安装位置、形状和尺寸等数据。通过这种针对性的优化改造，可取得最佳的优化提效节能结果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和优化，这些改进和优化也应视为本实用新型的保护范围。