一种磨煤机出口co浓度安全值的计算方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及磨煤机技术领域，特别是涉及中速磨煤机出口 C0浓度的计算方法。属 于锅炉辅机安全运行技术领域。
【背景技术】
[0002] 现代锅炉大都采用直吹式制粉系统。配备的中速磨煤机，作为制粉系统的最重要 的设备，为煤提供研磨、干燥的场合。在磨煤机内，原煤被研磨成较细的煤粉后，与高温一次 风混合并完成干燥，随后风粉混合物通过位于磨煤机上部的分离器，较粗的煤粉颗粒被分 离出来，落回磨煤机从新研磨，较低的煤颗粒随着一次风流出磨煤机，送入燃炉膛燃烧。中 速磨煤机的工作原理见图1所示。
[0003] 磨煤机内的风粉混合物具有爆炸性。一次风为高温空气，具有充足的氧量，而煤粉 具有可燃性，且煤粉颗粒足够细小，所以风粉混合物中颗粒与氧气的接触面积足够大。因 此，只要有点火源存在，就可能发生燃烧甚至爆炸。一旦制粉系统发生着火爆炸，则有可能 导致锅炉灭火、设备损坏、人身伤亡等严重事故，严重影响安全生产。
[0004] 防止制粉系统发生着火爆炸的关键，在于消除点火源。对于常规的烟煤，其着火温 度一般在500 °C以上。而磨煤机入口的高温一次风温度几乎不超过300°C，风粉混合后的温 度几乎不超过100 °c，都远远小于煤的着火温度。也就是说，制粉系统正常运行情况下，不存 在点火源。
[0005] 但是制粉系统在一些非正常工况下，就可能出现温度超过着火温度，从而形成点 火源，引起爆炸。比如在磨煤机的启动过程、跳闸后恢复过程、运行中减负荷过程中，因风量 显示不准确或者风量调节不及时的原因，导致磨煤机入口一次风量不足，无法保证一次风 在磨内部的高速流动，无法使堆积煤粉热量随一次风及时排出。
[0006] 但是当一次风量不足、排渣不及时、煤粉湿度较大、磨煤机停运吹扫不干净引起煤 粉沉积时，容易在磨煤机入口风道、石子煤腔室、出口管道膨胀节等位置发生长期积粉或积 煤。随着煤粉开始氧化，放出热量促使温度升高，又加快氧化、放热、升温，经一定时间后就 能达到自燃温度并发生自燃，有可能出现爆炸事故。
[0007] 长期以来，现有技术中主要通过限制磨煤机出口温度的方式，来实现制粉系统的 安全运行。但是研究表明，该方式存在很大的缺陷。主要的原因为:①点火源往往是由于局 部的积粉缓慢氧化导致局部温度升高并超过着火温度实现的。②局部小区域的温度大幅升 高并不容易被磨煤机的温度测点捕获到，也就是说，磨煤机的温度测点只能反映出磨煤机 内平均的温度及其变化趋势，而不能灵敏的反映出局部区域的温度变化哪怕是大幅度的温 度变化。③由于限制磨煤机出口温度的方式并不理想，所以一般采用非常保守的温度限制， 导致磨煤机入口的一次风需要混合大量冷风，从而降低了空预器的效率。
[0008] 由于限制磨煤机出口温度的方式存在一些缺陷，所以近年来逐渐开始采用通过监 测磨煤机出口 C0浓度的方式来控制制粉系统的安全运行;通过对煤的气氛析出实验研究表 明，在150_170°C左右，煤就开始有⑶析出。且随着温度的升高，其C0析出量呈指数式增长。 当堆积的煤粉由于缓慢氧化温度逐渐升高时，其析出的CO量会随着其温度升高指数式大幅 增长，即使是很小的堆积煤粉，其析出也会导致磨煤机出口 C0浓度的显著变化，从而在危险 发生前起到预警的作用，为运行人员调整运行方式，阻止危险的发生提供足够的时间。该方 式可以克服限制磨煤机出口温度方式的缺陷。
[0009] 另一方面，由于低浓度C0的测量技术的发展，使得这一方式成为可能。所以近年来 越来越多的电厂，尤其是燃用高挥发分低着火点煤质的电厂，在磨煤机出口配备了在线C0 浓度测量系统。
[0010] 要采用监测磨煤机出口 C0浓度的方式来控制制粉系统的安全运行，首先要给出C0 浓度的安全值。目前电厂一般将C0浓度安全值设定为150ppm或者200ppm等数值，但是该数 值没有任何理论依据，并且没有考虑到制粉系统工况的变化对安全值的影响。目前还没有 磨煤机出口C0浓度理论安全值的计算方法。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的即为给出一种磨煤机出口C0浓度理论安全值的计算方法。填补这一 技术空白，为实现磨煤机以及制粉系统的安全运行提供理论支撑。
[0012] 本发明的技术方案如下：
[0013] -种磨煤机出口 C0浓度安全值的计算方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
[0014] 1)通过煤质的C0析出特性实验，得到煤质的C0析出速率u与温度T的拟合函数U (T)，该函数具有如下形式：
[0015] U( T ) =α〇+αι Τ +α2 Τ 2+α3 Τ 3 ；
[0016] 其中，^、^、必出为常数；
[0017] 2)用风粉混合前的参数，包括风温Th、煤温Τ。、风量Q和粉量Μ，结合空气比热Cph和 干煤比热C P。两个物性常数，计算得到风粉混合平衡后的最终温度To;
[0018]
[0019]其中，
[0020] Q-磨煤机风量，t/h;
[0021] Μ-磨煤机内的回粉粉量M=(N_l)G，t/h;
[0022] G-磨煤机煤量，t/h;
[0023] N-磨煤机的循环倍率，即煤的平均研磨次数；
[0024] Th-磨煤机入口一次风温度，°C ;
[0025] Tc-磨煤机回粉温度，°C;
[0026] CPh-空气比热，J/(kg.°C);
[0027] Cpc 一干煤比热，j/(kg.°C);
[0028] To-风粉混合平衡后的最终温度，°C ;
[0029] 3)将步骤2)得到的To带入函数U⑴中，得到该煤质的C0析出速率u = U(To);
[0030] 4)结合煤质的C0析出速率u、煤粉在磨煤机内停留时间to、风煤比K以及磨煤机的 循环倍率N，计算得到磨煤机出口的C0浓度值c;
[0031]
[0032] 其中，
[0033] to-煤粉颗粒在磨煤机中的停留时间，s;
[0034] K-风煤比，K = Q/G;
[0035] pq-空气密度，kg/m3
[0036] c-⑶浓度值，ppm。
[0037] 上述技术方案中所述的C0析出特性实验，采用煤的红外一热重联用实验。
[0038]本发明给出一种磨煤机出口⑶浓度理论安全值的计算方法，填补这一技术空白， 得到了 C0浓度控制的安全值控制的基准。并且通过实验，验证了该计算方法具有较好的准 确性，能够根据磨煤机实际工况，得到相应的计算值。为磨煤机以及制粉系统的安全运行提 供理论支撑。
【附图说明】
[0039]图1为本发明的计算步骤示意图。
[0040]图2为磨煤机风粉混合原理示意图。
[0041]图3为实验数据拟合后的U(T)函数曲