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36选7钢球磨煤机衬板选型及应用

 

  钢球磨煤机衬板选型及应用_电力/水利_工程科技_专业资料。分析钢球磨煤机衬板波形对出力的影响, 对现行在磨煤机中使用的各型衬板分 析论证、 选型, 对新型衬板进行试验定型, 从而提高磨煤机出力降低制粉单耗, 提高磨出矸石的能力, 降低设备无效荷载, 延长设备的使用寿命, 提高了设备 的安全可靠性运行水平。取得了良好的安全和经济效益。

  钢球磨煤机衬板选型及应用 柴国平 (中电投贵州金元股份公司纳雍发电总厂) 摘 要:分析钢球磨煤机衬板波形对出力的影响,对现行在磨煤机中使用的各型衬板分 析论证、 选型, 对新型衬板进行试验定型, 从而提高磨煤机出力降低制粉单耗, 提高磨出矸石的能力,降低设备无效荷载,延长设备的使用寿命,提高了设备 的安全可靠性运行水平。取得了良好的安全和经济效益。 关键词:钢球磨煤机 出力 矸石 衬板。 1、 前言: 中电投贵州金元纳雍发电总厂总装机容量 8×300MW,其中二厂锅炉采用哈尔滨锅炉厂 股份有限公司引进 Mitsui Babcock 公司技术生产的双拱型下喷燃烧的“W”型火焰锅炉。每 台锅炉配四套正压直吹式制粉系统, 每套制粉系统配备一台沈阳重型机械集团有限责任公司 配套生产的 BBD3854 型双进双出磨煤机。设计燃料为纳雍无烟煤,投产日期为 2006 年 11 月,共 16 台 磨煤机。磨煤机衬板采用的是梯形波纹衬板。其中 1、2 机组(2005 年投运) 运行至今,由于此类衬板的带球和抛球性能较差,其波形保持能力低、失效快,在波形失效 后制粉效率会迅速降低。 加上二厂锅炉实际燃用煤种与设计煤种发生了较大的改变, 且原煤 中掺杂有大量的矸石和石块, 磨煤机很难将其磨成粉末带出磨煤机, 其大量滞留在磨煤机中, 不仅加重了设备的荷载,减少了磨煤机的有效容积,同时也大大削弱了钢球的冲击动能,减 小了磨煤机的有效出力。严重时磨煤机电机电流达到 130A 以上(设计值在 103.55A) ,对系 统出力和设备安全可靠性运行以及经济性运行造成了诸多影响。仅 2008、2009 两年磨煤机 减速机因过载断轴、轴承损坏等,检修费用就达约 500 万元,造成机组多次降负荷运行,严 重影响设备的安全运行。磨煤机制粉单位平均电耗为 36.85kWh/t(设计值为 24.59 kWh/t) , 使单位制粉电耗较设计值增加约 49%。煤粉细度长期达不到设计值,造成机组经济性降低, 发电煤耗增加。从 2009 年 1 月至 3 月的锅炉飞灰、大渣分析指标看,1 号炉飞灰含碳量平 均值为:9.43%,渣含碳量最大值为:33.04%、平均值为:19.68%。2 号炉飞灰含碳量平 均值为:7.13%,渣可燃物含量最大值为:33.62%、平均值为:21.29%,机械未完全燃烧 损失高。为提高机组的整体经济性和设备的可靠性,降低能耗。经集团公司批准,我厂相关 技术人员对磨煤机多种衬板的性能进行了详尽的分析和调研, 最终采用了双面弧梯形衬板在 纳雍发电总厂二厂 2 号炉 D 磨煤机上进行试验, 各项指标均优于梯形波纹衬板, 取得了良好 1 的安全和经济效益。 2、 设备规范及技术指标 2.1 磨煤机参数 型号:BBD3854 筒体有效内径:3750mm; 筒体有效长度:5540mm; 筒体有效容积:61.2m ; 筒体转速:17r/min; 最佳出力:38t/h,最大出力: 40.2 t/h; 最大装球量:65t; 配套电动机型号:YTM630-6G; 电动机功率:1120kw; 电动机转速:985r/min; 磨煤机减速箱型号:H2SH15; 轴功率(KW) : 1040。 2.2 煤质资料 项 目 符号 Car Har Oar Nar Sar Aar Mt Mad Vdaf Qnet,v,ar HGI DT ST FT 单位 % % % % % % % % % kJ/kg —— ℃ ℃ ℃ 设计煤种 63.14 2.36 1.36 0.86 0.62 23.66 8 1.95 8.05 23354 60 1190 1400 1500 校核煤种 58.08 2.01 1.06 0.37 0.62 27.5 10 2.25 7.1 21302 60 1120 1300 1410 3 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 收到基灰份 全水份 空干基水份 干燥无灰基挥发份 收到基低位发热量 可磨性系数 变形温度 软化温度 熔融温度 3、 钢球磨煤机衬板设计理论的选择及说明 3.1、磨煤机临界速度确定原则 球磨机整体设计时以参照磨煤机临界速度确定原则, 通过其转速指标可以反推出球磨机 2 的临界速度,根据磨煤机临界速度确定原则,制造商所标定的转速一般为临界速度的 76%左 右。临界速度的确定直接产生对衬板形状功能、抛球曲线、根据钢球磨煤机碾磨出力计算公式: BM=0.11D Ln KapKjdφ KgrKv(In 2.4 0.8 0.6 100 - 1 ) ,t/h R90 2 BM:钢球磨煤机研磨出力,t/h D、L:磨煤机筒体的内径和长度,m n:磨煤机筒体的工作转速,r/min Kap:波纹形状系数 波形波纹和梯形波纹 Kap=1.0 , 齿形波纹 Kap=1.10 Kjd:由于波纹和钢球磨损,使出力降低的修正系数 Kjd=0.9 Φ: 钢球装载系数; Kgr: 工作燃料可磨性指数, Kv: 筒内实际通风量对球磨机出力的影响系数, 波纹形状系数为 1.1 在使用初期对钢球磨煤机碾磨出力有 10%左右的强化提高出力作用。 且 在运行期间易于保持出力降低的修正系数 Kjd 3.3、 梯形波纹在实际工作过程中由于物料的磨损及结构导致在运行 5 至 12 个月后, 其抛球 曲线逐步失去应有的周向带球提升、法向抛球作用。波纹的形状失去了抛球、拌球的功能, 其碾磨介质沿着与磨机轴心平行的几乎为半圆形的离心轨迹向上升起, 然后再相互簇拥着滚 落下来,即所谓的 “潮涌”形态。筒内有效制粉磨擦副点急剧降低,特别是对较大颗粒的 原煤和矸石的冲击动能大大降低,出力产生两种主要制粉形式的动力源损失较大。 3.4、根据球球磨机的运动方向,衬板波纹的设计应分为主要抗磨损面(抛球曲线面)和辅 助抗磨损面(拌球直线面) 。根据衬扳现实运行磨损状况,对抛球曲线面的弧度及角度進行 认真的分折, 综合考虑了结构强度及主要受力磨损面的实际运行工况要求, 以及磨损介质的 可磨性,对抛球曲面重新的设计。在运行过程中降低了抛球曲线面的动、静磨擦压力。提高 曲线面的抗磨损能力。 同时将抛球曲线面和拌球直线面进行分离组合设计, 充分提高材料结 构抗磨损性能。其设计理论源于里丁吉法则及钢球磨煤机所选择的临界旋转速度确定原则。 图 1-6 所示。 3 3.4.1、 钢球运动状态时抛球曲线 所示为单个钢球跌落时曲线图: 当钢球沿 PBA 弧形轨迹 11Sω速度进行时,钢球存在两种速度: a、角速度ω; b、线速度 V; 其中:V=Rω。 2 当钢球的重量产生的径向分力 mgcosa 超过离心力 mRω 时,为钢球离开弧形轨迹开始下落, 2 1mRω -mgcos=01。 B 点由角度 a 确定。 2 即:cosa=Rω /g 抛物线的轨迹 BSP 由以下因素决定: a、抛物线始发点 B 位臵; b、起始速度ω。 根据国外戴维斯(DAVIS)和约赛尔(JOISEZ)对钢球轨迹的理论认为: a=55°时, 在磨煤机转速设定在临界转速的 68~80%时 (通常国外以临界转速的 76%为转速 指标计算) 。在此种设计条件下,钢球跌落速度最大,研磨效率最高。如图 2 所示 由上述所确认 a 为 55°时,情况而导出衬板设计的抛球曲线 在上述理论论述时,其衬板的形状为:平园弧形,图 3 示 3.4.2、抛球曲线)抛球曲线应具备: a 周向带球能力; b 在跌落重力的离心力相平前,应借助线速度 V=Rω的剩余速度将球抛出,设计较佳的抛球 点,充分利用动能。 由图 4 确定抛球曲线面起始点的设计参数如下: 以此确定衬板抛球曲线°斜线和衬板切向有关的曲线 确定抛球曲线 当钢球运动 E 点,a=55°时,钢球的线速度与重力速度出现平衡前钢球充分利用了钢球线 速度和钢球重力速度的非线性叠加后,此时钢球应被抛出。 E 点的位臵的确认由钢球在抛球曲线的行走距离 L 确认为: L1= L L1 值为 L1=1.2φ φ为钢球平均直径参数,φ=50 1 2 此种设计可带来以下优点: 1)尽量减少抛球时产生的磨损距离,降低钢球与衬板的磨损; 2)在 E 点抛球后,由于抛球时间短,造成 L-L1 段磨损较少,保持抛球曲线不易损坏,即便 在 L1 段磨损过多时,L-L1 段也能起到辅助波形保持功能,同时在运行中使波形修正参数 Kjp 易于保持,不对制粉出力产生较大的影响。 A 段弧与抛球曲线 B、C 段与抛球曲线、拌球曲线 所示 B、E 段设计的以 a=55°为准,其为抛球直线面,在于将待抛钢球予先整好;以直线斜面 BE 段加快钢球向曲线面滑落,利用小部份的钢球自重动能,增加至抛球动能中。其最终为 增加钢球制粉的动能及动力源的产生,提高设备的制粉出力。 4、 国内现有球磨机衬板波形及优缺点分析 波纹波形 正弦波形 梯形波纹 衬板简图 设计公司 前苏联 法国阿尔斯登 优点 缺点 磨损大,抛球、带球能力差, 效率低,能耗高 波形保持能力差,失效快; 效率低, 操作要求高, 对钢球 6 有较高的匹配要求; 结构设计 失误,故障多。 齿形波纹 福斯惠勒 法国阿尔斯登公司设 波形保持能力低,波峰金属 计波形的改进,提高了 损失快; 未能解决制粉效率低 衬板带球能力,局部设 的问题。 计提高了制粉效率 小波浪形 波纹 从材料的角度上考虑 波形保持能力差,出力下降 英国巴威克 衬板本体的结构强度和 快,金属损耗大 要求 法国阿尔斯登 从结构上进行了优化 对材料和结构特性要求高, 设计 出力保持时间短 综合上述波形的优缺点考虑制粉效率与能耗,制粉 出力较大。节约能耗。 梯形波纹 双面弧梯 波纹 湘能特钢 5、 纳雍发电总厂二厂 BBD3854 型磨煤机衬板改型后主要技术指标对比 项目 未改型前 改型后 衬板结构 螺栓把合式 组合自固式 波纹形式 梯形 双面弧梯 制粉出力 35.6 吨 39.5 吨 煤粉细度 (R90) 制粉电耗 35.63kWh/ 9.3% t 6% 25.1 Wh/t 88-110A 电机电流 122-130A 在出力提升的基础上,节能效果明显。 6、 衬板改型效果分析 6.1、从技术指标来看,衬板改型后磨煤机出力增大近 3 吨,煤粉细度也在设计值以内,节 能效果显著。 6.2、从实际运行情况分析,在煤质较差时(主要是原煤中混有较多矸石、毛石等) ,双面弧 梯衬板有较好的制粉出力, 对矸石等也有较强的破碎磨制能力。 而梯形衬板的制粉能力随着 矸石的积累迅速降低,电机电流会逐步升至 130A 以上,同时磨煤机料位也会上升至极限, 系统不得不停止进煤来“空载”运行磨煤机磨出矸石,不仅使制粉电耗上升,还使得组带负 荷能力下降。 6.3、磨煤机非有效荷载增加造成制粉电耗上升的同时,也使磨煤机减速箱以及磨煤机传动 大、小齿轮的工作荷载增加,并超过减速箱的许用荷载,以致减速箱上的输入轴轴承和中间 齿轴频繁断裂损坏,磨煤机传动大、小齿轮磨损超常、振动升高 1 至 2 倍、同时造温度也有 近 20℃的上升,造成传动大、小齿轮工作面出现较大的点蚀、起层脱落等缺陷。衬板改型 后,磨煤机的荷载基本在 805 kW 至 1006kW 内,磨煤机减速箱以及传动大、小齿轮的振动和 7 温度都一直保持在正常范围,至今未发现任何异常,设备的安全可靠性得到大为提高,同时 设备的检修费用也下降显著。 7、 衬板改型后节能效益核算 7.1、不考虑煤粉细度对飞灰的影响和设备过载损坏更换费用,仅从节能来核算:系统设备 运行时间按每年 6500 小时,平均电流下降 27A 计算,单台磨煤机每年可节约厂用电量约 160.5 万 kWh。按上网电价 0.3281 元/KW.h 计算,每年节约人民币:52.66 万元。 7.2、衬板改型费用按每套 49 万元计算,当年就可收回成本并盈利,双面弧梯形衬板使用年 限按 5 年计算, 每台磨煤机扣除衬板改型费用后, 5 年可节约 214.3 万元, 按二厂 16 台 BBD3854 型磨煤机计算,此项更改共计节约 3428.8 万元。 8、 总结 在提高对磨煤机出力的改造工作中,由于最佳临界转速、筒体有效容积、最佳通风量、 钢球最佳装载量等值都在设计时明确定义, 基本上没有潜力可发挥,36选7 通过在理论上对磨煤机 衬板的形状进行研究, 经过试验确定双面弧梯形衬板对磨煤机出力和经济性运行有极大的提 高。下一步将从煤粉细度对飞灰可燃物的影响入手,对制粉系统分离器、锁气器进行改造, 最终以降低煤耗,尽最大可能提高机组的经济性运行水平,全面推进节能降耗目标。 参考文献: (1)电站磨煤机及制粉系统选型导则 (2)BBD 系列双进双出球磨机衬板设计技术 作 者】 柴国平 【工作单位】 中电投贵州金元集团纳雍发电总厂 热机检修二部 【邮寄地址】 贵州省毕节地区纳雍县阳长镇 纳雍发电总厂 【邮政编码】 553303 【联系电话】 【电子邮件】 【作者简历】 热能与动力工程本科,从事热机检修工作 25 年,先后从事锅炉制粉、锅 炉本体、锅炉辅机等专业的检修技术管理工作,曾任制粉班班长、二厂筹 备处锅炉专责、安生部热机专责等职位,现任纳雍发电总厂热机检修二部 副主任。 8

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