FMH型风扇磨煤机磨制污泥的选型研究

张明昌

摘  要：该文以某污泥耦合发电项目改造工程为基础，选用风扇磨直吹式污泥干燥、掺烧一体化技术，该技术特点是污泥直接送入风扇磨直吹式系统进行干燥、粉碎，干燥粉碎后的污泥以合格的粒度直接输送至电站锅炉内燃烧发电。提高污泥的热能利用效率，节约投资成本，能很好地解决城市污泥问题，对环境保护具有重要意义。

该文中对污泥的成分进行分析后，确定制粉系统的选型原则，对风扇磨煤机的型号、热平衡进行了详细计算，确定选用FMH型风扇磨煤机磨制污泥，并详细介绍了风扇磨的运行原理。

关键词：污泥;制粉系统选型原则;选型计算;热平衡计算

中图分类号：TK22          文献标志码：A

随着污水排放标准的日趋严格，污水处理厂的提标升级及污水处理技术的不断深化，作为污水处理的副产物——污泥。由于污泥含水率高、体积庞大、容易腐化发臭而导致其难处理。我国环保部出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南》及《污水处理厂污泥处理处置最佳可行技术导则》中明确把污泥焚烧或者掺烧作为我国污泥处理处置最佳的可行技术之一。

国家鼓励采用干燥焚烧的联用的方式，提高污泥的热能利用效率。污泥掺烧可以充分利用已有垃圾焚烧厂、燃煤电厂及水泥厂等焚烧设备，可以节约投资成本，同时具有减量化、无害化、资源化、回收能源及消量大等优点。

该文选用FMH型风扇磨煤机对污泥进行干燥、碾磨粉碎后直吹入燃煤电厂的炉膛中与原煤一起燃烧发电，充分利用污泥的热效率，解决污泥的处理问题。

1 工程概况及污泥资料

该工程是在现有的燃煤电站的基础上，进行优化改造，增加干燥、碾磨污泥系统，将粉碎干燥后的污泥直接输送至锅炉内，与原煤一起在炉膛中进行混合燃烧。

1.1 某电厂现有煤质资料

电厂现已运行的燃用的实际煤质成分析见表1，在热平衡计算中需要考虑燃用煤质成分对燃烧的影响。

1.2 掺烧污泥成分分析表

需要干燥、碾磨后掺烧的污泥为骏马和南城2个地方的污泥，其相应成分见表2。

1.3 电厂提供的烟气成分

电厂提供实际运行的燃煤的烟气成分分析见表3，磨煤机的干燥烟气将按照燃煤烟气成分进行计算。

2 分析污泥的成分，确定污泥制粉系统选型原则

由于是燃煤电厂污泥耦合发电改造项目，原系统中已经对原煤进行粉碎直接吹入炉膛燃烧发电，无需对燃煤系统进行选择。该系统中只需要对污泥的成分进行分析，单独增加一套合适的制粉系统，将污泥干燥、粉碎后输送至炉膛中燃烧即可。根据成分分析，此系统需要具备如下功能。1）污泥全水分较高，需要较高的干燥热风将污泥进行干燥，制粉系统需具备较强的干燥能力。2）污泥干燥无灰基挥发分高达81.60%，属于易燃易爆，制粉系统需要具备良好的防爆能力。3）从长期运行考虑，污泥水分会存在较大的变化，选择的磨煤机应该能适应各种水分要求。可以调整干燥剂的混合成分和温度。4）制粉系统自身必须能具备干燥、粉碎、输送等能力。5）制粉系统出口温度需要保证较高的温度，保证被破碎干燥后的污泥在炉膛里能够充分燃烧。

FMH型风扇磨煤机是专门磨制高水分燃料的设备，具有很强的干燥能力;干燥烟气属于乏气，含氧量低，防爆性好;采用高温炉烟烟气进行干燥，温度的可调性好，可满足燃料各种水分变化的需求;设备本身具备干燥、粉碎、输送功能为一体;设备出口温度可高达180 ℃，能很好地保证燃料在炉膛内能充分燃烧。因此，选用FMH风扇磨煤机直吹系统是本工程中磨制污泥的最佳选择。

3 风扇磨煤机运行原理与选型计算

3.1 FMH型风扇磨煤机运行原理

FMH型风扇磨煤机是中国电建集团长春发电设备有限公司自主研发、设计，磨制高水分褐煤、污泥及生物质等燃料的磨煤机技术。

磨煤机主要由插板伸缩节、大门、打击轮、机壳、分离器、轴承箱和主电机组成。主要結构类似于风机，转速一般在400 r/min～1 500 r/min，属于高速磨煤机。

FMH型风扇磨煤机在运行中，通过主电机带动打击轮进行高速旋转。打击轮上装了8～12组打击板，高速旋转的打击板对燃料进行撞击粉碎。燃料的粉碎和干燥在磨内同时进行，粉碎过程中既受机械力作用，又受热力作用。打击板对燃料的撞击、燃料与打击板表面的摩擦、运动燃料与机壳上护钩的撞击以及燃料之间的撞击均属机械作用;热力作用表现在磨煤机内，磨煤机内燃料是被大量、高速旋转的高温介质所干燥的。干燥的结果使燃料表面塑性降低，易于破碎，甚至在干燥过程中就有部分燃料自行碎裂。随着撞击破碎和爆裂，燃料表面积增大，使干燥过程进一步深化，更有利于破碎，与其他磨煤机相比，燃料在风扇磨内大部分处于悬浮状态，在干燥过程中十分强烈，因此它最适合于磨制高水分褐煤、污泥及部分生物燃料等。被粉碎后的燃料在高速旋转的打击板形成的提升压力的作用下，被输送至可调节型惯性分离器中，通过分离器可以将燃料的细度调整到满足燃烧的合适范围。细度合格后的风、粉混合物直接被输送至炉膛中进行充分燃烧。分离器中不合格的燃料会通过回粉管道重新进入打击轮中进行再次撞击粉碎，直至燃料细度合格。在整个运行过程中，风扇磨煤机采用撞击粉碎、独特干燥方式和自我输送能力，能够很好解决污泥的黏性和高水分问题，具有其他类型磨煤机所不具备的功能特点。

FMH型风扇磨煤机根据燃料水分的不同，可采用热风、高温炉烟、低温炉烟3种不同的烟气按不同的比例混合后作为干燥剂，具有良好的可调性和防爆性。高温炉烟抽自炉膛上部，低温炉烟取自干式除尘器之后。因此，FMH型风扇磨煤机本身具备干燥、粉碎、输送功能为一体，无须单独配置风机，系统结构简单、制造方便、运行电耗低，具有良好的防爆性。

3.2 工程要求

工程要求每台锅炉配一台风扇磨煤机，掺烧的污泥量为11.5 t/h，提升壓头大于1 700 Pa，见表4。

选型计算结果，选用FMH 275.480 （打击轮直径为2 750 mm，打击板有效打击宽度为480 mm，电机功率400 kW）型风扇磨煤机的碾磨出力满足11.5 t/h要求。提升压头为1 769 Pa，大于1 700 Pa，能够将干燥粉碎后的污泥输送至炉膛燃烧，完全满足要求。

3.3 热平衡的计算

磨煤机的热平衡计算是根据的能量平衡的原理，需考虑燃煤的烟气分析，进行热平衡计算。

磨煤机出力为11.5 t/h，采用高温炉烟380 ℃和120 ℃低温炉烟二介质进行干燥，热平衡计算后参数如下。通风量46.79 t/h，提升压头为1 769 Pa;锅炉一次风率39.88%;磨入口一次风温329 ℃;终端氧含量为6.968%，满足规程防爆要求。因此，FMH275.480型风扇磨煤机完全满足锅炉污泥与煤粉混合燃烧要求。

4 结论

首先，按上述原则进行选型和设计，FMH275.480型风扇磨煤机完全能满足燃用污泥的要求。

其次，风扇磨煤机采用高温炉烟及低温烟气二介质混合干燥，具有很好的防爆性能。

再次，风扇磨煤机的提升压头满足输送至炉膛的要求。

最后，选用FMH型风扇磨煤机系统简单，节约投资成本，热利用率高，能够很好地解决城市污泥问题，对促进环境保护具有重要意义。

参考文献

[1]国家能源局.火力发电厂制粉系统设计计算技术规定：DL/T 5145—2012[S].北京：中国电力出版社，2012.

[2]国家能源局. 电站磨煤机及制粉系统选型导则：DL/T 466—2017[S].北京：中国电力出版社，2018.

[3] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.电站磨煤机及制粉系统性能试验：DL/T 467—2004[S]. 北京：中国电力出版社，2004.

[4]张安国，梁辉 .电站锅炉煤粉制备与计算[M].北京：中国电力出版社，2010.

[5]张经武，李卫东，许传凯.电站煤粉锅炉燃烧设备选型[M].北京：中国电力出版社，2017.