提高煤化工磨煤机出口温度的试验研究

刘 智

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

引 言

煤制甲醇工艺的第一步是将煤和石灰石等加入磨煤机，通过压碎、击碎和研碎三种方式将煤块磨成煤粉。据相关研究表明，磨煤机出口温度反映了磨煤机出口热风和煤粉的混合温度，合理提高磨煤机出口温度，可以降低锅炉的排烟温度，并保证制粉系统运行的安全性和经济性[1]。为此，本文对此进行试验研究。

1 MPS型磨煤机原理和运行参数

1.1 运行原理

MPS型磨煤机是由德国Babcock公司设计制造的一种辊盘式中速磨煤机。其中，MPS指muhle(磨煤机)、Pendeln(摆动式磨辊)和Schussel(磨盘)首字母。近年来，MPS磨煤机在煤化工行业制粉系统中也逐渐得到应用。MPS型中速磨煤机是具有3个固定磨辊的外加力型辊盘式磨机，其结构如图1所示。

三个辊子在一个旋转磨盘上作滚压运行，需粉磨的物料从磨机的中心落煤管落到磨盘上。旋转磨盘借助于离心力将物料运至碾磨辊道上，通过磨辊进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘辊道上，磨辊施加的碾磨力由液压缸产生。通过静定的三点系统碾磨力均匀作用至三个磨辊上，磨盘、磨辊的压力通过底板、拉杆和液压缸传至基础。物料的碾磨和干燥同时进行。热气通过喷嘴环均匀进入磨盘周围，将经碾磨的物料烘干并输入至磨机上部的分离器。在分离器中，粗细物料分开，细粉排出磨机，粗粉重新返回磨盘碾磨。难以破碎的杂物并不能被热气流吹走，它们通过喷嘴环落入磨机下部的热空气室中，经刮板至废料箱中排除。清除废料的过程在磨机运行期间也能进行。

图1 MPS中速磨煤机结构示意图

MPS型中速磨煤机的配置模型如第179页图2所示。其中，磨盘区指与磨辊相接处的整个磨盘上表面区域；磨煤机外壁指磨煤机机体的外壁部分；分离器用于对煤粉进行二次分离；研磨区指磨盘上与磨辊相接处的上表面区域；初步分离区指位于3个磨辊上方对煤粉进行初步分离的区域。

1.2 基本参数

MPS磨煤机一般采用YMPS型鼠笼式三相异步电动机驱动。减速机将电动机提供的动力传至磨盘，并将转速调至磨机工作转速，同时承担了碾磨压力和多向负荷。维修磨机时，在电动机的尾部可连接盘车装置。

图2 MPS中速磨煤机配置模型

某煤制甲醇项目采用MPS285型中速磨煤机，磨煤机技术数据如表1所示[2]。

表1 MPS285型中速磨煤机技术数据

2 磨煤机出口温度标准及试验背景

2.1 磨煤机出口温度标准

提高磨煤机出口温度，可提高锅炉运行效率。在磨煤机本身允许的范围内，磨煤机出口温度越高越好。然而，为了保证制粉系统的安全性，许多中速磨煤机出口温度限值普遍较为保守。而对于标准而言，为保障煤粉得到正常输送，出口温度须高于露点温度。因此，提高中速磨煤机进、出口气流温度，仍具有很大潜力。

2.2 试验背景

现有的磨煤机出口温度被限制，一般不超过80 ℃。为达到磨煤机要求出口温度，增加通入磨煤机入口的冷风量，使得热风利用率降低，导致锅炉的排烟热度上升，影响锅炉运行的经济性。根据标准，磨煤机出口温度参考值取决于防爆条件即设备允许温度。同时，为保障制粉系统的安全性，磨煤机实际进口温度值取为90 ℃，进而探讨试验结果。

3 提高磨煤机出口温度的试验结果

3.1 磨煤机出口CO析出情况

当磨煤机出口温度达到90 ℃时，由运行试验结果可知，8个磨煤机出口一次风管道CO浓度含量远低于CO的爆炸极限的下限。由此可知，提高出口温度，从防爆的角度来说是安全的。

3.2 排烟温度的变化

将8台磨煤机出口温度提高到90 ℃时，1号及3号空气预热器出口烟气温度有所下降，排烟热损失降低约0.1%。

3.3 炉膛温度场的变化

在磨煤机出口温度为80 ℃和90 ℃时，分别测试了不同炉膛高度前墙、后墙、左墙、右墙的温度场，结果如表2所示。

由表2可知，在磨煤机出口温度从80 ℃上升为90 ℃时，从炉内温度场判断，炉内火焰中心略微降低，炉膛出口温度降低，使得锅炉热效率提高，机组供电煤耗降低。

3.4 NOx排放量的变化

由试验检测结果可知，在磨煤机出口温度从80 ℃上升为90 ℃时，虽然热力型NOx排放量增加，但未影响脱硝系统正常运行。

3.5 煤耗的变化

在磨煤机出口温度从80 ℃上升为90 ℃时，不仅排烟温度降低了2.61 ℃，灰渣含碳量也有所降低，同时供电煤耗约下降0.441 g/(kW·h)。

3.6 结焦情况

在磨煤机出口温度从80 ℃上升为90 ℃时，从吹灰后排渣量及渣样来看，没有明显结焦现象，故此方法不增加结焦情况的发生率。

3.7 灰渣含碳量的变化

本研究进行了灰渣含碳量测试试验，结果如第180页表3所示。

由表3可知，磨煤机出口温度提高为90 ℃时，飞灰及灰渣含碳量有所降低。原因可能是提高磨煤机出口温度后，煤粉着火使得所需的着火热减少，并延长了煤粉在炉膛中的停留时间，因此降低了飞灰含碳量。

表3 飞灰及灰渣含碳量测试结果(80 ℃和90 ℃)

4 结论

根据提高磨煤机出口温度的试验，可得如下结论：1) 将磨煤机出口温度提高，虽然磨煤机出口CO有少量析出，不影响磨煤机安全运行；2) 烟气和空气的换热量增加，排烟热损失有所降低；3) 炉膛温度场没有发生较明显变化，炉内火焰中心略微降低；4) 虽然热力型NOx排放量增加，但未影响脱硝系统正常运行；5) 锅炉热效率提高，供电煤耗下降，达到了节能降耗的目的；6) 没有明显结焦现象，即此方法不增加结焦情况的发生率；7) 飞灰及灰渣含碳量有所降低，锅炉运行效率得到提升。