雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)鋼球和襯板節(jié)能改造后效果分析

李彥慶，程衛(wèi)國，楊大哲

（1.國電榆次熱電有限公司，山西 晉中 030600；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)鋼球和襯板節(jié)能改造后效果分析

李彥慶1，程衛(wèi)國1，楊大哲2

（1.國電榆次熱電有限公司，山西 晉中 030600；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

通過對國電榆次熱電有限公司1號爐、2號爐A、B磨煤機(jī)鋼球、襯板節(jié)能改造方案的探討以及改造后磨煤機(jī)電流和出力的變化，深入地分析了高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板對磨煤機(jī)單耗的影響，并對改造后的節(jié)能效果進(jìn)行了分析。指出高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)，能夠更大地提高磨煤機(jī)設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，大幅度降低磨煤機(jī)單耗和廠用電率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，值得大力推廣和應(yīng)用。

磨煤機(jī)；節(jié)能；鉻錳鎢磨球；臺(tái)階形襯板

0 引言

國電榆次熱電有限公司由中國國電集團(tuán)公司和山西省晉緣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司合作建設(shè)。一期工程建設(shè)規(guī)模為660MW，安裝2×330MW直接空冷燃煤供熱機(jī)組。鍋爐型號為DG1164/17.5-Ⅱ型，由東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 164 t/h，制粉系統(tǒng)形式為雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配置3臺(tái)磨煤機(jī)。

根據(jù)國家積極加快建設(shè)節(jié)約環(huán)保型企業(yè)的要求，把各火力發(fā)電廠節(jié)能降耗、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作提到了新的戰(zhàn)略高度。節(jié)能降耗已成為各發(fā)電企業(yè)適應(yīng)新形勢、降低發(fā)電成本、提高企業(yè)競爭力的重要要求和考核手段。

磨煤機(jī)運(yùn)行每年消耗的電能在廠用電率中占據(jù)相當(dāng)大的比重，尤其是雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其耗電量占整個(gè)火力發(fā)電量的2%，占廠用電的30%。磨煤機(jī)的節(jié)能降耗必須引起高度重視。因此，做好燃煤火電廠的節(jié)能減排工作，降低磨煤機(jī)的制粉電耗是關(guān)鍵之一。

雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)的磨球、磨球配比技術(shù)和襯板都是比較傳統(tǒng)的，是20世紀(jì)80年代末從國外引進(jìn)的技術(shù)，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前我國磨煤機(jī)的應(yīng)用工況了，更不符合我國節(jié)能減排政策的需求。為了達(dá)到國家節(jié)能減排要求，在電煤可磨性不斷變差的情況下，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使用和推廣新的節(jié)能降耗新技術(shù)需求非常迫切。

1 高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板簡介

高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)是根據(jù)對煤質(zhì)破碎和研磨特性、球磨機(jī)工況、生產(chǎn)效率等多方面數(shù)據(jù)，在采用高品質(zhì)磨球——鉻錳鎢系抗磨磨球和新型臺(tái)階形襯板，并通過磨球級配技術(shù)、襯板波形設(shè)計(jì)技術(shù)，提高磨煤機(jī)內(nèi)磨球的工作效率和能力，從而在減少裝球量的情況下，提高磨煤機(jī)的制粉出力，降低磨煤機(jī)的制粉電耗。

2 高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)的主要內(nèi)容

2.1 煤質(zhì)檢測

煤質(zhì)檢測主要是檢測煤等物料的破碎和研磨特性。由紅宇新材自主研制的檢測設(shè)備檢測煤質(zhì)所需的破碎功、研磨功和易磨性，綜合了解和把握煤質(zhì)特性，指導(dǎo)磨球級配中大直徑磨球、小直徑磨球的規(guī)格和比例，然后通過分析煤質(zhì)的特性，準(zhǔn)確進(jìn)行磨球配比。作為磨球配比的重要依據(jù)，在取樣中應(yīng)準(zhǔn)確取出典型煤質(zhì)。

2.2 高效磨球

高品質(zhì)磨球的技術(shù)特點(diǎn)需要磨球的表層硬度和芯部硬度一致，且耐磨性優(yōu)良，紅宇新材擁有的鉻錳鎢抗磨鑄鐵磨球就具備上述技術(shù)特點(diǎn)；鉻錳鎢抗磨鑄鐵材料是紅宇新材具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品——獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，榮獲國家重點(diǎn)新產(chǎn)品稱號。

鉻錳鎢系抗磨鑄鐵材料擁有高合金含量，Cr+Mn+W在20%以上，通過高合金含量，保證了材料的淬透性和耐磨性，并通過錳、鎢兩種合金元素的交互作用，細(xì)化了材料組織中的碳化物晶粒，使磨球耐磨性和抗沖擊能力良好匹配，這樣確保了鑄件的表層硬度和芯部硬度一致，在磨損過程中，表層的磨損速度和芯部的磨損速度一致，保證了磨損均勻性。

使用該材料鑄造的磨球，具備以下特點(diǎn)：耐磨質(zhì)點(diǎn)數(shù)量得到保證，磨球具備高耐磨性；中心及表層金相組織和晶粒度均勻一致，使磨球的磨損均勻，失圓率大幅下降；碳化物和基體相互保護(hù)，使磨球耐磨性和抗沖擊能力匹配良好，破碎率大幅度下降；正是磨球具備上述特性，使高品質(zhì)磨球能夠減少裝球量，保持磨球在使用周期內(nèi)的使用壽命，從而提高磨煤機(jī)的研磨效率和降低磨煤機(jī)制粉電耗。從圖1可清晰地看出鉻錳鎢抗磨鑄鐵磨球與其他磨球使用6 000 h后的失圓情況對比，鉻錳鎢抗磨鑄鐵磨球使用6 000 h后仍然保持球體形狀，從而保證了研磨效果和研磨效率。而其他磨球在使用6 000 h后基本已經(jīng)失圓，從而無法進(jìn)行有效的研磨，必須進(jìn)行更換。

2.3 臺(tái)階形襯板

高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)所用的筒體襯板為臺(tái)階形波峰，其參數(shù)根據(jù)磨煤機(jī)的設(shè)備參數(shù)、煤質(zhì)特性、制粉要求等數(shù)據(jù)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，使得物料粉碎各影響因素實(shí)現(xiàn)最佳匹配，最大程度地利用球磨機(jī)筒體的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)最佳粉碎效果。該臺(tái)階形襯板主要有以下兩個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)。

圖1 鉻錳鎢抗磨鑄鐵磨球和其他普通磨球的對比圖

2.3.1 臺(tái)階形設(shè)計(jì)

臺(tái)階形襯板的波峰由3個(gè)臺(tái)階構(gòu)成，每個(gè)臺(tái)階的側(cè)面用來阻止小直徑磨球與襯板的切向相對運(yùn)動(dòng)，使小直徑磨球只與臺(tái)階的頂面產(chǎn)生短距離的摩擦；每個(gè)臺(tái)階的頂面，支撐小直徑磨球堆積到一定高度，使大部分大直徑磨球只能接觸到小直徑磨球而與波峰隔離；每個(gè)臺(tái)階的頂角，使接觸到的大直徑磨球沿頂角滾動(dòng)，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，并且大直徑磨球接觸不到臺(tái)階的側(cè)面，難以接觸到頂面。由此，臺(tái)階形波峰得到有效的保護(hù)，磨損大為減輕，解決了波峰形狀不能長期穩(wěn)定的技術(shù)難題，保證了襯板的帶球高度長期穩(wěn)定。圖2為臺(tái)階形襯板的工作原理圖。

2.3.2 可拆卸設(shè)計(jì)

可拆分式臺(tái)階形襯板包括波峰部件、底板部件、錐形沉頭螺栓幾部分，波峰和底板部件上設(shè)有錐形螺栓孔，錐形沉頭螺栓穿過波峰、底板、球磨機(jī)筒形外殼，通過螺母旋緊定位，將波峰及底板部件固定在筒形外殼上?？刹鸱质脚_(tái)階形襯板，將波峰部件和底板部件分開制作并通過螺栓組裝在一起，這樣拆裝螺栓，就可以單獨(dú)拆裝波峰部件，實(shí)現(xiàn)波峰快速更換，減少球磨機(jī)的停機(jī)時(shí)間及更換襯板的工作量。同時(shí)，單獨(dú)更換波峰減少了由于波峰失效而連帶更換襯板底板而造成的材料浪費(fèi)。圖3為臺(tái)階形襯板波峰和底板組裝示意圖。

圖2 臺(tái)階形襯板的工作原理

圖3 臺(tái)階形襯板波峰和底板組裝示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

煤質(zhì)檢測技術(shù)：自主研制了煤質(zhì)檢測設(shè)備和裝置，能夠檢測出煤質(zhì)綜合性能指標(biāo)。

合金化等關(guān)鍵技術(shù)：采用合金化等關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)了一種鉻錳鎢系抗磨鑄鐵用于制造磨球，使磨球失圓率降低、耐磨性提高，大幅度提高了球磨機(jī)的研磨效率，在顯著減少磨煤機(jī)裝球量的同時(shí)，提高了磨煤機(jī)出力。

高效磨球配比技術(shù)：依據(jù)煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)、制粉要求等，設(shè)計(jì)適應(yīng)當(dāng)前應(yīng)用工況下的磨球配比方案，在當(dāng)前工況條件下，可提高磨煤機(jī)的出力和改善制粉細(xì)度。

合金化成分設(shè)計(jì)技術(shù)：采用合金化成分設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)出了錳釩鈦系耐磨鑄鋼材料，在系統(tǒng)分析磨煤機(jī)工作過程和機(jī)理的基礎(chǔ)上，自主設(shè)計(jì)制造了可拆裝臺(tái)階形波峰結(jié)構(gòu)和帶減速筋、分級筋的底板，提高了襯板的使用壽命和制粉效率。

臺(tái)階形筒體襯板設(shè)計(jì)技術(shù)；臺(tái)階形襯板可“卡住”相應(yīng)規(guī)格的磨球，被“卡住”的磨球構(gòu)成動(dòng)態(tài)波峰，帶起其他磨球，使大量大直徑磨球與動(dòng)態(tài)波峰接觸，磨損與其接觸的“被卡住”的磨球，被“卡住”的磨球在臺(tái)階面上進(jìn)行短距離的滾動(dòng)磨損，這樣臺(tái)階被保護(hù)，延長襯板臺(tái)階的使用壽命；臺(tái)階形襯板顯著的技術(shù)特點(diǎn)是能夠大幅度增加做有效功磨球數(shù)量，增加磨球的沖擊破碎能力，從而可大幅度提升磨煤機(jī)的制粉能力，降低制粉電耗。

4 2012—2013年1號爐、2號爐A、B磨煤機(jī)節(jié)能改造后效果分析

在2012—2013年2年時(shí)間內(nèi)對1號爐、2號爐A、B磨煤機(jī)進(jìn)行了高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板的改造，改造前、后的數(shù)據(jù)對比見表1、表2。

原先使用的磨煤機(jī)鋼球?yàn)閆GCr12普通高鉻球，每年補(bǔ)加鋼球264 t，平均鋼球消耗為130 g/t，每噸鋼球的價(jià)格為8 000元，全年采購鋼球的費(fèi)用約為211.2萬元。

若采用高性能抗磨鑄鐵鋼球，A、B磨煤機(jī)初裝球60 t，調(diào)整球5 t，磨球17 000元/t，筒體襯板1套，每套73萬元，安裝費(fèi)用9萬元，單臺(tái)爐合計(jì)385萬元。2臺(tái)爐磨煤機(jī)改造費(fèi)用為770萬元。

改造后，A、B磨煤機(jī)鋼球初裝量可由目前的74 t降為60 t，可減少鋼球裝載量19%，A、B磨煤機(jī)出力預(yù)計(jì)達(dá)70 t/h（R90煤粉細(xì)度≤10%），運(yùn)行電流可由目前的144 A降為不大于115 A，單耗由23.2 kW·h/t下降到15 kW·h/t，C磨煤機(jī)出力控制在50 t/h，電流≤125 A，同時(shí)C磨運(yùn)行時(shí)間大大減少（平均每天減少10 h），磨煤機(jī)廠用電率可降到1%。單臺(tái)爐改造后預(yù)計(jì)年效益達(dá)244萬元（1kW· h按0.3元計(jì)算），2臺(tái)爐改造后預(yù)計(jì)年效益達(dá)488萬元。

另外，A、B磨煤機(jī)球耗可由目前130 g/t降到70 g/t，球耗可下降46.15%，A、B磨煤機(jī)補(bǔ)加鋼球數(shù)量可由176 t降為96 t，費(fèi)用為163.2萬元，再加上C磨煤機(jī)補(bǔ)加鋼球費(fèi)用，全年費(fèi)用為233.6萬元，略有增加。

改造后可有效治理磨煤機(jī)筒體及端面漏粉現(xiàn)象的發(fā)生，每年減少人工維護(hù)費(fèi)用和浪費(fèi)的煤粉費(fèi)用約10萬元?？偟乃銇恚瑔闻_(tái)爐改造后預(yù)計(jì)年效益達(dá)231.6萬元，2臺(tái)爐改造后預(yù)計(jì)年效益達(dá)463.2萬元，1年半可收回投資。

表1 1號爐A、B磨應(yīng)用節(jié)能技術(shù)前后對比數(shù)據(jù)

5 試驗(yàn)結(jié)論

表2 2號爐A、B磨應(yīng)用節(jié)能技術(shù)前后對比數(shù)據(jù)

高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)是根據(jù)對煤質(zhì)破碎和研磨特性、球磨機(jī)工況、生產(chǎn)效率等多方面數(shù)據(jù)，采用高品質(zhì)磨球——鉻錳鎢系抗磨磨球和新型臺(tái)階形襯板，并通過磨球級配技術(shù)、襯板波形設(shè)計(jì)技術(shù)，提高磨煤機(jī)內(nèi)磨球的工作效率和能力，從而在減少裝球量的情況下，提高磨煤機(jī)的制粉出力，降低磨煤機(jī)的制粉電耗。

高效磨球配比技術(shù)和新型臺(tái)階形襯板節(jié)能技術(shù)，能夠更大地提高磨煤機(jī)設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性，大幅度降低磨煤機(jī)單耗和廠用電率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，值得大力推廣和應(yīng)用。

Effect Analysis on the Energy-conservation M odification of Steel Ball and Lining Board of Double-inlet and Double-outlet Coal M ill

LIYanqing1，CHENGW eiguo1，YANG Dazhe2
（1.Guodian Yuci Thermal Power Co.，Ltd.，Jinzhong，Shanxi 030600，China;2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

The energy-conservationmodification schemes of tubemill and lining board of No.1 and No.2 boilers in Guodian Yuci Thermal Power Co.，Ltd.are discussed，and the currentand the outputof the coalmillaftermodification are explored.Itdeeply analyzes theeffective ratio ofgrinding ball technology and the influence of the new step-form lining board on the unitconsumption ofcoalmill，and theenergy conservation effectaftermodification isanalyzed aswell.Itpointsout that the effective ratio ofgrinding ball technology and the new step-form lining board technology could greatly improve the safety and economy of coalmillequipment，reduce the unitconsumption ofcoalmilland auxiliary power consumption rate,achieving the goalofsaving energy and reducing consumption，which isworthy ofwidely applying.

coalmill；energy conservation；chromiummanganese tungsten grinding ball；step-form liningboard

TK223.25

B

1671-0320（2015）01-0062-04

2014-11-28，

2015-01-08

李彥慶（1970），男，山西襄汾人，1992年畢業(yè)于河海大學(xué)機(jī)械學(xué)院熱能動(dòng)力專業(yè)，工程師，從事鍋爐檢修、維護(hù)的技術(shù)管理工作；

程衛(wèi)國（1970），男，山西孝義人，1991年畢業(yè)于大同電力技校、2013年在太原電力高等?？茖W(xué)校函授進(jìn)修，助理工程師，技師，從事鍋爐制粉系統(tǒng)的維護(hù)、點(diǎn)檢工作；

楊大哲（1983），男，河南南陽人，2009年畢業(yè)于山東大學(xué)熱能工程專業(yè)，碩士，工程師，從事電力信息化研究工作。