燃煤電廠磨煤制粉系統(tǒng)能量耗散機(jī)理及節(jié)能降耗對策

何亞群，謝衛(wèi)寧，王 帥，黃 勇，魏 華，王海鋒，張峰彬

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2. 中國礦業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代分析與計(jì)算中心，江蘇 徐州 221116；3. 北京電力設(shè)備總廠有限公司，北京 102488)

作為傳統(tǒng)能源的煤炭是我國能源的基礎(chǔ)，約占一次能源消費(fèi)的68%左右。以煤炭為主的能源格局決定了我國以煤電為主的基本現(xiàn)狀[1]。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2017年我國煤炭產(chǎn)量達(dá)到34.45億t，其中65%用于電廠發(fā)電；全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到178.25萬MW，同比增長7.6%，總發(fā)電量6.42萬億kWh。火電裝機(jī)容量為110.60萬MW，同比增長4.94%，占全部裝機(jī)容量的62.05%；全國累計(jì)火力發(fā)電量為4.61萬億kWh，同比增長4.6%，占比高達(dá)71.81%。 目前，我國每年需消耗原煤近25億t用于發(fā)電，超過90%的燃煤電廠采用煤粉燃燒方式。煤粉制備是燃煤電廠的必備環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)約消耗0.5%～2%的發(fā)電量，因此探索燃煤電廠在煤粉制備過程中的節(jié)能問題意義重大。

1 煤粉制備及分析

燃煤電廠普遍使用中速磨煤機(jī)進(jìn)行煤粉制備，雖然各類磨機(jī)間存在研磨介質(zhì)及磨輥受力加載方式等區(qū)別，但運(yùn)行原理相似。如圖1所示：原煤經(jīng)落煤管進(jìn)入旋轉(zhuǎn)磨盤的研磨環(huán)，三組相對運(yùn)動(dòng)的磨輥在彈簧力、液壓力或其他外力作用下，將研磨環(huán)上的原煤擠壓、碾磨成煤粉；研磨后的煤粉被旋轉(zhuǎn)磨盤甩出，由一次熱風(fēng)輸送至錐形體區(qū)域；自磨盤到錐形體入料區(qū)域，截面突然擴(kuò)大，致使風(fēng)速降低，較粗顆粒在重力作用下返回磨盤再磨，細(xì)顆粒煤粉則經(jīng)由錐形體上部導(dǎo)向擋板引流，切向進(jìn)入煤粉分離器進(jìn)一步分級；合格煤粉經(jīng)煤粉管道進(jìn)入鍋爐燃燒，粗顆粒則從分離器底部重返磨盤[2]。

中速磨煤機(jī)磨盤待磨物料組成相對復(fù)雜，包括錐形體和分離器返料以及新鮮入料，故待磨物料處于多相混合的破碎環(huán)境。為確保鍋爐燃燒效率，降低粗顆粒錯(cuò)配至合格煤粉概率，煤粉分離器分離粒度需低于合格煤粉粒度上限，部分超過分離粒度但符合燃燒細(xì)度的煤粉將返回磨盤繼續(xù)研磨[3]。

圖1 中速磨煤機(jī)運(yùn)行原理圖Fig.1 Working principle of the medium-speed vertical-spindle coal mill

我國燃煤政策規(guī)定電廠以燃用劣質(zhì)煤為主[4]。高灰煤中伴生礦物質(zhì)的可磨性差，一般需多次研磨-分級后，才能滿足鍋爐燃燒的細(xì)度要求。煤粉分離器相對較低的分級效率以及伴生礦物質(zhì)的循環(huán)研磨，最終將導(dǎo)致磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷偏大。這不僅降低磨機(jī)運(yùn)行效率，增加設(shè)備磨損和保養(yǎng)維修壓力，而且煤中伴生有害礦物質(zhì)除少量以石子煤(磨機(jī)入料的0.001%，甚至更低)形式排出外，大多數(shù)則被磨制成粉后進(jìn)入鍋爐燃燒，會降低鍋爐燃燒效率，增加污染物和粉塵排放。以黃鐵礦為例，經(jīng)過初步分選僅能部分去除，剩余的將在全部磨制成粉后進(jìn)入爐膛燃燒，不僅產(chǎn)生SO2污染大氣，還將生成附著物貼于爐膛內(nèi)壁，結(jié)成高硬鐵渣，降低燃燒效率，縮短鍋爐使用壽命。煤中伴生的其他微量或痕量元素也將在燃燒中逐步轉(zhuǎn)換為毒性氣體直排，其危害難以準(zhǔn)確評估。

由國家能源局等三部委聯(lián)合印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)的通知》中要求，到2020年，力爭使煤炭占一次能源消費(fèi)比重下降到62%以內(nèi)，電煤占煤炭消費(fèi)比重保持在60%以上。該文件頒布的目的在于提高煤炭資源利用效率，旨在通過高效利用，降低煤炭燃燒帶來的霧霾、污染性氣體排放等環(huán)境問題。

煤炭制粉與鍋爐燃燒是實(shí)現(xiàn)燃煤電廠節(jié)能減排與提效工作中需要重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)環(huán)節(jié)?？蒲泄ぷ髡咭言阱仩t燃燒效率與減排方面做了大量的工作，但煤炭研磨制粉領(lǐng)域的研究相對滯后?，F(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：燃煤電廠中速磨煤機(jī)在煤粉磨制過程中約消耗0.5%～2%的發(fā)電量，節(jié)能空間巨大，中速磨煤機(jī)工作效率直接影響電廠的發(fā)電成本和節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2017年，我國6 000 kW及以上發(fā)電機(jī)組供電煤耗已降低至309 g/kWh，但同世界先進(jìn)水平280 g/kWh仍有一定距離[5]。此外，我國不同集團(tuán)和地域電廠的技術(shù)水平發(fā)展很不均衡，小型發(fā)電機(jī)組或矸石電廠的供電煤耗會超過380 g/kWh。2017年，燃煤電廠磨制煤粉所用電量達(dá)0.09萬億kWh，需消耗4 500萬t煤炭。據(jù)此估算，如果中速磨煤機(jī)煤炭研磨效率提高20%，即可節(jié)省原煤近千萬噸，節(jié)約成本數(shù)十億元。因此，煤炭研磨制粉提效是除燃燒控制之外實(shí)現(xiàn)燃煤電廠節(jié)能減排的重要途徑和手段。

受工業(yè)型磨機(jī)高溫高壓封閉環(huán)境的限制，科研人員目前多利用具有相同工作原理的實(shí)驗(yàn)室研磨單元或者借助離散元模擬軟件開展相關(guān)研究[6-9]。工業(yè)型中速磨煤機(jī)的研究多停留在分析磨機(jī)操作參數(shù)變化對煤粉細(xì)度和產(chǎn)率的影響層面，尚缺乏對磨機(jī)磨煤動(dòng)力學(xué)及節(jié)能降耗基礎(chǔ)研究的關(guān)注。本研究團(tuán)隊(duì)與澳大利亞昆士蘭大學(xué)JK礦物研究中心及北京電力設(shè)備總廠合作，在國內(nèi)外首次進(jìn)行了工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的MPS型中速磨煤機(jī)開孔改造，完成了磨機(jī)入料、錐形體和分離器入料和返料采集工作[10]。工業(yè)磨機(jī)采樣工況條件如表1所示。結(jié)合采樣條件以及磨機(jī)內(nèi)外物料性質(zhì)，Shi和Kojovic聯(lián)合建立了包括磨機(jī)能耗預(yù)測、能量-粒度破碎模型、破碎產(chǎn)物粒度模型以及錐形體和煤粉分離器分級的子模型[11-12]。在模型校驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行了E型、MPS型和CKP型立式輥磨機(jī)研磨和分級過程預(yù)測，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)速對磨機(jī)操作具有顯著影響，并建立了各個(gè)子模型參數(shù)與一次風(fēng)速的關(guān)系[13-14]。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還根據(jù)不同類型中速磨煤機(jī)的工業(yè)采樣和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，通過能耗-破碎模型，對比分析了E型和MPS型中速磨煤機(jī)的運(yùn)行和能量效率[6,15-16]。

工業(yè)型中速磨煤機(jī)的開孔采樣獲取了磨機(jī)內(nèi)部料流信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了磨機(jī)運(yùn)行過程的模型化與能量效率的對比分析，但仍需針對中速磨煤機(jī)內(nèi)顆粒破碎過程開展基礎(chǔ)研究，以分析影響煤炭研磨制粉效率的因素，并制定相關(guān)改善策略。

表1 MPS型中速磨煤機(jī)在各采樣工況下的運(yùn)行參數(shù)[10]

2 入料煤特征

工業(yè)磨機(jī)開孔采樣試驗(yàn)結(jié)果表明：錐形體入料粒度上限高達(dá)2 mm，其R200(粒徑>200 μm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù))和R90(粒徑>90 μm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為25%和70%。雖然在錐形體的預(yù)先分級作用下部分粗顆粒重返磨盤，但分離器入料R200和R90變化不大[10]。煤粉分離器入料、返料以及煤粉產(chǎn)品的R90分別為68%、76%和13%，分離器入料和返料粒度組成相差較小。

在獲取中速磨煤機(jī)入料流量以及內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)粒度分布之后，根據(jù)質(zhì)量平衡分別計(jì)算了錐形體和煤粉分離器的入料、出料和返料的質(zhì)量流量[17]。圖2所示為采樣工況4的計(jì)算結(jié)果。

圖2 采樣工況4的磨機(jī)各節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量流量及灰分

計(jì)算結(jié)果表明：中速磨煤機(jī)磨盤待磨物料中分離器返料占比最高；當(dāng)磨機(jī)出力為24.6 t/h時(shí)，實(shí)際待磨物料質(zhì)量流高達(dá)221.3 t/h。此工況下磨機(jī)的循環(huán)倍率(分離器入料與合格煤粉質(zhì)量流量之比)為7.43；其余各工況循環(huán)倍率在8～10之間。在煤炭循環(huán)的研磨-分級過程中，伴生礦物逐漸解離并在磨機(jī)內(nèi)部累積。由圖2可以看到采樣工況4的各節(jié)點(diǎn)物料灰分，雖然合格煤粉灰分僅為34.06%，但受煤中伴生高密度礦物質(zhì)、煤粉分離器分級效率和分離粒度的綜合影響，過量煤粉的循環(huán)研磨-分級致使錐形體和分離器返料灰分較磨機(jī)入料提高20個(gè)百分點(diǎn)。

綜合上述分析，中速磨煤機(jī)內(nèi)待磨物料中粗細(xì)顆粒質(zhì)量含量差異顯著，且細(xì)粒級物料的灰分較粗顆粒高。本研究率先利用哈氏可磨儀開展粗粒煤炭和細(xì)粒煤粉的混合破碎試驗(yàn)，以考察細(xì)粒級煤粉對粗顆粒破碎特性以及能量消耗的影響。

3 破碎能量響應(yīng)

選取5種不同哈氏可磨性指數(shù)煤樣，混合破碎中粗顆粒選取各煤樣破碎后篩取的1.25～0.63 mm窄粒級物料，細(xì)顆粒為第五種煤樣的<0.074 mm粒級物料。本環(huán)節(jié)細(xì)顆粒物料加入的前提是僅占據(jù)粗顆粒間的空隙而不會對混合物體積產(chǎn)生影響。通過測定加入不同質(zhì)量細(xì)顆粒時(shí)的物料體積，最終確定加入上限為10 g。在研磨試驗(yàn)中，細(xì)粒物料的加入質(zhì)量分別為2.5、5、7.5、10 g[18]。

細(xì)顆粒加入后，粗顆粒殘余量的變化在半對數(shù)直角坐標(biāo)系中仍呈直線，故符合一級動(dòng)力學(xué)模型。計(jì)算各條件下粗顆粒的破碎速率(表2)，結(jié)果表明：在前兩組試驗(yàn)中，細(xì)顆粒加入量相對較少，粗顆粒破碎對添加煤粉的響應(yīng)較弱；當(dāng)煤粉添加量增至7.5 g和10 g時(shí)，五個(gè)煤樣的破碎速率降幅均較大。分析認(rèn)為，除細(xì)顆粒加入所引起的緩沖效應(yīng)外，與粗顆粒單獨(dú)破碎相比，粗細(xì)混合破碎中粗顆粒所分配的能量降低也是造成破碎速率減小的主要原因。

表2 不同細(xì)顆粒煤粉加入量情況下各煤樣的破碎速率

床層中添加的細(xì)顆粒除降低粗顆粒破碎速率外，還對細(xì)顆粒產(chǎn)率產(chǎn)生影響。<0.074 mm粒級的生成量隨細(xì)顆粒加入量的增加而增加。隨著破碎時(shí)間延長，試驗(yàn)物料由窄粒級煤樣演變?yōu)榱６确植驾^寬的顆粒群。物料粉碎是一個(gè)粒度逐級減小的過程，初始粒級物料逐漸碎散成各個(gè)細(xì)粒級而不能直接跳躍破碎成<0.074 mm粒級煤粉。

相比于僅由粗顆粒組成的料床，加入的細(xì)顆粒將占據(jù)顆粒與顆粒、顆粒與研磨介質(zhì)間的空隙，降低料層與研磨介質(zhì)接觸面的粗糙程度，摩擦系數(shù)也相應(yīng)減小。對固定操作參數(shù)的哈氏可磨儀而言，破碎能量僅與摩擦系數(shù)有關(guān)，因此細(xì)顆粒加入減小了摩擦系數(shù)，進(jìn)而降低輸入能量。

與料層中加入細(xì)顆粒相反，粗顆粒破碎過程中新生細(xì)顆粒的及時(shí)移除可促使輸入能量的增加。煤樣A在哈氏可磨儀研磨1 min后，將生成的<0.074 mm顆粒篩除并添加同等質(zhì)量的原始煤樣，重復(fù)兩次上述步驟直至最終的研磨時(shí)間為3 min。與單獨(dú)破碎相比，新生細(xì)顆粒去除分別使第二和第三階段的輸入能量提高129.6 W和140.4 W。粗顆粒破碎時(shí)細(xì)顆粒添加和去除對比試驗(yàn)中輸入能量的變化表明，分離細(xì)顆粒產(chǎn)品，可優(yōu)化破碎環(huán)境，增加輸入能量，提高顆粒破碎速率。

中速磨煤機(jī)待磨物料中的細(xì)顆粒主要是煤粉分離器的返料，即循環(huán)負(fù)荷，通過提高分離器分離效率，可減少返回重復(fù)研磨的物料質(zhì)量。但分離器返料的灰分較原煤高20個(gè)百分點(diǎn)，已解離礦物的密度高于煤炭，其被分級成為合格煤粉的臨界細(xì)度要低于低密度燃煤，降低分離粒度會增加分離器返料質(zhì)量。因此，對于循環(huán)負(fù)荷的控制不僅需要提高分離器分級效率，同時(shí)還要去除已解離礦物，以減少重復(fù)研磨。為研究循環(huán)負(fù)荷控制對顆粒破碎速率和能耗的影響，本研究還進(jìn)行了多組粗細(xì)顆粒質(zhì)量比不同、細(xì)粒級灰分和硫分也不同的混合破碎試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)對循環(huán)負(fù)荷控制的節(jié)能效益的評估。

4 循環(huán)負(fù)荷控制的節(jié)能效應(yīng)

為確保粗顆粒與煤粉混合后粗顆粒破碎產(chǎn)品粒度分析的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)采用了單次處理量相對較高的自制輥磨機(jī)。煤粉中0.5～0.2 、0.2～0.09、<0.09 mm粒級物料質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%、50%、30%，三種煤粉灰分分別為30%、45%、60%，硫分分別為1%、5.23%、9.09%。三種煤粉與5.6～4 mm粒級原煤混合比例分別為6∶1、8∶1、11∶1，單次破碎物料質(zhì)量為120 g，混合物破碎時(shí)間分別選取20、30、40、60、90、120 s。在分析混合破碎中粗顆粒所消耗能量及其破碎產(chǎn)物粒度組成時(shí)，忽略粗顆粒對煤粉破碎的影響，直接將煤粉單獨(dú)破碎相同時(shí)間的能量消耗和粒度分布從混合破碎中剔除，以間接獲得粗顆粒破碎能耗及產(chǎn)品粒度組成[19]。

在試驗(yàn)過程中，磨盤上的物料始終以細(xì)顆粒為主，粗顆粒碎裂后對料層粒度組成的影響較小。而在模擬循環(huán)物料控制的節(jié)能效應(yīng)中，磨輥加載力、旋轉(zhuǎn)半徑及磨輥個(gè)數(shù)均為定值，輸入能量主要受摩擦系數(shù)影響。在磨盤物料粒度組成相似的前提下，各試驗(yàn)物料與磨盤及磨輥間的摩擦系數(shù)相差較少，輸入能量亦表現(xiàn)出相似的規(guī)律。但循環(huán)負(fù)荷控制會引起破碎能量效率變化(即單位破碎能量相同時(shí)，煤粉細(xì)度t10的差異)。煤粉細(xì)度t10同單位破碎能量關(guān)系如圖3所示。對比分析表明：當(dāng)單位破碎能量為1 kWh/t時(shí)，細(xì)粗顆粒質(zhì)量比為6∶1和8∶1時(shí)的煤粉細(xì)度t10分別較質(zhì)量比為11∶1時(shí)高15個(gè)百分點(diǎn)和30個(gè)百分點(diǎn)。粗顆粒質(zhì)量含量較低時(shí)，較多的細(xì)顆粒使床層變軟，緩沖作用明顯；在床層受擠壓作用而產(chǎn)生體積收縮時(shí)，作用在粗顆粒上的破碎能量逐漸被細(xì)顆粒分散，從而導(dǎo)致其能量效率較低，并最終表現(xiàn)為粗顆粒具有較高的抵抗破碎的能力以及較低的t10值。

圖3 煤粉細(xì)度t10和單位破碎能量間的關(guān)系

煤粉細(xì)度t10所對應(yīng)的特征粒度(0.47 mm)相對較粗，而燃煤電廠合格煤粉細(xì)度的評價(jià)通常選取0.09 mm。因此，進(jìn)一步討論了<0.09 mm粒級煤粉產(chǎn)率同單位破碎能量的關(guān)系，也得到了與圖3所示相同的結(jié)論，限于篇幅此處不再贅述。雖然循環(huán)負(fù)荷控制的模擬研究與工業(yè)型中速磨煤機(jī)內(nèi)顆粒粉碎不同，但從定性分析的角度仍可說明循環(huán)物料的控制具有良好的節(jié)能效果。

5 制粉系統(tǒng)降耗對策

5.1 提高分離效率

6個(gè)采樣工況中分離器的實(shí)際分離效率曲線如圖4所示。分離效率曲線均呈扭曲的反“S”形，分離效率先隨粒度的減小而增大，至某一極大值后逐漸減小，呈現(xiàn)明顯的“魚鉤效應(yīng)”。6個(gè)工況中粒度>70 μm 物料的分離效率非常接近，而粒度<70 μm 物料的分離效率顯著不同，并且隨著粒度降低，分離效率的差距增大。因此，風(fēng)速和液壓加載力對分離效率產(chǎn)生很大影響，對細(xì)粒級影響尤為顯著。

在工況2、3、4、6中，當(dāng)風(fēng)量從5.23×104m3/h降低到4.46×104m3/h時(shí)，分離效率變化不大。但當(dāng)風(fēng)量降低到3.67×104m3/h時(shí)，細(xì)粒級分離效率明顯降低。為了保證顆粒在分離器內(nèi)的分離效果，必需提供足夠大的離心力，才可使不同粒度的顆粒有效分離。

圖4 分離器實(shí)際分離效率曲線

盡管磨輥液壓加載力不能直接影響分離器的分離效率，但工況4中<55 μm各粒度分離效率明顯比工況5高。在較大的液壓加載力作用下，煤炭會生成更細(xì)的物料，分離器入料也變細(xì)，返料減少。在新添加入料后，磨盤上物料的粒度組成變粗，加之返料對分離器入料生成速率的延緩作用，最終導(dǎo)致工況4分離器入料速率低、分離效率高。液壓加載力通過影響分離器的入料速率，間接對分離器分離效率產(chǎn)生影響[10]。

5.2 改變流場形態(tài)

圖5為靜態(tài)分離器的擋板角度由15°改變至65°時(shí)的磨機(jī)內(nèi)部壓降分布云圖，結(jié)果顯示壓降在軸向上總體呈現(xiàn)先減小后增大的分布趨勢。在磨機(jī)磨輥附近，壓降在同一水平面變化劇烈，呈現(xiàn)不均勻分布的狀態(tài)；隨著垂直高度的增加，壓降分布的均勻性得到改善。對比圖5(a)和圖5(b)，在磨機(jī)內(nèi)部不同平面上，壓降均隨擋板角度的增加而增大。風(fēng)阻的增加直接導(dǎo)致磨機(jī)一次風(fēng)機(jī)能耗增大，且隨著擋板角度增大，出口物料變粗，返料增加，循環(huán)負(fù)荷增大，進(jìn)一步導(dǎo)致磨機(jī)能耗的升高。磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致壓降不均勻分布，致使流場紊亂，容易形成大尺度漩渦，裹挾“跟隨性好”的細(xì)粒級煤粉停留在磨機(jī)內(nèi)部，增加顆粒運(yùn)動(dòng)方向的不確定性，使能量效率降低。

圖5 ZGM16型磨機(jī)壓降分布云圖Fig.5 Pressure drop distribution in the ZGM16 vertical spindle mill

5.3 減少循環(huán)負(fù)荷

煤炭經(jīng)中速磨煤機(jī)研磨-分級后，以合格煤粉的形式進(jìn)入燃煤鍋爐燃燒，僅有約0.004%的高密度高硬煤粒以石子煤的形式排出。在中速磨煤機(jī)近似“單進(jìn)單出”的工藝體系中，煤中伴生礦物解離后仍停留在磨機(jī)內(nèi)部，不僅難以分離成為合格煤粉，返回磨盤后還會減緩入料煤炭的破碎速率。石子煤質(zhì)量流量過小，因而可攜帶外排的高密度礦物質(zhì)有限。根據(jù)煤粉顆粒在磨機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，通過改進(jìn)磨機(jī)局部結(jié)構(gòu)促進(jìn)高密度物料成為石子煤外排，是降低煤粉分離器和研磨構(gòu)件壓力，減少循環(huán)負(fù)荷的一種有效手段。

煤粉在甩離磨盤后，由一次熱風(fēng)攜帶依次進(jìn)入錐形體和煤粉分離器分級，其中煤粉分離器的粗顆粒產(chǎn)品返回磨盤，成為石子煤的可能性不大。一次熱風(fēng)是由設(shè)置在磨盤下側(cè)的噴嘴環(huán)噴出，在磨輥與筒體間的空隙區(qū)域?qū)⒚悍蹘е铃F形體。一次熱風(fēng)除了負(fù)責(zé)輸送煤粉外，還需為煤粉分離器顆粒分離提供離心力，因此風(fēng)速處于相對較高的狀態(tài)，煤粉中的高密度礦物質(zhì)難以落到研磨環(huán)下方的傳動(dòng)盤被收集為石子煤。為此，可通過改變噴嘴環(huán)出口風(fēng)速、氣流流態(tài)或噴射角度，強(qiáng)化一次熱風(fēng)對煤粉的“初篩”作用，使部分高密度礦物質(zhì)落入傳動(dòng)盤成為石子煤。高密度礦物質(zhì)分級成為合格煤粉的臨界細(xì)度要低于低密度煤粉，高密度礦物去除后可改善進(jìn)入分離器的煤粉性質(zhì)，緩解分級壓力，因此適當(dāng)?shù)靥岣叻旨壛６?，可以減少符合合格煤粉細(xì)度卻被返回重磨的循環(huán)負(fù)荷質(zhì)量。

6 結(jié)論

研究以工業(yè)MPS型中速磨煤機(jī)開孔采樣試驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合一系列相關(guān)試驗(yàn)?zāi)M研究，揭示了磨機(jī)內(nèi)待磨物料性質(zhì)及其對粗顆粒破碎行為和能耗的影響，提出了循環(huán)負(fù)荷控制方法，并進(jìn)行了模擬試驗(yàn)驗(yàn)證。得出的主要結(jié)論如下：

(1)中速磨煤機(jī)待磨物料中分離器返料(即循環(huán)負(fù)荷)占比近90%；受重復(fù)研磨中已解離礦物的密度較高及分離器分級效率制約，循環(huán)負(fù)荷的灰分比原煤高20個(gè)百分點(diǎn)。

(2)粗細(xì)顆粒的混合破碎試驗(yàn)研究表明：加入到粗顆粒床層中的細(xì)煤粉占據(jù)粗顆粒與研磨介質(zhì)以及粗顆粒之間的空隙，降低了料層與研磨介質(zhì)接觸面的粗糙度，導(dǎo)致床層摩擦系數(shù)減小，引起輸入能量降低，粗顆粒破碎速率減緩以及<0.074 mm煤粉生成量減少。

(3)基于細(xì)顆粒對破碎過程的影響，提出可通過提高分離器分級效率和去除循環(huán)負(fù)荷中礦物質(zhì)的方法來降低待磨物料中循環(huán)負(fù)荷的占比及其灰分。驗(yàn)證試驗(yàn)顯示：循環(huán)負(fù)荷與灰分的降低增加了粗顆粒的單位破碎能量，并增加了煤粉細(xì)度和破碎能量效率。

(4)結(jié)合工業(yè)采樣和數(shù)值模擬，提出了實(shí)現(xiàn)燃煤電廠節(jié)能降耗的對策：通過綜合調(diào)節(jié)風(fēng)速和液壓加載力，提高分離器分級效率，減少細(xì)顆粒返回再磨，降低循環(huán)負(fù)荷；保證磨機(jī)內(nèi)流場的均勻性，減少旋渦產(chǎn)生；改變噴嘴環(huán)出口風(fēng)速、氣流流態(tài)或噴射角度，增加石子煤排放量，降低煤粉中高密度礦物含量，減少循環(huán)負(fù)荷。

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