内蒙古正蓝电厂工程
可 行 性 研 究 设 计
第四卷 热机部分
燃用褐煤 锅炉、磨煤机选型及制粉系统方
案论证专题报告
北京国电华北电力工程有限公司
内蒙古电力勘测设计院
2002年4月 北京
10-F136K-J01-06
总工程师：
设计总工程师：
专业工程师：高学义主任工程师：赵志刚编写：谈琪英
目录
1.前言 (1)
2．煤源及煤质分析 (1)
2.1煤源 (1)
2.2煤质分析及灰成份分析 (1)
2.3煤的结渣特性、沾污特性分析 (3)
2.3.1 煤的结渣特性判别 (3)
2.3.2 煤的沾污特性判别 (4)
2.3.3 煤的结渣、沾污特性判别总结论 (5)
2.4煤的磨损、可磨特性等分析 (5)
3．锅炉、磨煤机选型及制粉系统方案论证 (6)
3.1中速磨和风扇磨两种方案的技术性分析 (8)
3.1.1关于褐煤型锅炉的选型 (8)
3.1.2关于中速磨及风扇磨 (13)
3.1.3两种方案技术上的利弊分析 (15)
3.1.4高海拔地区对燃用高水分褐煤锅炉及辅助系统和设备的影响及对策 (19)
3.2中速磨和风扇磨两种方案的经济性分析 (20)
3.2.1 中速磨直吹式制粉系统及辅助设备配置 (21)
3.2.2 风扇磨直吹式制粉系统及辅助设备 (22)
3.2.3 锅炉炉前及煤仓间布置 (22)
3.2.4制粉系统方案主要设备、部件及相关设备对比 (24)
3.2.5制粉系统方案主要设备及相关设备电机功率对比 (25)
3.2.6主厂房（锅炉、煤仓间部分）布置对比 (25)
3.2.7制粉系统方案主要设备和相关设备、管道及土建初投资对比 (26)
3.2.8制粉系统方案年运行费用对比： (27)
3.2.9制粉系统方案检修条件及年检修费用对比： (28)
3.2.10制粉系统方案经济性对比： (29)
4 方案论证结论意见及设计对策 (29)
4.1中速磨和风扇磨两种方案制粉系统的综合评述 (29)
4.1.1中速磨煤机方案特点 (29)
4.1.2风扇磨煤机方案特点 (30)
4.2结论意见 (30)
4.3针对推荐方案采取的设计对策 (31)
4.3.1针对设计煤种特点中速磨煤机制粉系统采取的设计对策 (31)
4.3.2为防止制粉系统煤粉自燃及爆炸的影响采取的设计对策 (32)
5 针对煤种特性对锅炉及附属系统的技术要求及建议 (33)
6 附图 (34)
1.前言
正蓝电厂位于内蒙古自治区锡林郭勒盟境内。一期工程拟建设2×600MW国产亚临界空冷燃煤发电机组，规划容量为4×600MW机组。
正蓝电厂设计煤种、校核煤种为褐煤，由锡林郭勒盟胜利煤田矿供给。
煤的燃烧特性，包括燃煤着火、燃尽特性及在炉内的结渣趋势和对受热面的沾污程度等是锅炉炉膛选型的重要因素，而煤质物理特性及其变化范围，包括水分、灰分、挥发分、发热量、可磨性指数、磨损指数等是制粉系统及磨煤机选型的重要因素。制粉系统和磨煤机的选型设计，与锅炉炉膛结构、燃烧方式、燃烧器结构的设计密切相关，两者互为依据条件和保证条件。
目前，国内燃用褐煤单机容量在300MW及以上的电厂有双辽电厂（4×300MW机组）、伊敏电厂（2×500MW机组）、元宝山电厂（1×300MW机组、2×600MW机组）等。其中，双辽电厂为国产机组配国产风扇磨直吹式制粉系统；伊敏电厂、元宝山电厂1、2号机为进口机组配进口风扇磨直吹式制粉系统；元宝山电厂3号机为国产机组配中速磨冷一次风机直吹式制粉系统。这些机组的设计和运行经验，已为建设600MW燃褐煤的机组创造了条件。
按建厂条件，选择合理的系统及设备，是本工程需要重点关注的课题。本专题报告在对所燃用煤种的煤、灰特性进行分析研究和对燃用褐煤电厂调查的基础上，就两种制粉系统进行综合的技术经济比较，提出内蒙古正蓝电厂工程锅炉、磨煤机选型及制粉系统的推荐意见。
2．煤源及煤质分析
2.1 煤源
正蓝电厂一期工程确定使用锡林郭勒盟胜利煤田的原煤。地质储量213亿吨，其中详查42亿吨。精查14.43亿吨属低磷低硫优质褐煤，适合发电。胜利煤田1#露天矿采场面积18km2，储量9.5亿吨，可开采9亿吨。设计生产能力1000万吨/年，服务年限91年。可满足正蓝电厂本期工程450万吨/年及规划2400MW，900万吨/年用煤量的需求。
2.2 煤质分析及灰成份分析
根据业主提供的委托西安热工研究院分析的煤种资料，本期工程的两台机组将燃用锡林郭勒盟胜利煤田5层煤及6层煤的掺混褐煤。考虑到煤矿储量、可能开采的实际情况以
及各层煤质等综合因素，确定设计煤种混煤比例为为5层煤层6煤3.5：6.5，校核煤种混煤比例为为5层煤6层煤5.0：5.0。
煤质成分分析及灰成分分析表
煤的常规分析项目有工业分析（灰分、水分、挥发分、固定碳）、元素分析（碳、氢、氧、氮、硫）以及发热量和灰的灰熔融特性等。
我国发电煤粉锅炉用煤主要是根据煤的干燥无灰基挥发分V daf、干燥基灰分A d、收到基水分M ar、干燥基全硫S d,t和灰熔融性软化温度ST作为主要分类指标，以收到基低位发热量Q ar,net,p作为V daf和ST的辅助分类指标，即VAMST分类指标。
按《发电煤粉锅炉用煤技术条件》（GB/T 7562－1998），本工程设计煤种和校核煤种均属于高挥发分、低灰分、高全水分、低硫分、低软化温度、低热值褐煤。
2.3 煤的结渣特性、沾污特性分析
2.3.1 煤的结渣特性判别
对于燃料的结渣特性，可用以下方法来进行煤的结渣性能等级的初级评价及分析（以设计煤种为依据）。
1）灰的软化温度ST（哈尔滨发电成套设计研究所提出）：
本工程设计煤种ST＝1130℃
结渣特性等级判别界限（ST判据）
2）灰的初始变形温度DT（还原气氛中的测值）（热工研究院提出）：
本工程设计煤种DT＝1100℃
结渣特性等级判别界限（DT判据）
3）铁钙比Fe2O3/CaO：
本工程设计煤种Fe2O3/CaO＝5.18/7.45＝0.695
结渣特性等级判别界限（对美国西部煤）（Fe2O3/CaO判据）
23
4）普华中心综合判别指标R：
R=1.24R BA+0.28(SiO2/Al2O3)－0.0023ST－0.019×(SiO2/(SiO2+当量Fe2O3+CaO+MgO)) 其中：R BA＝（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）/（SiO2+Al2O3+TiO2）
本工程设计煤种R=2.4864。
结渣特性等级判别界限（R判据）
2.3.2 煤的沾污特性判别
煤灰中的沾污区段可分为高温区及低温区两种。高温区沾污主要指过热器之后受热面上的沾污，煤灰中易挥发的物质在高温下挥发后，凝结在受热面上而形成的烧结或粘结的灰沉积。低温沾污即堵灰，指在燃用高硫或高水分煤时，在空气预热器产生堵灰或低温腐蚀。煤灰中钠（对高温沾污）、钙（对低温沾污）对沾污影响最大，其次是硅、铁，而铝通常是减轻沾污的。
1）以含钠量为主的判别指标（国外判别）：
对褐煤型煤灰（Fe2O3
沾污特性等级判别界限（Na2O判据）
23
性煤灰。
2）以含钠量为主的判别指标（国内判别）：
对褐煤型煤灰，用Na2O判别：
沾污特性等级判别界限（Na2O判据）
2
结论：设计煤种属高沾污性煤灰，但含灰属中等水平，因此锅炉对流受热面有一定的积灰倾向。由于灰中CaO含量较高，容易造成低温区省煤器和空预器受热面沾污和堵灰，在受热面设计和尾部吹灰设施布置上应给予重视。
2.3.3 煤的结渣、沾污特性判别总结论
通过以上各个方法的判据，本工程设计煤种属严重结渣性、高沾污性煤。其灰熔点低，易在炉膛出口、燃烧器区域结焦；CaO含量较高，易在锅炉尾部沾污和堵灰。炉内结渣、沾污的实际表现与锅炉的设计结构密切相关，即炉内出现的结渣、沾污现象，实际上是煤灰结渣、沾污性和炉内环境温度水平等因素综合影响的结果。故本工程煤质特性不仅对锅炉炉膛结构尺寸选型提出较高的要求，而且对磨煤机台数选择（即对应燃烧器数量）亦有一定的要求。
2.4 煤的磨损、可磨特性等分析
·灰分：灰分是影响煤热值的主要因素。灰分高，煤热值下降，燃烧困难。设计煤种和校核煤种收到基灰分A ar分别为11.42％和11.56％，灰分较低，易着火，易燃烬，且燃烧稳定。对中速磨煤机来说，对出力不产生影响且石子煤量很少。对磨煤设备来说，含灰量低，相对灰磨损性降低，磨损件寿命延长。
·水分：水分的存在，使煤中的可燃元素含量相对减少，且煤燃烧时水分蒸发吸收热量，使煤的实际发热量降低。《火力发电厂设计技术规程》规定，“对于大容量机组，在煤种适宜时，宜优先选用中速磨煤机；燃用高水分、磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇式磨煤机”，本工程煤种为高全水分，且表面水分较高，宜选用风扇式磨煤机。按《火力发电厂设计技术规程》编制说明中解释：“煤种适宜系指冲刷指数Ke<5的烟煤、高挥发分贫煤及水分较低（外在水分Mf≤15％）的硬质褐煤，都宜采用质量可靠的中速磨煤机；但根据国外经验，对某些水分较高（全水分Mt≈40％）的褐煤，也可采用中速磨煤机。”。
·挥发分：挥发分是煤燃烧时的挥发气体，常以干燥无灰基百分率计。本工程煤种挥发分较高，易着火，且稳定性较好，故锅炉要求的进入炉膛的煤粉颗粒较粗即可，对中速磨来说一般煤粉细度R90＝20％～28％左右。对风扇磨来说煤粉细度R90＝45％～55％左右，但要求的送粉温度较高。
·可磨性：表示煤磨碎的难易程度，用可磨性指数表示，是制粉系统磨煤机选型的主要影响因素之一。设计煤种哈氏可磨性系数HGI为56，校核煤种哈氏可磨性系数HGI为53，属难磨的煤种。但用哈氏可磨性系数这一指标来描述褐煤的磨碎的难易程度，其说服力不强，因为它没有考虑煤的木质素和石英含量，也没有考虑因煤中水分蒸发引起爆裂而产生的破碎作用。
·磨损性：表示煤在碾磨过程中对碾磨设备研磨件的磨损强烈程度，用磨损指数或冲
刷指数表示。煤的磨损指数的大小，直接关系到磨煤部件的工作寿命，故也是制粉系统磨煤机选型的主要依据。本工程设计煤种和校核煤种的冲刷磨损指数约为1.9～2.0，按《火力发电厂煤粉制备系统设计和计算方法》一书中的标准判别，煤的磨损性属不强磨损性；按《制粉系统设计与运行》一书中判别，煤的磨损性属轻微磨损性。《火力发电厂设计技术规程》规定，“对于大容量机组，在煤种适宜时（系指冲刷指数Ke<5的烟煤），宜优先选用中速磨煤机；燃用高水分、磨损性不强的褐煤时，宜选用风扇式磨煤机”。
3．锅炉、磨煤机选型及制粉系统方案论证
燃煤锅炉设计和运行中，燃料的品种和性能是锅炉燃烧设备以及锅炉整体设计的主要依据，也是磨煤机及制粉系统选型的依据。不同的燃料及其性能要求配备不同的制粉系统，设计不同的燃烧器结构、炉膛及锅炉本体形式，采用不同的运行参数和操作模式。只有充分掌握了燃料的特性，采取相应的技术措施，才能设计出性能良好的锅炉及与其配套的制粉系统，也才能使整套锅炉机组处在良好的运行状态。这一点对于褐煤锅炉尤其重要。在选择磨煤机型式和制粉系统时，应根据煤的燃烧、磨损、可磨与爆炸特性以及磨煤机的制粉特性和锅炉对煤粉细度的要求，结合锅炉炉膛结构和燃烧器结构统一考虑。并考虑投资、电厂检修运行水平及设备的配套、备品备件供应以及煤的来源和煤中杂物情况诸因素。
结合本工程燃煤特性，我们收集了德国对褐煤电站磨煤机选型的观点，作为参考。
德国燃用褐煤按煤质特性评价各式磨煤机的适用性能表如下：
由于褐煤煤田的储量一般十分巨大，煤质特性有一定的分散度，变化幅度比较大，因而超过或低于基准值都是可能的。从本工程所给燃煤特性来看，适宜采用直吹式制粉系统。
锡林郭勒盟煤属低灰分、较高水分的硬质褐煤，水分20～40％，灰分10～20％，发热量在12500～17000kJ/kg，故应选S型风扇磨，不带前置锤而带有分离器，并应采用三介质干燥，这样温度调节比较方便，对燃料的变化也较容易适应。由于本期工程燃用的煤水分含量较高，表面水分大于15％，挥发分含量高，灰分较低，磨损指数不高，因此可选用风扇磨煤机负压（系指磨煤机前为负压）直吹式制粉系统，该系统设备结构简单，制造方便，尺寸小，占地面积少，制粉系统简单；风扇磨对水分适应性好，干燥介质组成灵活，必要时可抽取高温炉烟，但也存在一次风压低，易磨损，检修工作量大等不足。在欧洲，燃用褐煤（尤其是水分较高的褐煤）通常采用风扇磨抽炉烟干燥的制粉系统，在我国，进口600MW机组及国产300MW机组采用风扇磨煤机负压直吹式制粉系统均有成熟的运行经验，但国产600MW机组配风扇磨的锅炉及风扇磨尚无制造及运行业绩。
中速磨冷一次风机直吹式制粉系统具有系统简单、操作简便、控制灵活、检修工作量较少的特点，尤其是易磨损部件运行周期较长，提升压头高，有利于燃烧器参数的合理选择。但该系统是否能适应本工程燃烧褐煤的要求，关键在于其干燥出力是否能满足要求，经反复计算以及向国内外MPS型中速磨制造厂咨询，结果证明本工程采用中速磨冷一次风机直吹式制粉系统是可行的，详见下文。据资料记载，美国褐煤电厂均采用中速磨
煤机，对燃料水分的适应性美国CE公司推荐最大水分达39％。美国的马丁湖电厂（750MW 机组）燃用TEXAS褐煤，配10台RP－1003型中速磨；美国的羚羊谷电站（435MW机组）燃用北DAKOTA州褐煤，配9台RP－1003型中速磨,其煤种水分38％～39％；澳大利亚Port Auqusta电厂燃用褐煤，其水分26～35％，灰分11.5～23.5％，配MPS180/190中速磨煤机；我国的元宝山电厂3号机组燃用褐煤采用中速磨冷一次风机直吹式制粉系统，运行良好。以上事实也证明了中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统在解决好干燥出力的前提下，可以应用在褐煤电厂。
总之，本工程可适用的制粉系统为中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统或风扇磨负压直吹式制粉系统。
3.1 中速磨和风扇磨两种方案的技术性分析
3.1.1关于褐煤型锅炉的选型
1）德国褐煤锅炉炉膛选型原则及结合本工程的评价
褐煤一般着火稳定性较好，但如果灰分过高，特别是水分过高时，采取简单的直吹式制粉系统着火也会出现问题。故锅炉选型设计时首先涉及的问题是制粉系统乏气处理方式的选择，德国褐煤炉膛选型原则是按褐煤的水分、灰分和发热量将褐煤划分A、B、C 三个区域，分别采用简单的直吹式（不分离乏气）系统、分离部分乏气回送炉膛的直吹式系统及乏气分离经净化后排大气的直吹开式制粉系统，按此原则本工程煤种为A区，适宜直吹式制粉系统，燃用A区的煤粉着火没有问题，大容量锅炉不投油最低稳燃负荷可降至30％BMCR。
褐煤另一个关键问题是锅炉炉内结渣及对流受热面沾污，主要原因是灰成分中碱酸比（B/A）往往偏高，尤其是Na2O、K2O含量常较烟煤为高。德国认为褐煤灰分中的碱金属含量超过3%时就一定要检验其沾污结渣性能，并且认为（B/A）×（Na2O+K2O）指标3～6%时，锅炉运行就会出现麻烦。
燃料的灰特性和水分含量对于炉膛的尺寸设计、燃烧空气温度的选择、燃烧器结构设计和布置位置以及是否采用烟气再循环都起决定性作用。对于水分含量低于35％的褐煤，一般考虑不从炉膛出口抽取高温炉烟，而在屏式过热器后面抽取炉烟，只用冷炉烟来调节磨煤机出口温度，这样可保证磨煤机内干燥气体的含氧量不超过8％，从而可排除磨煤机着火或爆炸的可能性。为确定炉膛结构尺寸，在实际工作中一般先选用合适的炉膛热负荷参数值，或是先按燃烧器布置及要求的炉膛出口温度选定大致的炉膛尺寸，再
与经验给出的各种炉膛热负荷参数值相比较，并最后做必要的修正。
对于沾污结渣判别指数较高的褐煤，应尽可能选用低的q B、q V、q F，可借助于加大燃烧器间垂直距离以降低q B，碱金属含量高的褐煤较大幅度降低了燃烧器壁面热负荷后，燃烧器间距拉大，为使燃烧器着火性能保持稳定，建议用旋流燃烧器代替直流燃烧器，为达到低温燃烧的目的，也可采用冷烟气再循环。
为防止冲刷磨损，依据灰特性在对流受热面区域选择8～10m/s的平均烟速。对流受热面的管子成顺列布置，其中过热器管子净间距不小于180mm，省煤器不小于90mm。
德国新建的大型褐煤机组主要技术参数：
数据可能偏小
2）美国CE公司、美国B&W公司褐煤锅炉炉膛选型原则
CE公司在美国BATM对煤种品位分类的基础上，将其多年来设计运行所涉及的美国煤分四类：东部烟煤、中西部烟煤、次烟煤和褐煤，其中，褐煤又分为TEXAS褐煤（包括WILCOA区褐煤、YEGUA－JACKSO区褐煤）和北DAKOTA褐煤，其褐煤典型煤质分析数据如下：
灰中氧化钙成分较高。
CE公司的炉膛选型主要采用炉膛截面热负荷（NHI/PA）及燃烧器上部高度与深度之比（h/D），前者是选择合适的炉膛截面尺寸，后者是控制煤粉气流在炉膛中停留的时间，使炉膛出口烟气温度降低到一定的水平。对不同类煤，都有以往的经验数据范围供选用，或直接根据煤性相近的已有锅炉来确定。结渣性煤和非结渣性煤炉膛出口设计温度相差较大，故要求实际运行煤种一定要与设计煤种基本相符，否则在灰熔点温度和结渣特性相差很大时，将严重影响炉膛出口温度，从而影响蒸汽温度和金属壁温。
本工程设计煤种灰熔点温度较低，在锅炉机组订货时应给予重视。
CE公司褐煤炉膛设计推荐参数指标（1979年资料）如下：
美国B&W公司有着较丰富的褐煤锅炉设计经验，在水分小于40％时，一般采用MPS 中速磨煤机制粉系统；如果大于此数值，则采用其它方式。以下是典型的锅炉设计数据：
美国B&W公司典型褐煤锅炉设计数据
3）国内褐煤锅炉制造运行情况及本工程褐煤锅炉选型原则
国产褐煤型锅炉已有数十台制造运行的经验，元宝山电厂3号炉（设计煤种为元宝山褐煤）由哈锅厂在总结自行开发的670t/h褐煤锅炉设计运行经验的基础上，同时注意吸收国内外褐煤锅炉设计经验，并结合CE公司引进技术制造的第一台600MW褐煤锅炉。锅炉
主要设计特点是：
a)采用单炉膛四角布置的摆动燃烧器，切向燃烧，配中速磨正压直吹式制粉系统，8
台MPS255型磨煤机在两侧布置，每台磨煤机带一层煤粉燃烧器。
b)采用内螺纹管膜式水冷壁的强制炉水循环系统。
c)根据国内运行经验和元宝山褐煤灰分较高，灰分中SiO2等磨损成分较高的特点，
对流受热面的设计采用较低的烟速，并采用防磨性强的顺列布置的膜式省煤器。
d)考虑到元宝山褐煤灰熔点低，炉膛易结渣，故在炉膛布置了80台水力吹灰器。此
外，还布置了38台长伸缩式吹灰器，用于过热器和再热器的吹灰，空预器设2台蒸汽吹灰器。
e)燃烧器采用分组布置，中间留有较大间隔，使煤粉不过于集中地喷入炉膛，有利
于分散火焰中心，减小燃烧器区域热负荷，减少NO X生成，控制炉膛温度水平。
该炉自1998年3月移交生产后，运行状况良好，主要性能指标达到设计值，运行中及时投运吹灰器，保证每班的投运率在70％以上，使炉膛结渣现象不严重。在性能考核试验期间，飞灰和大渣的可燃物含量的测试值为0.13％和0.066％。
根据本工程燃用褐煤的特点，哈锅厂提出了锅炉主要设计特点和设计中主要考虑的问题：
a)炉膛：根据结渣性褐煤、切向燃烧和低气压的因素，宜采用方形截面的大炉膛上
排燃烧器到屏底有足够的高度，使炉膛出口温度（屏过出口）至少应比灰分软化温度低100℃以上（本文注：要求应比灰变形温度低100℃以上，并且是在BMCR 工况，上排燃烧器投入运行时），以防止结渣，保证煤粉颗粒在低气压条件下有足够的停留时间。
锅炉炉膛主要数据初定如下：
炉膛截面20m×20m
截面热负荷 3.87MW/m2
容积热负荷62kW/m3
燃烧器区域壁面热负荷 1.0MW/m2
炉膛出口温度970℃
炉膛出口过剩空气系数 1.2
煤粉颗粒炉内停留时间 2.94s
由于采用较大的炉膛，其截面热负荷、容积热负荷均较低，炉膛出口温度比灰分
软化温度低200℃以上，煤粉颗粒在炉膛内停留时间比600MW烟煤锅炉增加1s以上，因此对褐煤的低温燃烧、防止水冷壁和对流受热面的结渣及煤粉颗粒的燃烬均有足够的保证。方形炉膛也有利于保证良好的空气动力场，不致因气流贴贴壁而造成水冷壁结渣，而且能减轻过热器和再热器的烟侧和汽侧温度偏差。
b)空预器：对于中速磨炉型，为了保证褐煤的干燥需要，采用顺转式三分仓空气预
热器，用于作干燥剂的一次风温度高达398℃，按美国空气预热器公司（APCO）引进技术，在修正后的当量含硫量1.29％查得要求的冷端元件金属温度为68.3℃，而按排烟温度和空气预热器进口风温计算所得的冷端元件金属温度为86.4℃，故有足够的安全裕度以防止低温腐蚀。
c)炉底除渣：考虑到本工程所在地区属于干旱区，同时考虑到炉底渣的数量也较烟
煤炉大，大块渣落下时容易造成爆炸，故建议采用刮板式捞渣机。
北京B&W公司锅炉布置方案和主要设计数据：
采用美国B&W公司RBC自然循环燃煤锅炉的标准布置。系单炉膛、平衡通风，固态排渣，全悬吊结构。尾部烟道“Π”型布置。炉膛由膜式水冷壁构成。炉膛上部布置分隔屏过热器，炉膛折焰角上方有后屏过热器和末级过热器。在水平烟道处布置了高温再热器。尾部竖井分隔成前后两个烟道。前部布置低温再热器和省煤器。后部布置低温过热器和省煤器。在分烟道底部设置了烟气调节挡板装置，用来分流烟气量，以保持控制负荷范围内的再热蒸汽出口温度。烟气通过调节挡板后又汇集在一起经两个尾部烟道引入左右各一的回转式空气预热器。
锅炉主要尺寸：
锅炉深度51950 mm
锅炉宽度45700 mm
锅炉顶板标高90360 mm
锅筒中心线标高77330 mm
顶棚标高73060 mm
水冷壁下集箱标高7000 mm
炉膛宽度22800 mm
3.1.2关于中速磨及风扇磨
1）目前我国已广泛采用的中速磨煤机型式有两种，一种是从德国Babcock公司引进专利制造技术制造的MPS型磨煤机；一种是从美国CE公司引进专利制造技术制造的HP型磨煤
机。两种磨煤机均具有成熟的制造技术和业绩。
MPS（ZGM）型中速磨的主要特点：
·研磨效率高，磨煤电耗少。
·对煤质的适应能力较其它中速磨强。可适应高水分、高灰分、高硬度的煤种。
·耐磨材料寿命较长。辊套可翻面使用，寿命可提高30％以上。
·加载装置对磨辊垂直方向加载，且反作用力通过加载装置直接加到基础上，机壳和机座不受加载力。
·磨损后期出力下降幅度不大。
·运行可靠。出力调节灵活，对锅炉负荷变化反应快。新型液压加载磨煤机，可空载启动，可随出力要求调节磨辊压力，磨煤电耗更少。
·对铁块、石块、木块较敏感，需设三块排出设施。
HP型中速磨煤机主要特点：
·研磨效率高，磨煤电耗少。
·传动装置：采用螺旋伞齿轮加行星齿轮二级减速立式传动，传动装置上部采用液压滑动止推轴承承受磨辊研磨力，独立的减速箱，能从磨煤机底部拖出，便于检修、隔热和密封。
·磨辊：采用成熟的磨辊堆焊工艺技术和大直径锥形磨辊，对一般煤种，磨辊保证使用寿命为10000小时，磨辊磨损后，可重复堆焊使用，降低成本。
·叶轮旋转配风装置：采用随磨碗一起转动的叶轮装置来改变一次风的流向和流速，使通过磨煤机的空气分配更均匀，降低了磨煤机内部磨损及一次风损，提高了对石子煤排量的调控能力。
·磨辊翻出装置：磨辊可从各自的门孔中翻出，更换方便。
·启动力矩：磨辊与磨碗衬板无直接金属接触，运行时可空载启动，启动力矩小，运行安全平稳。
·出力调节：出力调节范围大，最小出力为最大出力的25％，适于电厂调峰要求。
·对铁块、石块、木块敏感，如来煤质量不能控制（含铁块、石块、木块），需设三块排出设施。
2）风扇磨煤机源于德国，德国EVT公司和BABCOCK公司分别生产不同类型的风扇磨。我国生产的风扇磨主要用于磨制水分较高（Mar>30%）、灰分较低（Aar<15%）的褐煤及软质烟煤。烟煤型风扇磨煤机，记为S型，适用于Mar<35%的煤种；褐煤型风扇磨煤机，记为N
型，适用于Mar>35%的煤种。
风扇磨煤机主要特点是：
·结构简单，制造方便，尺寸小，占地面积少。
·由于机体小，储煤量少，适应负荷变化较快。由于该型磨煤机不仅是磨制煤粉，同时对煤进行干燥，且利用自身的通风能力能够吸入干燥介质，进而将煤粉输送至燃烧器，从而简化了制粉系统。
·进煤箱为双层壳体，装在带有滚轮的框架上，可沿机器轴线在专用导轨上移动。冲击轮悬臂装在主轴上，可方便装卸。
·为防止冲击轮侧跑粉，在轮毂背面装有通风叶片，并引入热风密封。
·大型风扇磨采用液力调速装置，以利冲击轮的圆周速度和吸入的的干燥剂量适应所要求的干燥和磨煤机出力。同时还采用液力制动器，以减少冲击轮的惰走时间。
·风扇磨煤机的最大缺点是磨损严重，检修频繁，连续运行时间较短，而且随着磨损的加剧磨煤机的通风能力下降，也降低了出力。另一个缺点是煤粉的均匀性差，磨制的煤粉较粗，只适用于高挥发分的煤种。
3.1.3两种方案技术上的利弊分析
制粉系统的选择配置对于燃用褐煤的大容量锅炉而言是一个十分重要的组成部分，由于世界各国燃料资源和技术传统的不同，在制粉系统的选用方面走出了各自的发展道路。如就磨煤机而言，对于褐煤前西德EVT制造的风扇磨有较好的使用业绩，前苏联的传统是采用锤击磨，而美国则习惯用中速磨。
1）对原煤水分的适应性
燃用褐煤设计时首先应考虑制粉系统的干燥能力问题。中速磨煤机的结构本身决定了它所使用的入口干燥剂温度只能低于400℃，常用热风作干燥剂，干燥能力受到限制；风扇磨能抽取温度在900～1000℃的高温炉烟作为干燥介质，干燥能力很强，再配以热风和冷炉烟，系统的干燥出力调节幅度大，对煤的水分变化适应能力强。因此，燃用高水分（一般认为Mt>40%，如我国的凤鸣村煤、昭通煤等）和偏高水分（一般认为Mt在30%～40%之间，如我国的扎赉诺尔煤、小龙潭煤等）褐煤的锅炉，因此，就对较高原煤水分的适应性来讲，采用风扇磨直吹式制粉系统较好。对于燃用中等水分（一般认为Mt 在20%～30%之间，如我国的平庄煤、元宝山煤等）褐煤的锅炉，其制粉系统采用风扇磨和中速磨系统都是可取的，这就需要结合煤种其它特性（如挥发分、可磨性指数、磨损指数）、锅炉对制粉系统的要求及锅炉燃烧的适应能力综合考虑，选取较为合适的磨
型。
按德国的经验，燃用高水分和偏高水分褐煤的锅炉，一般采用风扇磨直吹式制粉系统；澳大利亚也是从德国引进褐煤燃烧技术，考虑到便于抽取高温炉烟作干燥介质，为了防爆的需要，对于水分低于62％，低位发热量大于7MJ/kg的煤，无一例外的采用风扇磨直吹式制粉系统；而在美国，在水分小于40％时，一般采用MPS中速磨煤机制粉系统，取得了良好的运行经验和效果。本工程煤质全水分分别为33.88％、33.61％，借鉴不同国家的经验，采用两种不同的方案，在技术上都是可行的。
2）可磨性和磨损性对制粉系统的影响
根据试验与经验，对褐煤来说，可磨性和磨损性之间没有直接的关系，也就是说，可磨性差的褐煤其磨损性不一定强，反之亦然。根据CE公司经验，中速磨磨制褐煤时，褐煤与热风在磨中混合后，当煤的水份降低到25%以下，哈氏可磨系数（HGI）逐步上升，即可磨性提高，（HGI值每提高10%，能使磨的出力提高13%左右）。因此选用中速磨的出力也应考虑这一因素，即允许采用略高于磨烟煤时的出力百分比。
本工程煤质磨损指数为1.9～2.0，属不强，对中速磨和风扇磨都适用。但由于磨煤机结构特性原因，风扇磨的最大弱点就是较中速磨磨损严重，检修频繁，连续运行时间短。如：通辽电厂200MW机组，燃用霍林河褐煤，采用6台S45.50型风扇磨直吹式系统，磨的冲击板寿命为2500～2700小时；富拉尔基二厂200MW机组，燃用扎赉诺尔褐煤，煤的磨损指数为0.53，采用S36.50型（1～4号炉）及S45.50型（5、6号炉）风扇磨直吹式系统，冲击板运行周期达2500～4000小时；朝阳电厂燃用平庄褐煤，煤的磨损指数为7，属极强磨损型，采用国产2100/850型风扇磨，冲击板磨损严重，运行周期仅300～400小时；双辽电厂300MW机组，燃用霍林河褐煤，有时掺烧平庄褐煤或羊草沟煤，采用FM340-1060型风扇磨，磨的冲击板寿命为2000小时。风扇磨磨损寿命超过2000小时已属较高，而中速磨磨损件寿命至少8000小时，部电力建设研究所曾对东北三种褐煤（平庄、扎赉诺尔、霍林河）进行试验，试验报告表明，在煤粉细度一致的情况下，MPS中速磨的金属磨损率明显低于风扇磨（～4倍左右），而研磨部件的金属利用率MPS中速磨为50％，风扇磨仅为30％左右。相比而言，中速磨的研磨件使用寿命要长得多，而使用寿命的长短，将影响电厂运行的安全条件和经济利益。
3）制粉系统漏风问题
风扇磨直吹制粉系统由于磨煤机前的系统内为负压运行，故漏风问题比较突出，制粉系统的漏风不可避免，它是造成制粉系统干燥出力不足的主要原因。在目前技术水平