石子煤量减少及石子煤排放顺畅改造

汤彦鑫

摘 要：本文着重对某公司正在使用的HP743碗式中速磨煤机针对控制石子煤排量及排放顺畅方面所做的措施及结构改造进行介绍，讨论减少煤从石子煤排出口排放出的方法，针对有效控制石子煤排量对机组长期稳定经济运行的意义进行介绍。

关键词：磨煤机，石子煤，产生率

1. 概述:

HP743碗式中速磨煤机是一种将一定颗粒度的原煤碾磨成为锅炉燃烧所需的煤粉，并将石子煤等杂物排出磨煤机外的设备。由石子煤排出口排入到石子煤斗的应为原煤中所含的石块及其他难以碾磨的杂质等（即含高灰份和纯矿物质等类炭质页岩物），其工业分析特性为灰份大于70%。本文所指的石子煤是HP中磨煤机在正常运行中，从磨煤机石子煤排出口所排出的无法进行碾磨的杂质，但在实际运行中有时大量的煤与杂质一起从石子煤排出口排出，得到不合格的石子煤。这种情况不仅造成经济性的降低，而且大量的石子煤堵塞石子煤排出口会造成磨煤机潜在的着火隐患。电厂往往将磨煤机石子煤的产生率作为衡量磨煤机是否稳定运行的依据，且在当今火电机组制粉厂房，对厂房内的粉尘控制有着格外严格的要求。

某公司四台锅炉共配置20台HP743中速磨煤机，生产厂家为上海重型机器厂有限公司。HP743中速磨煤机叶轮装置原设计采用的是非节能型，材质为Q235-A，使用寿命为12000小时。上海重型机器厂有限公司在引进美国CE公司技术的基础上，根据我国国情对HP磨煤机做了大量的二次创新和技术改进，扩大了 HP磨煤机的适用范围，使其更适合碾磨中国煤质的需要，但是在使用过程中发现石子煤产生率偏大的缺点，造成煤炭的损失；磨煤机采用一次风正压直吹式制粉系统，运行过程中会出现一次风管入口石子煤堵管现象，容易引起侧机体煤粉爆燃，致使膨胀节爆裂、一次风管鼓包变形等，影响机组的安全稳定运行。

根据经验针对磨煤机的叶轮装置、侧机体和刮板装置进行改造。

2. 改造前

图1：磨煤机的叶轮装置、侧机体和刮板装置示意图

1、磨煤机叶轮装置改造前

图2：叶轮装置叶片区域一次风在叶片顶部形成涡流，降低一次风速、增加磨煤机阻力。

2、图3：磨煤机侧机体改造前示意图

3、图4：磨煤机刮板装置改造前示意图

三、改造后

1、磨煤机叶轮装置改造后：

HP磨煤机的一大特点就是可以减小磨碗边缘与分离器体的间隙和叶轮装置处的通风面积来提高局部区域的气流速度。叶轮处的风速不能低于40m/s，如果低于该值没有碾碎的原煤也有可能从叶轮装置处掉下同石子煤一同被排出。故有效控制叶轮装置处一次风风速是控制石子煤排量的根本。对于HP磨煤机来说控制叶轮装置处的风速主要通过以下两种手段：

（1）、改变进入磨煤机的风量；

（2）、改变叶轮装置处一次风的通风面积。

磨煤机在不同负荷正常运行时，都有一个最佳的风煤比（一次风风量/给煤量），在合适的风煤比情况下如果石子煤产生率还是明显偏大，可以通过适当减小一次风通风面积来提高风环处的风速。这样可以明显提高风环风速从而有效降低石子煤排量。

针对HP磨煤机石子煤排放量对HP磨煤机进行以下改造：
（1）、重新调整底边衬板，使之与中间衬板平齐，安装牢固。分离器底边衬

板和中间衬板与叶轮调节罩的间隙可进一步较小，将间隙调整到8±1.5mm较为合适，以使调节罩随叶轮旋转时能保持较小的、均匀的间隙，大大降低漏风量

（2）、叶轮叶片上靠叶轮风环的内侧焊接节流环，改变了通流面积，满足流速v为55m/s的要求。

（3）从节流环下底圆间加焊厚25mm的16Mn钢板，使其与翼型喷嘴，以便一次风流过叶轮时分配更加均匀，并使阻力损失降低。

叶轮装置叶片区域一次风流动顺畅，提高一次风速、减少磨煤机阻力，重新设计改进为节能型。

图5：一次风流动示意图

图6：叶轮装置改造后示意图

2、磨煤机侧机体改造后

2.1、内部周边增加45°圈板，防止石子煤堆积及刮入风道。

2.2、减小风道入口面积。

磨煤机侧机体一次风入口改造是为了减少一次风涡流、降低石子煤在一次风口堆积数量，针对磨煤机侧机体一次风入口改造示意图如图7：

图7：侧机体一次风入口改造后示意图

3、磨煤机刮板装置改造后

3.1、侧机体底部增加钢板焊接，使其成45°倒锥形。

3.2、原长刮板跌割掉45°，整圈旋转与侧机体倒锥体行程圆周运动。

磨煤机刮板装置改造是为了增加石子煤排放坡度，使石子煤无死角进入石子煤斗，针对刮板装置改造示意图如图8：

图8：刮板装置改造示意图

四、经济分析：

材料费：利用工程余料钢板切割，费用为0；

安装费：属于维保单位负责安装，费用为0。

改造后侧机体煤粉爆燃几率大大降低，因配风通流面积的改变，局部风速必然增大，石子煤量显著减少，但磨辊套、衬板、风环、磨碗延伸装置的磨损量会适当增大，综合经常更换磨损件的价格及石子煤量减少节约煤炭经济性分析。

根据生产报表2019年度煤炭消耗量为1502910吨，石子煤产生总量为9980.48吨，产生率为0.664%；2020年1-3月份煤炭消耗总量为256498吨，石子煤产生总量为1712.33吨，产生率为0.668%，接近于2019年平均值。2020年4月份开始针对磨煤机进行逐台改造，2020年10月份完工，改造后对比效果显著，2020年11月份-2021年2月份煤炭消耗总量为357024吨，石子煤产生总量为511.52吨，产生率为0.143%；经过化验分析，改造后石子煤低位发热量由原来的1143Kcal/kg降至387Kcal/kg，下降66.14%。

表1：石子煤产生率统计表

序号	年月	原煤量（t）	石子煤量（t）	石子煤产生率
1	2019年1月	143038.0	821.72	0.574%
2	2019年2月	131547.0	1070.28	0.814%
3	2019年3月	158542.0	985.52	0.622%
4	2019年4月	146231.0	850.58	0.582%
5	2019年5月	140177.0	707.82	0.505%
6	2019年6月	128123.0	862.86	0.673%
7	2019年7月	34678.0	480.01	1.384%
8	2019年8月	101653.0	796.40	0.783%
9	2019年9月	144053.0	951.00	0.660%
10	2019年10月	136557.0	954.56	0.699%
11	2019年11月	123008.0	791.16	0.643%
12	2019年12月	115303.0	708.57	0.615%
13	2019年累计	1502910.0	9980.48	0.664%
14	2020年1月	76633.0	562.98	0.735%
15	2020年2月	75943.0	477.35	0.629%
16	2020年3月	103922.0	672.00	0.647%
17	2020年1-3月累计	256498.0	1712.33	0.668%
18	2020年11月	127571.0	155.83	0.122%
19	2020年12月	97850.0	82.55	0.084%
20	2021年1月	32478.0	48.80	0.150%
21	2021年2月	99125.0	224.34	0.226%
22	2020年11月-2021年2月份累计	357024.0	511.52	0.143%

以2019年消耗煤炭量基数、标煤到厂每吨为812元（标煤低位发热量为7000Kcal/kg，改造前产生的石子煤量低位发热量有效利用1143Kcal/kg，1kg石子煤折算成标煤为0.1633kg，改造后产生的石子煤有效利用热值增加756Kcal/kg=1143-387，节约1kg石子煤折算成标煤为0.108kg；设备按20台和磨损件加速磨损按20%的价格计算），按2019年全厂燃煤量减少的石子煤量和增加利用热值，折算成标煤，共计节约122.69万元/年。

表2：石子煤热值分析统计表

分析项目 煤样	全水分	空气干燥基灰分	空气干燥基挥发分	空气干燥基固定碳	低位发热量	备注
	Mt	Aad	Vad	Cad	Qnet,ar
	%	%	%	%	Kcal/Kg
改造前石子煤	3.43	62.11	18.55	17.00	1143
改造后石子煤	0.14	78.51	14.12	7.06	387

磨煤机叶轮设计使用周期12000小时，按锅炉年利用8000小时计算，叶轮设备更换为1.5年/周期，故投资费用按1.5年计算，全厂20台磨总投资成本节约2.67万元/年。

表3:经济效益测算

序号	名称	数量
1	2019年煤炭消耗量（吨）	1502910
2	原石子煤量（吨）	9980.48
3	改造后石子煤量（吨）	2149.16
4	产生石子煤利用热值后减少使用标煤（吨）	232.11
5	节约石子煤量（吨）	7831.32
6	减少石子煤量折算成标煤（吨）	1278.85
7	共节约石子煤量折算成标煤（吨）	1510.96
8	折算节约标煤增效金额（万元）	122.69
9	采购新叶轮价格1.8万/台*20台（万元），现利旧可节约	36
10	磨辊套加速损耗增加1.2万/台*20台（万元）	24
11	衬板加速损耗增加0.4万/台*20台（万元）	8
12	材料投资节约费用（万元/周期）	4
13	材料投资节约费用（万元/年）	2.67
14	年经济效益（万元/年）	125.36

五、综述

经计算全厂每年产生的经济效益：122.69+2.67=125.36万元/年。通过改造，磨煤机的运行状况得到明显改善，石子煤量产生率大幅度降低，不仅减少对厂房的环境污染、降低工人的劳动强度，同时也实现文明生产和确保经济运行。

参考文献：

[1] HP碗式中速磨煤机运行维护手册．上海重型机器厂有限公司，2006

[2]有效控制制粉系统石子煤排量的意义．上海重型机器厂有限公司，赵惠文，2009

[3]HP磨煤机石子煤问题的讨论和研究．上海重型机器厂有限公司，周小亮，2010

作者简介：

姓名：汤彦鑫（1983.7-），男，单位：福建福海创石油化工有限公司，民族：汉，籍贯：福建省漳州市，学历：大学本科，职称：中级工程师，研究方向：设备技术应用和管理