钢球磨煤机磨煤出力的优化与流动阻力的计算

钢球磨煤机磨煤出力的优化与流动阻力的计算 钢球磨煤机磨煤出力的优化与流动阻力的 计算 I7卷弟1婀 2tKH年3月 上海电力学院 JournalofShanghaiUniversityofElectricPower ?I7Nnl Mat.2001 文章编号:1006-4729(2001)0卜0004-04 钢球磨煤机磨煤出力的优化与 流动阻力的计算 潘卫国,万闻炜,张南放,孙坚荣' (1上海电力学院动力工程系,上海200090;2.上海杨树浦发电厂,上海200090) 摘要:对广泛应用于电站锅炉中同储仓式制粉系统中的铜球磨煤机的磨煤出力计 算方法进行了研究,讨 论了一种新的优化计算方法,并对其流动阻力计算进行了分析 关键词:磨煤机:磨煤出力;流动阻力 中图分类号:TK223文献标识码A 引言 磨煤机是锅炉制粉系统中的关键设备,其运 行好坏直接影响到锅炉制粉系统及燃烧系统的安 全经济运行.目前国内外应用于锅炉制粉系统的 磨煤机主要有3种类型:低速钢球磨煤机,中速 磨煤机(包括MPS,E,RP等型号),高速磨煤机(包 括风扇,S型等)选择磨煤机型式主要从如下几 个方面考虑燃料性质,碾磨细度要求,运行的 可靠性设备的金属消耗量'韧建投资运行费用(包 括电耗金属磨耗,折旧费,检修维护费用等)以 及锅炉容量等,各种型式磨煤机各有其优缺点}]1. 根据我国煤质资料及我国磨煤机的使用情况 低速磨煤机,中速磨煤机,以及风扇高速磨煤机 都得到了广泛的应用和发展,尤其是钢球磨煤机 和中速磨煤机{21的发展更快.本文将对钢球磨煤 机的磨煤出力的优化和流动阻力的计算方法进行 较为详细的分析. 钢球磨煤机磨煤出力的优化 磨煤机出力计算包括磨煤机设计时的优化设 计口.-和系统设计以及运行时的磨煤出力计算两 种类型钢球磨煤机优化设计的目的是在保证磨 煤机出力的情况下获得很高的经济性,系统设计 时磨煤机出力计算的目的是为了选择磨煤机台数 运行时磨煤机出力计 以及合理的送粉管道直径, 收稿日期:2000.08.28 算的目的是为了合理调整组织制粉系统的运行工 况,节能节电.提高运行经济性及可靠性这里就 磨煤机出力的优化设计进行相应分析. 通过分析,发现影响球磨机工作特性的主要 因素有3个方面:物料的性质,磨煤机的结构参 数和运行条件磨煤机优化计算是以钢球磨煤机 的结构参数(滚筒的直径,长度)和运行参数(滚筒 转速钢球装载量)为变量,以磨煤机电耗率最低 为优化目标,以保证磨煤机出力等为约束条件,硅 立起来的钢球磨煤机优化设计数学模型钢球磨 煤机出力按下式计算: Q=0.11D3'~吉【毒JtK 式中:D——磨煤机简体有效直径,m: —— 磨煤机简体有效长度,m: — 滚筒工作转速,rlnfm: n——滚筒临界转速,:42.3tD: —— 衬板系数: —— 衬板和钢球磨损引起的出力降低 系数: j;:——煤粉细度系数; —— 考虑滚筒通风时对磨煤机出力的 影响系数,:f1D W——滚筒内空气速度,m/s; 潘卫国等钢球磨煤机磨煤出力的优化与流动阻力的计算5 . 一 滚筒内最佳风速,m/s; Wopr=38V; —— 滚筒容积,m3; —— 燃料的相对可磨性系数: R90——煤粉在9Om筛孔上的剩余量,%: —— 钢球充填率: —— 工作燃料的可磨性系数; —— 磨煤机钢球装载量系数. 最佳钢球装载量与滚筒转速之间存在一定关 系,对于波形衬板,有 =旦:呈 对于靴形衬板,有 : rlJ 钢球磨煤机消耗的电功率为 P:::?:!+只 r/t 式中:y——钢球堆积比重,kN/m: —— 与燃料种类和钢球充满度有关的 被研磨燃料特性的系数; S——滚筒壁和衬板总厚度,m: r/.——电动机对滚筒的传动效率; 氇——电动机效率; 尸0——冷却电机和励磁机附加电耗,kW. 进行优化设计的目标函数为磨煤机电耗率, 即单位出力电耗为 )=丢 影响目标函数的主要因素为:球磨机滚筒转 速,钢球装载量,滚筒有效直径及滚筒有效长度, 因而设计变量可选为 =【I,x2,x3,4】=【,,D,L】 约束条件: 1球磨机出力a不小于额定值[Q],即 )=0 2滚筒长径比L/D推荐取值(见表1),较大 值适用于大型磨煤机,软煤取值比无烟煤要小,目 的是使滚筒出口处钢球间燃料高度处于饱和.滚 筒长径比约束为 G2(X)=面Lr一l?O G3(X)=l一?o 表1滚筒长径比推荐取值 3滚筒相对转速最佳值rdn当用衬板时在 rn,=0.74,O.8O的范围内,当用靴跟形衬板 时在,rn:O.60,O.67的范围内,因而约束 条件为 G4(X)=—一1?0 G(X)=1一——一?0 一 4磨煤机实际钢球充满度要小于最大钢球 充满度.确定最大钢球充满度的条件是钢球位置 比轴颈口下缘低50mm,如图1所示. 国1确定的方法 =— 8(2a-sin2a) 式中:=一os; D——轴颈内径,m 5满足轴颈内气流速度在允许范围内,则 G7(. --. 6上海电力学院2001年 式中,和…为轴颈的气流速度的上下限 6设计变量的边界约束条件为 Gg(X一老?0GI2(>o Glo()_12oGl3()_I,寺 GII)=卜亡G】亡'一一 综上所述,钢球磨煤机优化设计的数学模型 可描述为 X:Ix1,2,X3,4】=【n,,D,LI minF(x) 2流动阻力计算 为了合理选用排粉机,保证磨煤机的磨煤出 力和干燥出力,必须正确确定磨煤机本身的流动 阻力I. 在1971年前苏联新 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中, 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 对于不包括 引入管,引出管的钢球磨煤机的阻力按下式计算: = 幢吉](1+0.8/t~j)譬 式巾:——引入管与进口轴颈联结的喉口或 引出口与出口轴颈联结的喉151不 带煤气流的局部阻力系数,取矗= 0.4: . —— 窘煤机简体入口端不带煤气流膨 胀的局部阻力系数: 毒——出口端不带粉气流收缩的局部阻 力系数; '品——不带粉气流流经简体的阻力系数, 取爵:0.5; —— 租粉分离器人口煤粉浓度.= (1-AW)Kx 4-AW,kg/kg;(1+ l,)g1'' ?—一制粉系统中1kg原煤蒸发的水分. kg/kg; —— 循环倍率,磨无烟煤时=3,磨烟 煤,贫煤时=22.磨褐煤时= 1.4: gl——相对lkg原煤的干燥剂量.kg&g, 由制粉系统热力计算确定. —— 计算段上漏风占制粉系统总漏风 的份额,对直吹式系统取=0.8, 中间储仓式系统=0.85. K.,——制粉系统漏风系数.磨煤机出口 端干燥剂密度 P=g g"——寤煤机出口端干燥剂质量,kg『kg: —— 磨煤机出口端干燥剂容积,m3/kg. 这样,磨煤机简体总阻力系数 = f2++.+吉1(I+0.8)= f0-8+,++0_5吉](1+0.8) 磨煤机出口端干燥剂流速 = 式中,——出口轴颈流通截面积,m:. 引入管的阻力按下式计算: :曼坐:生 引出管的阻力按下式计算: : 2 窆 式中:,——引入,引出管不带粉气流局部阻 力系数,椭圆形截面善=岳=1.23; 槽形截面毒=岳=O.7圆形截面毒= =O.65; —— 引入管内燃料浓度,kg/kg; —— 引入管内干燥剂密度,kg/m; —— 引入管内干燥剂速度,m/s; —一 引出管内干燥剂速度,rids. 综上所述,包括引入管和引出管在内,钢球磨 煤机的总阻力为 = t +?P+= 『0l8.:幢ms击)(…却) 譬cI+0.8/1,华+ 叱)譬 根据国内外资料分析,将各种型式磨煤机在 耐磨寿命.金属磨耗,电耗,煤粉细度,磨煤机阻 力等参数分析列于表2. 潘卫国等钢球磨煤机磨煤出力的优化与流动阻力的计算7 表2各类磨煤机的技术指标比较 3结论 钢球磨煤机的优化计算直接影响磨煤机的磨 煤出力,电耗和流动阻力等参数:在实际运行时, 流动阻力的大小又对磨煤出力和电耗等参数产生 影响,因而根据前面所述的数学模型对钢球磨煤 饥进行优化设计和流动阻力特性计算,有助于优 化钢球磨煤机的结构和运行特性,充分发挥钢球 磨煤机的优点. 参考文献 …冯俊凯,此幼庭锅炉原圳技计箅【M】』匕球:科学[II咂社 1998 f2]安热F所嗣外磨煤机试验研究综述热力发l.1982 {l葶螭[机优化设计_J]翦f 拌.E国强,I振糸钎j球 】993.tO .4】水利电力部华北电力设引院技术处主编国补大型腾堞机帕 应用fM]北京木利电力版札,I983 5J成庆刚.}桂林提高锕球磨煤~Lfll力致菇制粉系缝经济性刈 罐i4[t]l乜站系坑T.程.1992.(8):3 6】鸿}#锕球磨机内流动阻fJ】热力整F,t993.5 ]李思辰力发电锅知识fM】北京.水利电力出; 牡t99t.4 OptimalCalculationforPulverizedCoalOutputandFlowResis. tanceofBallPulverizer PANWeiguo,WNAWen—wei:,ZHANGNan—fang. SUNJian—rong (1_DepartraentofThermalPowerEngineerIg,ShangtueifersityofElectricPower.Shangh ?i200090.Chi月口 2ShanghaiYanshupuiJowetPlant.Shanghai200090,China) Abstract:Inthispaper,calculationmethodsforthepuh,erizedcoaloutputwidelyappliedinball puJverizerofbinstoragefiringpulverizingsysteminboilerarestudied.Alterthat,anoptima】 calculationmethodforpulverizedcoaloutputmadananalysisforflowresistancearediscussed . Keywords:pulverizer:pulverizedcoaloutput;flowresistance