长春密刺新型节能钢球技术在300MW机组磨煤机中的应用 孙彪;温智勇
【摘 要】针对目前火电厂钢球磨煤机因使用的钢球容易出现变形、破碎、表面凹陷等而引发的高耗能问题,依据300 MW机组正常运行对钢球磨损的要求,介绍了一种径向热加工、处理更均匀的新型钢球.其特点是钢球能随磨煤机运行外表面均衡磨损,降低变形报废的概率,且耐磨性更好、使用寿命更长.试用新型钢球及调整钢球级配方案后,磨煤机的初装球重量可减少45％,磨煤单耗和球耗率可降低40％及30％以上,节能降耗明显,经济效益显著. 【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2012(025)012
【总页数】定时点火装置3页(P120-122)
【关键词】双进双出钢球磨煤机;钢球配比方案;300MW机组;节能降耗
【作 者】孙彪;温智勇制鞋
【作者单位】广东省韶关粤江发电有限责任公司,广东韶关512132;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080
【正文语种】中 文
电子政务信息平台【中图分类】TK223.25
目前我国发电装机总容量约为700 GW，其中火力发电比例大于75%。随着电力行业市场化竞争和全社会对节能工作的重视，越来越多的火电厂将节能降耗列为企业降低发电成本、提升企业竞争力的重点工作。钢球磨煤机是火电厂的主要设备，以300 MW机组为例，国内电厂一般配置4台磨煤机，单台额定功率为1 112 kW，其消耗厂用率较大，单台磨煤机钢球的消耗量（140～200 g／t）也较高。在目前火电燃料价格高的情况下，有效降低发电成本对于发电企业来说具有非常重要的意义［1］。因此本文从磨煤机的钢球改进入手，探讨新型钢球的节能效果。
1 磨煤机钢球使用现状
目前火电厂磨煤机使用的钢球大部分为中铬铸铁球（铬的质量分数约为4%）或高铬铸铁球
（铬的质量分数约为12%）。由于磨煤机钢球制造行业缺乏对钢球制造质量尤其是热处理过程的有效控制，同时为了降低成本，钢球贵金属（如铬）的含量与国家标准要求相差较大，导致钢球耐磨性及冲击韧性差。因钢球表层至球心沿径向的耐磨性差别大，磨煤机运行过程中钢球磨损不均衡，使钢球级配比例在很短时间内发生较大改变，钢球容易因出现变形、破碎、表面凹陷等而失效，造成煤粉细度差或煤粉产量降低，钢球消耗率升高。机组运行过程中在无法经常停运磨煤机进行清理的情况下，要保证煤粉细度和制粉出力，各电厂基本是采取频繁补充钢球的方式进行调整，随着磨煤机补充钢球量和失效钢球量的增多，磨煤机的筒体载荷逐渐升高，从而使磨煤机的电流居高不下，耗电量也随之大幅上升［2－4］。
磨煤机磨制煤粉的原理是通过圆周运动抛起钢球，钢球下落砸碎较大的煤粒，小煤粒则通过钢球间接接触研磨。目前国内煤炭燃料市场提供的煤种粒径大部分小于3 mm，直径为30 mm左右的钢球即能满足研磨要求。而各火电厂的钢球级配中大直径钢球比例通常较多，直径30 mm以上的钢球一般占70%以上，同样质量条件下钢球的研磨面积减少，降低了磨煤效率。 2 新型钢球及级配研究
300 MW机组磨煤机正常运行一年钢球直径磨损要求为10 mm左右，因此对钢球的耐磨性和稳定性要求极高［5］。新型钢球的研制方中南大学与制造厂家通过多次试验，确定钢球的化学成分为碳的质量分数不小于2.4%，铬、锰、钨、硅的质量分数总和大于21%，磷、硫的质量分数均小于0.08%；材料金相组织为回火马氏体加碳化物，碳化物为铬、锰、钨复合碳化物（显微硬度值大于1 600），其颗粒细小（直径为5～20μm）、分布弥散均匀、不容易剥落，能起到保护马氏体的作用。
经过特殊的热处理工艺，使钢球表层至球心的相结构一致、晶粒度一致，洛氏硬度值大于60，且径向硬度差小于1，即钢球的表层与球心的耐磨性尽可能一致，从而保证在磨煤机运行过程中钢球直径能均衡减小。新型钢球平均补球频率比普通钢球低，普通钢球168 h需补球一次，而新型钢球1 500～2 000 h才需补球一次。
3 试用分析
3.1 试用情况
广东省某电厂300 MW机组10号锅炉为东方锅炉厂生产的W型火焰燃煤锅炉，配套4台（分
别为A、B、C、D）福斯特惠勒公司制造的D-11D型双进双出磨煤机。磨煤机设计装球量为80 t／台、出力为53 t／h，其配套的发电机额定功率为1 112 kW，煤粉细度R90小于5。锅炉燃烧煤种较杂，包括了湖南、江西以及越南等地的煤源，并部分掺烧烟煤。煤的发热量为13～18 MJ／kg，灰分质量分数为30%～45%，实际煤种与锅炉设计煤种偏差很大。
2009年2月26日在C磨煤机上进行新型钢球试用，初装球量为38.2 t，采用直径20 mm、25 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm、70 mm、80 mm、90 mm九种规格的钢球，按照一定的比例级配装球。新型钢球以小直径钢球为主，直径30 mm及以下的钢球占60%以上。启动运行后C磨煤机带负荷电流78 A，较使用前降低了47 A，出力由试用前33.1 t／h提高至35.2 t／h，磨煤单耗由试用前 31.35 kWh／t降低至 19.12 kWh／t，节能效果明显。
但是在磨煤机运行中，电流值出现持续升高现象，至4月1日已升高至110 A。抽空筒体内煤粉后停运磨煤机检查，发现筒内存在大量的石头，分析认为初装球级配方案中大规格钢球比例偏少，导致钢球破碎能力偏低，煤中夹杂的石头无法被破碎且随磨煤机运行累积在筒体内，使磨煤机因负载升高导致电流上升。针对此问题，经过核算，对级配方案进行初
步改进，补加直径60 mm钢球5 t和直径90 mm钢球2 t，总钢球量约为45 t，于4月9日启动运行。
4月底该炉进行大修，倒出钢球精选，依然存在少量不能破碎的石头，但数量较方案调整前大幅度减少，增加2 t直径50 mm补充球并于6月14日启动运行至今，各项参数能保持稳定，总体试运参数见表1。
表1 新型钢球试运前后各项参数对比6月22日至7月8日电流／A 125 81.19 76～77 86 C1给煤机出力／（t·h－1）18.3 19.55 20.54 21 C2给煤机出力／（t·h－1）14.8 15.71 9.05 20磨煤机出力／（t·h－1） 33.1 35.26 29.59 41磨煤机有效功率／kW 1 037.6 674 578.6 713.9磨煤单耗／（kWh·t－1） 31.35 19.12 19.55 17.41煤粉细度R90测试参数 试用前试用后2月26日至3月5日4月10—17日4.3 2.5 2.0 1.67
3.2 试运分析结果
3.2.1 磨煤单耗
稳定运行后C磨煤机带负荷电流为86 A，比使用新钢球前的125 A降低了39 A，出力由试用
前33.1 t／h提高至41 t／h，磨煤单耗17.41 kWh／t，较试用前磨煤单耗值31.35 kWh／t下降约44.5%。
3.2.2 钢球消耗
纱窗角码
对C磨煤机钢球随机抽查，进行使用前后的直径和重量比较分析，测量结果表明，钢球直径平均减少1.33 mm，钢球重量平均减轻7.58%。初装钢球量38.2 t，钢球消耗总量约为4.8 t，磨煤量总共为47 940 t，钢球消耗值100.12 g／t，较试用前148.6 g／t下降约32.6%。
3.2.3 经济效益
对C磨煤机进行经济效益趋势推算（以6月22日至7月8日二次调整方案后统计数据为参考）。按单炉年平均负荷250 MW，单台磨煤出力35 t／h，年运行时间5 500 h，电费成本0.43元／kWh，试用前磨煤单耗31.35 kWh／t，试用后下降约44.5%计算，单台磨煤机每年节能效益约115.5万元；按单炉年平均负荷250 MW，单台磨煤出力35 t／h，年运行时间5 500 h，原钢球成本8 100元／t，新钢球成本17 000元／t，试用前钢球消耗值148.6 g／t，
试用后100.12 g／t计算，每年钢球消耗效益－9.6万元；从而可得出单台磨煤机年综合效益为105.9万元。
按该厂目前2台300 MW机组配置共8台磨煤机计算，如全部采用新型钢球，一年可以产生综合效益约847万元。
4 结束语
使用该种高耐磨性铬锰钨材质抗磨铸铁磨球，结合锅炉实际燃烧煤种情况，合理制定钢球级配方案，可以在保持磨煤机出力不变甚至提高的情况下，实现磨煤机大幅度减少装球量运行。新型钢球的使用性能能够满足机组的运行要求，并且可以大幅降低磨煤机电耗和磨煤钢耗，节约大量的厂用电，经济效益明显，值得推广使用。
参考文献：
［1］邓均慈，余岳溪 .广东省火力发电节能降耗技术综述［J］.广东电力，2007，20（11）：18－21.DENG Junci，YU Yuexi.Overview of Energy Conservation and Loss Reduction Techniques of Thermal Power Generating Enterprises in Guangdong Province
［J］.Guangdong Electric Power，2007，20（11）：18-21.
木材拉丝机［2］陈刚 .双进双出钢球磨煤机节能降耗研究［J］.华北电力技术.1997（1）：8－12.CHEN Gang.Study on Energy Saving and Consumption Reducing of Double Entry ＆Double Exit Steel Ball Coal Mill［J］.North China Electric Technology，1997（1）：8-12.
