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          分析磨煤机存煤量与锅炉运行参数及钢球运行之间的关系

          工业生产中▓█▄■,锅炉是常见的生产设备,锅炉分为锅和炉,包括燃烧系统、汽水系统▄■▓、减温系统、燃油系统、风烟系统、制粉系统和吹灰系统等▄▓。锅通过受热介质吸收燃料放出的热量进行水的加热、汽化及汽水分离;炉通过放热介质放出热量使燃料在炉内良好地燃烧。磨煤机是燃烧系统的重要组成部分▓█,在中储式制粉系统中,由原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机磨制成煤粉后,合格煤粉随干燥热风排出,和空气的混合物经旋风分离器分离█■▄,落入煤粉仓储存以供燃烧器送入炉膛内燃烧。安装在锅炉尾部烟道的省煤器和预热器进一步降低排烟温度,提高锅炉热效率,而锅炉热效率是 锅炉运行经济性的主要指标███。因此,磨煤机的工作可靠性直接影响到整个制粉系统乃至整个锅炉机组的工作可靠性。

          磨煤机

          目前磨煤机存煤量的检测和控制问题一直没有更好的 方案,致使提高锅炉效率▓▓、降低能耗等方面的研究还未取得突破性进展,因此如何准确测量与控制磨煤机存煤量成为问题的关键和技术难点。对系统的控制要求是保证磨煤机存煤量接近上佳值,目前的检测方法有差压法▄■▄、振动法、噪声法、超声波法、功率法及多种方法结合等■■■,但这些方法均因局限性大或精准性差等原因不能如实反映磨煤机的存煤量。笔者从能量和基础参数关系角度,采用关联度分析和均衡度方法分析锅炉系统中多个运行参数的变化规律,得出反映锅炉效率的负荷与磨煤机给煤量的关联程度▄■▄■,磨机筒内钢球的运动状态因受存煤量的影响获得不同的动能值,建立存煤量与锅炉运行参数和钢球实时动能的关系。

          1、运行参数

          (1▓▄▓▄)参数分析

          锅炉运行参数直接影响或间接反映其他参数甚至整个锅炉的运行状态。锅炉负荷关联锅炉效率,随着燃煤量的增大,负荷升高▄▓,相对过量空气系数增大▓█▄■,炉膛平均温度升高,煤粉燃烧较完全,物理和化学热损失较小,锅炉效率变高▄■▓;当锅炉负荷超过某一个经济负荷时,因燃煤量高,虽然炉膛温度更高,但炉膛中空气流速快▄▓,煤粉在炉膛中停留时间短,造成物理和化学不完全燃烧损失大,导致燃烧效率和锅炉效率下降。因此▓█,对各种运行参数进行在线监测,分析制粉系统存煤量与锅炉运行参数间的关联程度,监督锅炉的安全性和经济性是十分重要的。

          (2█■▄)参数变化规律

          随存煤量的增加,磨机功率、进出口差压、磨机出力及钢球动能的变化趋势直观反映了存煤量和磨机各参数的关系███,为更好 存煤量控制做好基础准备。

          存煤量曲线图

          当存煤量达到a值,磨机功率达到较大值,因磨机功率主要用于转动筒体和提升钢球▓▓,当煤量增加到钢球间隙全部被煤充满,磨煤效率达到较高;磨机出力是单位时间内进入磨煤机的煤量,存煤量继续增加▄■▄,钢球用于磨煤的能量增大,磨煤机的出力逐渐增至较大,钢球获得较大动能,此时对应的存煤量称为上佳存煤量■■■,制粉效率达到较高;磨煤机进出口压差也不断增加,由于排粉机的抽吸,一般制粉系统都处于负压下工作▄■▄■,当存煤量增加到一定程度时,进煤大于出粉造成堵煤,此时磨煤机进口负压下降甚至变正,进出口压差急骤上升▓▄▓▄。

          2、钢球运动仿真

          粉磨参数对钢球运动的影响复杂,为了研究实际钢球的运动规律,使其更符合粉磨过程▄▓,现将研究建立在一些参数的假定基础之上▓█▄■。按照常规球磨机运行特性,依据发电厂的火力发电运行数据以及大量试验总结得出以下结论。因钢球充满系数在0.10~0.30之间,则单位磨煤电耗也最小▄■▓,磨煤过程中的热量消耗与摩擦损失相对钢球动能转化来说可忽略不计。

          基于一定的磨机转速、钢球直径和装载量,筒体内煤量便成为影响钢球运动状态的一大因素▄▓。图2为磨机筒体定轴匀速转动时,筒体内随煤量增加钢球的空间分布简图。

          钢球运动状态分布区域简图

          (1)Ω1为圆周及泻落运动区域▓█,筒体中煤量很少甚至为空时,钢球和煤随筒体一起做匀速圆周运动或泻落运动,钢球与钢球的撞击概率变大,钢球█■▄、煤块及磨机衬板之间主要受磨削作用,且摩擦增强,造成不必要的钢球磨耗,使衬板磨平███,效率低下。

          (2)Ω2为抛落运动区域,煤量正常且不超过最外层钢球落回点时▓▓,钢球在底脚区对煤主要起冲击作用, 钢球磨煤的周期循环碰撞,磨煤效率高。

          (3▄■▄)Ω3为磨机中心周围区域,圆周运动和抛落运动混合,范围受限,磨削与冲击作用微弱■■■。

          (4)Ω4为空白区域,无运动或圆周运动,筒体煤量过多时▄■▄■,钢球运动范围小,钢球分布相对筒体不动,造成资源浪费,易出现故障▓▄▓▄。

          磨机运行过程中,球荷出现分层现象,依据牛顿运动定律列出圆周运动和斜抛运动方程,求得并验证每层钢球合理的落回点位置▄▓,从而计算钢球实时冲击动能值▓█▄■。

          3、分析与结果

          为找到并验证存煤量与锅炉负荷、制粉效率之间的密切关系,首先根据灵敏▄■▓、准确以及维数尽量少的原则,利用机理分析的方法选取合适的变量以提高关联模型的准确度。故预选变量集中的给煤量、进出口差压▄▓、一次风量、二次风量、主汽压力与锅炉负荷参数;其次▓█,对锅炉运行过程中以上参数的变化进行实地采集。下面通过关联度及均衡接近度方法分析负荷与给煤量、一次风量、二次风量█■▄、主汽压力和进出口差压之间的关联程度,进一步探讨存煤量的优化控制新方法,使制粉系统高效稳定运行。

          4███、结论

          基于现场实时运行数据,从基础参数和运动能量角度综合分析得出如下结论:

          (1)细致分析锅炉运行参数▓▓,基于锅炉系统中多个运行参数的变化规律,运用关联度分析和均衡度结合的方法得出反映锅炉效率的负荷与磨机给煤量比其他参数有更密切的关系的结论;

          (2)采用软件仿真磨机较好运行条件下的钢球运动状态▄■▄,绘制钢球抛落轨迹曲线,设计位置坐标系统,从而计算钢球实时冲击动能,探索煤粉磨制过程■■■;

          (3)确立磨机存煤量与锅炉运行参数和钢球实时动能之间存在密切关系,本方法还适用于其他参数的分析,为研究存煤量的优化控制方法做理论准备▄■▄■,推动 磨煤机制粉系统的安全可靠运行,提高锅炉效益。

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