CN105750022B - 一种含降灰除硫装置的中速磨煤机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降灰除硫装置的中速磨煤机，包括落煤管、锥壳、粗粉分离器挡板、磨环和降灰除硫装置，锥壳设在落煤管外围，粗粉分离器挡板设在锥壳的顶部，磨环设在锥壳的下方，降灰除硫装置包括杂质分离模块、杂质排出管和杂质感应模块；杂质分离模块设在中速磨煤机内锥壳的底部，杂质感应模块设在中速磨煤机外部，两者通过杂质排出管相连通。本发明降灰除硫装置的中速磨煤机具有提高磨煤机出力、降低单位制粉量电耗、减轻设备磨损、减轻水冷壁高温腐蚀和结渣倾向、减轻锅炉尾部受热面低温腐蚀、减少发电厂的硫排放、降低脱硫系统的运行成本等多方面的效益；所除杂质还能回收再利用，实现效益最大化。

Description

一种含降灰除硫装置的中速磨煤机

技术领域

本发明涉及一种含降灰除硫装置的中速磨煤机，属于燃煤电厂磨煤机领域。

背景技术

磨煤机是燃煤电厂最重要的辅机之一，其运行状况直接影响着锅炉的安全经济运行，同时，它也是电厂耗电最大的辅机之一。根据磨煤机的工作转速，电厂磨煤机大致可分为如下三种：高速磨煤机，例如风扇磨煤机；中速磨煤机，例如平盘磨煤机、球式磨煤机、碗式磨煤机等；低速磨煤机，例如筒式钢球磨煤机。一般筒式钢球磨煤机多用于中间储仓式制粉系统，其它类型的磨煤机多用于直吹式制粉系统。

现代大型电站锅炉大多采用直吹式制粉系统，由于中速磨煤机具有重量轻、占地小、投资省、耗电低、金属磨损低和噪音小等优点，目前国内大型火力发电厂大多选用中速磨煤机。

中速磨煤机至少由驱动装置、碾磨装置和粗粉分离器三部分组成。上述碾磨装置常由一个受驱动装置驱动的旋转磨环和三个沿磨环滚动的固定且可自转的磨棍组成；粗粉分离器由粗粉分离挡板和锥壳组成，设在磨环的上方。原煤由落煤管落到磨环上，借助于旋转磨环离心力将原煤甩至碾磨滚道上，通过磨辊进行碾磨。原煤的碾磨和干燥同时进行，温度较高的一次风通过喷嘴环均匀进入磨环周围，将经过碾磨从磨环上切向甩出的煤粉混合物烘干并输送至磨环上方的粗粉分离器，石子煤经喷嘴环落入石子煤箱。煤粉混合物在粗粉分离挡板的作用下实现细粉与粗粉的分离，合格的细粉被一次风携带入炉膛燃烧，粗粉在自身重力作用下从锥壳底部返回磨环重新磨制。

上述磨煤机工作过程中，从锥壳底部返回磨环的粗粉中含有大量石英砂、硫铁矿等杂质。由于杂质密度是煤炭密度的数倍，只有碾磨成比合格煤粉更细的颗粒，才能被一次风携带入炉膛，然而，杂质硬度显著高于煤炭密度，需经多次分离和碾磨的循环才能磨制得足够细。杂质在磨煤机内部循环，不仅增加了内部各部件的磨损，而且影响了磨煤机的出力，增大了磨煤机压差，从而显著增加全厂电耗。杂质含硫量较高，若带入炉膛，不仅加剧水冷壁高温腐蚀和结渣倾向，而且使锅炉尾部受热面低温腐蚀更为严重，而在入炉前分离出来，不仅能够对杂质进行再利用，而且有利于减少硫排放、降低脱硫系统的运行成本。

发明内容

为了使磨煤机中杂质得到有效分离，本发明提供一种含降灰除硫装置的中速磨煤机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种含降灰除硫装置的中速磨煤机，包括落煤管、锥壳、粗粉分离器挡板和磨环，锥壳设在落煤管外围，粗粉分离器挡板设在锥壳的顶部，磨环设在锥壳的下方，还包括降灰除硫装置，降灰除硫装置包括杂质分离模块、杂质排出管和杂质感应模块；

杂质分离模块包括设在锥壳与磨环之间的第一圆环、第二圆环、第三圆环、杂质分离挡板和杂质分离模块外壳，第一圆环、第二圆环、第三圆环和落煤管的直径依次缩小、且同心设置；第一圆环与锥壳底部相接，杂质分离挡板相接在第一圆环的底部，第三圆环低于第二圆环；杂质分离模块外壳设在第一圆环和杂质分离挡板的外围、且与锥壳底部共同形成气体腔室，杂质分离模块外壳上设有工作气体进口；

杂质感应模块设在杂质分离模块的下方，杂质感应模块包括称重斗和重力感应器，称重斗设在重力感应器上；

杂质排出管一端与杂质分离挡板和第三圆环之间的区域连通、另一端与称重斗连通。

上述同心设置指圆心在同一直线上。

上述第三圆环低于第二圆环，具体指第三个圆环的上边沿低于第二个圆环的上边沿且第三个圆环的下边沿低于第二个圆环的下边沿。这样设计保证密度较小的煤颗粒从第二圆环与第三圆环之间的间隙中顺利排到磨盘上。

本申请将落煤管中煤块落下的方向定义为从上到下的方向或从高到低的方向；上述除本申请中速磨煤机内降灰除硫装置外的磨煤机的其它部分均可参照现有技术。

申请人经研究发现，由于粗粉分离器挡板的旋流作用，分离出来的粗粉在锥壳中汇集时仍具有较大周向速度，当汇集至锥壳下部附近时，粗粉中煤颗粒趋于在上层、杂质趋于在下层，即上层粗粉密度小、下层粗粉密度大。上述第一个圆环与粗粉分离器锥壳相接，当粗粉进入第一个圆环内时，第二个圆环的上边沿会把粗粉分为密度较小和密度较大的两股，密度较小的一股直接返回磨环，密度较大的一股进入杂质分离挡板与第三圆环之间环形空腔内进行筛分，而工作气体从磨煤机外部接入，送入气体腔室，再从相邻两杂质分离挡板的夹缝中喷出，形成较强旋流，使落入杂质分离挡板与第三圆环之间的粗粉产生旋流，密度较大的杂质运动至下面、从杂质分离模块底部的杂质排出管排出至称重斗，而较粗的煤颗粒运动至上面、从第二圆环与第三圆环之间的环形缝中溢出或被工作气体带出，返回磨环。重力感应器主要感应称重斗及其内部杂质的重量，从而可得知称重斗内杂质的堆积密度，从而获知杂质分离情况，若堆积密度过小说明杂质中碳含量过大，可调整工作气体流速来调整杂质分离的效果，从而减少碳损。

上述杂质排出管优选与称重斗的顶部连通。

为了便于控制杂质排出速率，进而控制杂质中碳损在一定范围内，优选，杂质排出管上设有控制气体进口，控制气体在杂质排出管中的流向与杂质的流向相反。

即杂质为在重力作用下从上向下流出，而控制气体方向为从下到上，优选，控制气体的压头高于工作气体；进一步优选，工作气体为冷一次风，控制气体为磨煤机密封风。

上述工作气体和控制气体的流量调节直接关系到分离杂质的“质”和“量”。“质”通过上述堆积密度反映，堆积密度越大，杂质的碳损越小；“量”通过排出速率反映，排出速率越高，杂质分离的效率越高。工作气体和控制气体的流量越大，堆积密度趋于越大，而排出速率趋于越低。

优选，工作气体的流量调节以预设策略为主，预设策略通过系统调试获取，而系统调试的主要任务是兼顾杂质的碳损和分离效率，保证效益最大化。

优选，控制气体的流量调节以堆积密度为主要依据，实行闭环智能控制。控制气体的流量调节具体为：将控制气体流量从最大流量逐渐减小，每次减小最大流量的2％～10％稳定3～30分钟，若有杂质排出、则获取排出杂质的密度，当排出杂质的密度比之前获取的最大杂质密度小5％～20％时，不再继续减小控制气体的流量，并把当前检测到的杂质密度作为杂质标准密度，调节控制气体流量，使排出杂质密度与杂质标准密度的偏差不超过20％，控制气体的最大流量指零杂质排出时控制气体的流量。

优选，当排出杂质的密度比检测到的最大杂质密度低5％～10％时，不再继续减小控制气体的流量。

上述含降灰除硫装置的中速磨煤机，还包括系统控制模块，系统控制模块与重力感应器电连。

上述系统控制模块以重力感应器的信号为主要依据推算排出杂质的堆积密度，以此为反馈信号调节工作气体和控制气体的流量，从而将分离杂质过程中的碳损控制在一定范围内。

为了更准确获取杂质的堆积密度信号，优选，杂质感应模块还包括缓存斗，缓存斗设在称重斗的上方、且与称重斗柔性连接，缓存斗的顶部与杂质排出管连通。

为了提高杂质感应模块产生信号的准确性，优选，缓存斗的底部和称重斗的顶部均为锥形结构、且锥角均为30～120°。

为了提高工作效率，保证生产的连续性，含降灰除硫装置的中速磨煤机，还包括设在称重斗下方的杂质输送系统，称重斗的底部设有杂质排出阀，杂质输送系统与杂质排出阀连接。

打开杂质排出阀，杂质从称重斗中排出，进入杂质输送系统。杂质排出阀与杂质输送系统之间的连接应保证杂质输送系统对称重斗无垂直向上的支撑力作用。

上述杂质输送系统的形式不限，可以是气力输送系统或皮带输送系统等，具体参考现有技术。

优选，杂质排出阀与杂质输送系统之间柔性连接。

为了进一步提高效率，杂质排出阀的口径与称重斗的口径相等。

这样可保证一旦杂质排出阀打开，杂质能够在极短时间内完全排出。

杂质经缓存斗过渡至称重斗，当称重斗中未填满杂质时，重力感应器能够连续监测到重量增加，而一旦填满，杂质暂时存储在缓存斗中，由于缓存斗与称重斗之间采用柔性连接件连接，重力感应器的信号将趋于稳定，此时监测到重量减去称重斗刚排空时的重量即为称重斗中杂质的总重量。由于称重斗的容积是定值，因此，一旦获知称重斗中杂质的总重量，杂质的堆积密度也便获知。根据上述堆积密度，可以判别杂质的含碳量大小，进而为控制系统提供关键的反馈信号。

为了获取杂质的堆积密度信号，作为另一种优选，杂质感应模块还包括设在杂质排出管或称重斗上的光路检测器，光路检测器包括发射端和接收端。

当接收端完全感应不到发射端的信号时，说明杂质已填充至光路检测器所安装的截面，由此得知当前杂质堆积体积，结合重力感应器监测值，可以比较容易获知杂质的堆积密度。

进一步优选，光路检测器安装在杂质分离模块和杂质感应模块之间的杂质排出管上。

当上述重力感应器连续监测到重量增加，增加的速率即为杂质排出速率。

优选，上述杂质分离模块均做耐磨处理或采用耐磨材料制作，减缓磨损，延长使用寿命。进一步优选，上述第三个圆环的外壁面贴有耐磨陶瓷片。

为了进一步提高分离效果，优选，杂质分离挡板有两块以上、且沿周向均匀布置，杂质分离挡板与圆周的切向呈15～75°夹角。

为了进一步提高分离效果，优选，杂质分离挡板的旋向与粗粉分离挡板的旋向一致。上述旋向指安装方向。

为了便于对现有的磨煤机进行改装，杂质分离模块设在中速磨煤机内锥壳的底部，杂质感应模块设在中速磨煤机外部，两者通过杂质排出管相连通。

上述杂质排出管倾斜或垂直向下布置，上端接磨煤机内部的杂质分离模块，下端接磨煤机外部的杂质感应模块，杂质在重力作用下由上至下从磨煤机内部流出。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明含降灰除硫装置的中速磨煤机可使磨煤机内的杂质得到有效的去除，本申请磨煤机可由现有设备直接改造而成，也可以直接生产新设备；采用本申请技术方案，磨煤机的出力可提高3～30％，单位制粉量的电耗可下降5％～50％，且有利于减轻磨煤机内部的磨损，进而降低磨煤机的维护成本，由于进入炉膛的煤粉中的杂质大幅减少，因此磨煤机下游的所有设备和管道的磨损将减轻，相应设备和管道的维护成本也随之下降；由于本发明所除杂质中含有较高硫份，因此本发明具有减轻水冷壁高温腐蚀和结渣倾向、减轻锅炉尾部受热面低温腐蚀、减少发电厂的硫排放、降低脱硫系统的运行成本等多方面的效益；所除杂质还能回收再利用，实现效益最大化。

附图说明

图1是本发明所适用的磨煤机的结构示意图。

图2是本发明实施例1降灰除硫装置的结构示意图。

图3是本发明实施例2降灰除硫装置的结构示意图。

图中，1为工作气体，2为控制气体，4为杂质，5为煤粉颗粒，6为杂质排出口，10为杂质分离模块安装部位，11为粗粉分离器锥壳，12为粗粉分离器挡板，13为落煤管，14为磨环，15为磨辊，16为喷嘴环，17为驱动装置，18为石子煤箱，19为热一次风，20为煤粉混合物(含粗粉和细粉)，21为粗粉(含杂质和煤粉颗粒)，22为合格细粉，23为原煤和煤粉颗粒混合物，24为石子煤，30为杂质分离模块，31为第一圆环，32为第二圆环，33为第三圆环，34为杂质分离挡板，35为杂质分离模块外壳，40为杂质感应模块，41为缓存斗，42为称重斗，43为重力感应器，44为杂质排出阀，45为柔性连接件，46为光路检测器的发射端，47为光路检测器的接收端，50为杂质输送系统。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种含降灰除硫装置的中速磨煤机，包括落煤管、锥壳、粗粉分离器挡板、磨环和降灰除硫装置，锥壳设在落煤管外围，粗粉分离器挡板设在锥壳的顶部，磨环设在锥壳的下方，降灰除硫装置包括杂质分离模块、杂质排出管、杂质感应模块、杂质输送系统和系统控制模块，杂质分离模块设在中速磨煤机内锥壳的底部，杂质感应模块设在中速磨煤机外部；

杂质分离模块包括设在锥壳与磨环之间的第一圆环、第二圆环、第三圆环、杂质分离挡板和杂质分离模块外壳，第一圆环、第二圆环、第三圆环和落煤管的直径依次缩小、且同心设置；第一圆环与锥壳底部相接，杂质分离挡板相接在第一圆环的底部，第三圆环低于第二圆环；杂质分离模块外壳设在第一圆环和杂质分离挡板的外围、且与锥壳底部共同形成气体腔室，杂质分离模块外壳上设有工作气体进口；

杂质感应模块设在杂质分离模块的下方，杂质感应模块包括称重斗、缓存斗和重力感应器，称重斗设在重力感应器上；缓存斗设在称重斗的上方、且与称重斗柔性连接，缓存斗的底部和称重斗的顶部均为锥形结构、且锥角均为75°；

杂质排出管一端与杂质分离挡板和第三圆环之间的区域连通、另一端与缓存斗的顶部连通，杂质排出管上设有控制气体进口，控制气体在杂质排出管中的流向与杂质的流向相反；

杂质输送系统设在称重斗的正下方，称重斗的底部设有杂质排出阀，杂质输送系统与杂质排出阀之间柔性连接；杂质排出阀的口径与称重斗的口径相等。

杂质分离挡板有两块以上、且沿周向均匀布置，杂质分离挡板与圆周的切向呈45°夹角；杂质分离挡板的旋向与粗粉分离挡板的旋向一致；

系统控制模块还与重力感应器电连，系统控制模块以重力感应器的信号为主要依据推算排出杂质的堆积密度，以此为反馈信号调节工作气体和控制气体的流量，从而将分离杂质过程中的碳损控制在一定范围内。

控制气体的流量调节为：将控制气体流量从最大流量逐渐减小，每次减小最大流量的2％～10％稳定3～30分钟，若有杂质排出、则获取排出杂质的密度，当排出杂质的密度比之前获取的最大杂质密度小5％～20％时，不再继续减小控制气体的流量，并把当前检测到的杂质密度作为杂质标准密度，调节控制气体流量，使排出杂质密度与杂质标准密度的偏差不超过20％，控制气体的最大流量指零杂质排出时控制气体的流量。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：杂质感应模块不包括缓存斗但包括设在杂质排出管上的光路检测器，光路检测器包括发射端和接收端。

实施例3

与实施例1基本相同，所不同的是：缓存斗的底部和称重斗的顶部均为锥形结构、且锥角均为30°；杂质分离挡板与圆周的切向呈15°夹角。

实施例4

与实施例1基本相同，所不同的是：缓存斗的底部和称重斗的顶部均为锥形结构、且锥角均为120°；杂质分离挡板与圆周的切向呈75°夹角。

Claims (10)

1.一种含降灰除硫装置的中速磨煤机，包括落煤管、锥壳、粗粉分离器挡板和磨环，锥壳设在落煤管外围，粗粉分离器挡板设在锥壳的顶部，磨环设在锥壳的下方，其特征在于：还包括降灰除硫装置，降灰除硫装置包括杂质分离模块、杂质排出管和杂质感应模块；

杂质分离模块包括设在锥壳与磨环之间的第一圆环、第二圆环、第三圆环、杂质分离挡板和杂质分离模块外壳，第一圆环、第二圆环、第三圆环和落煤管的直径依次缩小、且同心设置；第一圆环与锥壳底部相接，杂质分离挡板相接在第一圆环的底部，第三圆环低于第二圆环；杂质分离模块外壳设在第一圆环和杂质分离挡板的外围、且与锥壳底部共同形成气体腔室，杂质分离模块外壳上设有工作气体进口；

杂质感应模块设在杂质分离模块的下方，杂质感应模块包括称重斗和重力感应器，称重斗设在重力感应器上；

杂质排出管一端与杂质分离挡板和第三圆环之间的区域连通、另一端与称重斗连通。

2.如权利要求1所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：杂质排出管上设有控制气体进口，控制气体在杂质排出管中的流向与杂质的流向相反。

3.如权利要求2所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：控制气体的流量调节为：将控制气体流量从最大流量逐渐减小，每次减小最大流量的2％～10％稳定3～30分钟，若有杂质排出、则获取排出杂质的密度，当排出杂质的密度比之前获取的最大杂质密度小5％～20％时，不再继续减小控制气体的流量，并把当前检测到的杂质密度作为杂质标准密度，调节控制气体流量，使排出杂质密度与杂质标准密度的偏差不超过20％，控制气体的最大流量指零杂质排出时控制气体的流量。

4.如权利要求2所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：还包括系统控制模块，系统控制模块与重力感应器电连。

5.如权利要求1-4任意一项所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：杂质感应模块还包括缓存斗，缓存斗设在称重斗的上方、且与称重斗柔性连接，缓存斗的顶部与杂质排出管连通。

6.如权利要求5所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：缓存斗的底部和称重斗的顶部均为锥形结构、且锥角均为30～120°。

7.如权利要求1-4任意一项所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：还包括设在称重斗下方的杂质输送系统，称重斗的底部设有杂质排出阀，杂质输送系统与杂质排出阀连接。

8.如权利要求1-4任意一项所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：杂质感应模块还包括设在杂质排出管或称重斗上的光路检测器，光路检测器包括发射端和接收端。

9.如权利要求1-4任意一项所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：杂质分离挡板有两块以上、且沿周向均匀布置，杂质分离挡板与圆周的切向呈15～75°夹角；杂质分离挡板的旋向与粗粉分离器挡板的旋向一致。

10.如权利要求1-4任意一项所述的含降灰除硫装置的中速磨煤机，其特征在于：杂质分离模块设在中速磨煤机内锥壳的底部，杂质感应模块设在中速磨煤机外部，两者通过杂质排出管相连通。