CN112536133B - 燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉系统及工艺，从制粉系统中循环物料及合格煤粉的特征粒径角度出发，通过优化磨煤机内置煤粉分级器的分级粒度，以及配合外置旋风分级器的二次分级作业，实现了磨煤机内循环物料的外排，并通过脉动气流分选床脱除循环物料中不断累积的矿物质组分，实现在确保提升合格煤粉质量的同时降低磨机内循环倍率。利用该工艺不仅能实现提升合格煤粉质量、提高锅炉燃烧效率及减少污染物排放等多重目的，还能有效减少磨机内循环倍率、减少设备磨损及能耗，并最终实现电厂磨煤制粉系统“研磨‑分级‑分选”一体化整合。

Description

燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉系统及工艺
技术领域
本发明涉及一种燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉系统及工艺，实现煤炭在研磨过程中及燃烧前降灰提质。
技术背景
电厂用煤多为灰分偏高的劣质原煤，其矸石含量高、排灰量大、发热量低且可磨性差。原煤需经多次研磨才能达到合格煤粉的粒度需求，导致磨机内部循环物料的质量要远大于磨煤机出力。据研究，磨机内的循环倍率(循环物料与磨机出力的质量流量之比)高达8～10倍。循环物料中富集了大量硬度高、密度大、可磨性差的煤系矿物质，这些矿物质在磨煤机内多次循环“研磨-分级”，大幅增加了研磨设备的磨损及能耗。统计数据显示，燃煤电厂自用电率高达5％～10％，其中磨煤制粉环节消耗0.5％～2％的发电量。另一方面，煤系有害矿物质(如闪锌矿、黄铁矿)经反复研磨后，仅极少数会以“石子煤”的形式排出磨机，大部分矿物质最终被磨成细粉后直接进入锅炉燃烧，不仅导致锅炉结渣、污垢、腐蚀等严重后果，而且增加了SO2、NOX、烟尘及重金属等环境污染物排放。目前，燃煤型大气污染已成为我国区域性重度雾霾天气频发的主要原因。
在磨煤机的循环研磨作用下，煤系矿物质会逐渐解离。循环物料中已解离的矿物质可以通过煤炭干法分选的方式脱除。但是，在制粉系统中嵌入干法分选的研究多聚焦在磨煤机的出粉(合格煤粉)上，针对磨机内循环物料分选的相关研究非常缺乏。在中国专利CN105013596A中，公开了一种针对磨机内循环物料分选的制粉工艺，该工艺将分选设备的入料管直接接入磨机内部，以截流循环物料至磨机外部分选。但由于磨煤机内部属于高温高压的封闭运行系统，若要在磨机内实现循环物料的截流采样，需要在采样节点内外完成压力、温度等动平衡，以及同步调节磨机其它部件的工作参数，导致实际工况下循环物料的分流操作困难较大。
根据燃煤电厂中速磨煤机的在线采样数据，循环物料的主导粒级为-500+90μm，而合格煤粉的主导粒级为-90μm。鉴于此，本发明提出一种将循环负荷引流至磨煤机外并利用脉动流化床分选的制粉工艺。
发明内容
本发明提出一种针对中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉系统及工艺，目的在于克服磨煤机内循环物料截流取样的困难，从制粉系统中循环物料及合格煤粉的特征粒径角度出发，通过优化磨煤机内置煤粉分级器的分级粒度，以及配合外置旋风分级器的二次分级作业，实现了磨煤机内循环物料的外排，并通过脉动气流分选床脱除循环物料中不断累积的矿物质组分，实现在确保提升合格煤粉质量的同时降低磨机内循环倍率。
为实现上述目标，本发明的技术方案为：内嵌脉动气流分选床的燃煤电厂制粉系统主要包括原煤仓、皮带传输机、中速磨煤机、煤粉分级器(磨机内置)、旋风分级器、脉动气流分选床、脉动阀、矸石仓和锅炉，所述的中速磨煤机的入料口通过皮带传输机与原煤仓的出料口连接，所述中速磨煤机的出料口与旋风分级器的入料口连接，所述旋风分级器的溢流口与锅炉入料口连接，所述旋风分级器的底流口与脉动气流分选床的入料口连接，所述脉动气流分选床的排料端设置有精煤和尾煤两个排料口，所述脉动气流分选床的精煤排料口与磨煤机的入料口连接，所述脉动气流分选床的尾煤排料口与矸石仓的入料口连接。
作为优选，所述脉动阀为常开型电磁阀，所产生的脉动气流波形为单向矩形波，脉动频率在3～15Hz范围内可调，脉动气流占空比在25％～75％范围内可调。
作为优选，所述煤粉分级器(磨机内置)的分级粒径为500～450μm。
作为优选，所述旋风分级器的分级粒径为90～74μm。
作为优选，所述脉动气流分选床的分选密度为1.7～1.9m3/kg。
所述燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉工艺，运行步骤为：
步骤一：块状原煤经中速磨煤机研磨成粉，在磨煤机内置的煤粉分级器内完成一次分级，通过优化煤粉分级器的分级粒级从原始的90～74μm提升至500～450μm，以同时实现合格煤粉和循环物料的外排。
步骤二：所述煤粉在磨机外置的旋风分级器完成二次分级，所对应的分级粒径为90～74μm，以实现循环物料(-500+90μm)及合格煤粉(-90μm)的分离。
步骤三：所述合格煤粉直接进入锅炉燃烧，而所述循环物料进入脉动气流分选床按密度差异进行分选。
步骤四：所述脉动气流分选床的精煤产品汇同磨煤机新入料再次进入磨机内研磨，以回收燃煤可燃体；所述脉动气流分选床的尾煤产品视为煤矸石，从制粉系统中脱除并外排至矸石仓存储。
有益效果：本发明从制粉系统中循环物料及合格煤粉的特征粒径角度出发，通过优化磨煤机内置煤粉分级器的分级粒度，以及配合外置旋风分级器的二次分级作业，实现了磨煤机内循环物料的外排，并通过脉动气流分选床脱除循环物料中不断累积的矿物质组分，继而实现燃煤在研磨过程中及燃烧前降灰提质，这对于降低磨机内循环倍率及磨损、提高磨煤机能效、提升合格煤粉质量、减少燃煤电厂污染物排放等方面都具有积极影响。本发明的优点包括：
1.无需对现有磨煤机做任何改造，只需将磨机内置煤粉分级器的分级粒度从原来的90～74μm上调至500～420μm，上调后的粒级刚好包含循环物料的主导粒级，以实现循环物料从磨煤机内外排。
2.通过脉动气流分选床脱除循环物料中不断累积的矿物质组分，在提升合格煤粉质量的同时降低了磨机内质量流量大、矿物质含量高、可磨性差的循环物料的比重，减少了循环物料中矿物质组分对制粉系统及锅炉燃烧的不利影响，实现了制粉系统的“研磨-分级-分选”一体化整合。
附图说明
图1为本发明制粉系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述：
图1所示为一种燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉工艺，主要包括原煤仓1、皮带传输机2、中速磨煤机3、煤粉分级器4、旋风分级器5、脉动阀6、脉动气流分选床7、矸石仓8、锅炉9，所述中速磨煤机3的入料口通过皮带传输机2与原煤仓1的卸料口连接，所述中速磨煤机3的出料口与旋风分级器5的入料口连接，所述旋风分级器5的溢流口与锅炉9入料口连接，所述旋风分级器5的底流口与脉动气流分选床7入料口连接，所述脉动气流分选床7的精煤排料口与中速磨煤机3的入料口连接，所述脉动气流分选床7的尾煤排料口与矸石仓5入料口连接。
本发明，作为优选，所述脉动阀6为常开型电磁阀，所产生的脉动气流波形为单向矩形波，脉动频率在3～15Hz范围内可调，脉动气流占空比在25％～75％范围内可调。
本发明，作为优选，所述煤粉分级器4(磨机内置)的分级粒径为500～450μm，所述旋风分级器5的分级粒径为90～74μm，所述脉动气流分选床7的分选密度为1.7～1.9m3/kg。
所述制粉工艺的运行步骤为：
步骤一：块状原煤经中速磨煤机3研磨成粉，在磨煤机内置的煤粉分级器4内完成一次分级，通过优化煤粉分级器4的分级粒级从原始的90～74μm提升至500～450μm，以同时实现合格煤粉和循环物料的外排。
步骤二：所述两种煤粉在磨机外置的旋风分级器5内完成二次分级，所对应的分级粒径为90～74μm，以实现循环物料(-500+90μm)及合格煤粉(-90μm)的分离。
步骤三：所述合格煤粉直接进入锅炉9燃烧，所述循环物料进入脉动气流分选床7按密度差异进行分选。
步骤四：所述脉动气流分选床7的精煤产品汇同磨煤机新入料再次进入中速磨煤机3内研磨，以回收燃煤可燃体；所述脉动气流分选床7的尾煤产品视为煤矸石，从制粉系统中脱除并外排至矸石仓8存储。

Claims (2)

1.基于制粉系统的燃煤电厂中速磨煤机内循环物料降灰提质的制粉工艺，所述制粉系统包括原煤仓（1）、皮带传输机（2）、中速磨煤机（3）、内置于中速磨煤机（3）的煤粉分级器（4）、旋风分级器（5）、脉动气流分选床（7）、矸石仓（8）和锅炉（9），所述中速磨煤机（3）的入料口通过皮带传输机（2）与原煤仓（1）的卸料口连接，所述中速磨煤机（3）的出料口与旋风分级器（5）的入料口连接，所述旋风分级器（5）的溢流口与锅炉（9）入料口连接，所述旋风分级器（5）的底流口与脉动气流分选床（7）入料口连接，所述脉动气流分选床（7）的精煤排料口与中速磨煤机（3）的入料口连接，所述脉动气流分选床（7）的尾煤排料口与矸石仓（8）入料口连接；其特征是：包括如下步骤：
步骤1：块状原煤在中速磨煤机（3）的作用下研磨成粉，煤粉通过中速磨煤机（3）内置的煤粉分级器（4）一次分级，粗粒煤粉返回中速磨煤机（3）研磨区域重磨，而细粒煤粉通过外置的旋风分级器（5）二次分级，旋风分级器（5）的溢流，即合格煤粉进入锅炉直接燃烧，旋风分级器（5）的底流，即循环物料通过脉动气流分选床（7）分选为精煤粉和尾煤粉，精煤粉重返中速磨煤机（3）研磨以回收燃煤可燃体，而尾煤粉进入矸石仓（8）存储；
中速磨煤机（3）内置煤粉分级器（4）的分级粒径为500~450 μm；外置旋风分级器（5）的分级粒径为90~74 μm；脉动气流分选床（7）的分选密度为1.7~1.9 kg/m3，低于该分选密度的精煤粉重返中速磨煤机（3）研磨，高于该分选密度的尾煤粉视为煤矸石，从制粉系统中剔除。
2.根据权利要求1所述的制粉工艺，其特征为：所述脉动气流分选床（7）中脉动气流通过常开型电磁阀产生，脉动气流波形为单向矩形波，脉动频率在3~15 Hz内可调，脉动气流占空比在25 %~75 %内可调。
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