摘要：本文詳細介紹了中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統和雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統各自的性能特點和各項經濟指標，依據鄒縣電廠2×1000MW火電工程的實際情況，并結合燃煤日益市場化的趨勢提出了科學合理的選擇，對其它火電工程制粉系統的選擇將起到參照作用。 

關鍵詞：磨粉機；正壓直吹式制粉系系統；中間儲倉乏氣送粉系統；中磨速 

0概述 

華電國際鄒縣發電廠是一座現代化特大型坑口電站，始建于1983年，現有裝機總量4540MW（4×335MW＋2×600MW＋2×1000MW），其中2×1000MW超超臨界火電機組的鍋爐為高效超臨界參數變壓直流爐、一次再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構∏型鍋爐。磨煤機作為機組的重要輔助設備，其配置的優劣將直接影響機組的安全性和經濟性。 

1機組燃用煤種與磨煤機類型 

鄒縣發電廠2×1000MW超超臨界火電機組設計選用本地產煙煤（即兗礦集團和濟北礦業的混煤），揮發份較高且易于研磨（見表1）。設計煤種的干燥無灰基揮發分Vdaf＝39％，屬煙煤，揮發份較高，容易著火燃燒，對于鍋爐點火燃燒十分有利，但也易自燃、放炮。對制粉系統的選擇將提出很嚴格的要求。按國標GB/T7562—1998對煤的可磨性分級可知當煤的HGI=40~60時，為難磨煤，本工程煤質HGI=64，不屬于難以研磨的煤種。 

對于燃用煙煤的制粉系統來講，在國內一般有4種選擇，分別是鋼球磨煤機中間儲倉乏氣送粉系統、單進單出鋼球磨煤機直吹式制粉系統、中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統和雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統。鋼球磨煤機中間儲倉乏氣送粉系統不宜用于Vdaf＝（27~40）％的煙煤，因為此種煙煤的揮發份較高，中儲系統各環節積粉處存在自燃爆炸的隱患，威脅機組安全，且系統復雜、電耗高、占地面積大，故本工程設計不予采用；單進單出鋼球磨煤機直吹式制粉系統在大型機組上缺乏成功的應用經驗，為規避風險，本工程設計亦不予采用；對于中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統和雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統來講，應根據機組設計煤種和制粉系統的自身特點進行比較分析，進行最經濟合理的選擇。 

2中速磨和雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統配置特點比較 

2．1中速磨煤機的國內制造狀況和特點 

目前，世界上用于大型燃煤電站的中速磨煤機大致可分為三類：HP（RP磨的替代產品）型碗式中速磨、MPS型輥式中速磨和MBF型輥式中速磨。 

HP型碗式中速磨煤機是ABB-CE公司于80年代中期開發出來的產品，是RP型中速磨的取代產品。上海重型機器廠繼1981年從ABB-CE公司引進RP系列中速磨技術后，又于1989年從ABB-CE公司引進HP系列中速磨技術，并已有了許多HP型磨煤機的業績，在制造方面已積累了比較豐富的經驗。HP1103型中速磨煤機已被托克托電廠及寶鋼訂貨，正處在生產階段。 

MPS型輥式中速磨煤機最早是由德國DBW公司于50年代研制開發的。沈陽重型機器廠于1985年從德國DBW公司引進MPS系列190、225、255三種磨煤機的制造技術，目前由其制造的MPS型磨煤機已在國內多個電廠應用。沈重已制造了國內最大的中速磨MPS450（磨石灰石），同時也制造了70多臺MPS265，MPS315，MPS360，MPS375中速磨（大多用于水泥廠），故設計制造MPS280中速磨煤機技術上是可靠的。 

另外，北京電力設備總廠也于1985年從德國DBW公司引進MPS225型制造技術和MPS磨系列化設計核心技術，并通過開發形成了自己的產品ZGM系列磨煤機，且在國內電廠也得到應用。 

MBF型輥式中速磨煤機是由美國FOSTERWHEELER公司于1975年開發出來的產品。MBF磨煤機基本保留了MPS磨煤機的優點：磨輥直徑較大，磨輥研磨壽命較長。目前國內尚無制造廠家生產此型式的磨煤機。鑒于本工程擬采用國產化設備的實際情況，在此不贅述。 

2003年2月長春發電設備總廠引進了德國BABCOCK公司MPS-HP-Ⅱ型磨煤機專有技術，該技術是德國MPS磨軋機第三代產品，是德國的最新技術。 

HP型中速磨和MPS型中速磨的研煤機理大致相同，即主要靠磨輥和磨碗襯板之間的擠壓來破碎原煤。HP型磨和MPS型磨在中速磨煤機領域中代表著二種不同的流派和風格，在市場競爭環境中，二者相互取長補短，不斷地進行改進和完善，其結構和工作原理有許多相似之處，也各有自己的特點。 

其相似之處： 

1）磨煤機采用變加載。磨煤機的出力大小可自動、隨時隨地進行調整。機組調峰時，避免磨煤機的頻繁啟動，運行操作方便。利于延長耐磨件壽命，可節能20； 

2）運行可靠性相對于鋼球磨煤機較差，運行維護工作量較多，需設備用磨煤機； 

3）傳動裝置采用行星齒輪減速機。此減速機具有體積小、重量輕、承載能力大、效率高、工作平穩等特點；磨輥與磨碗襯板無直接金屬接觸，可空載啟停，啟動力矩小，停機時磨碗中的存煤便于清除干凈； 

5）磨煤機的出力由給煤機和一次風量控制，對鍋爐負荷響應速度較慢； 

6）風煤比較高，低負荷時煤粉細度不宜控制，對鍋爐穩燃不利。滿負荷時風煤比在2左右，低負荷時，風煤比更高。另外風煤比高，使一次風系統阻力加大，增加了一次風機的能耗； 

7）對煤種的適用性，二種磨煤機基本相同。適用低磨蝕性（沖刷磨損指數Ke<5），低灰份，中高揮發份，水分<25,HGI>40的煙煤、次煙煤和貧煤；對煤中三塊(木塊、石塊和鐵塊)比較敏感，容易磨損。不適合磨制高硬度，高水分和低揮發分煤種。 

其不同之處： 

1）磨輥和磨盤形狀不同。HP型磨的磨輥為滾錐型，結構體積小，耐磨材料體積也小，磨輥使用壽命較短。而MPS磨的磨輥為滾輪型，磨輥直徑大，結構體積大，耐磨材料體積也大，磨輥可以翻輥使用，壽命較長； 

2）HP型磨煤機結構相對簡單，機器的體積較小，機體振動較大，本體的阻力小，石子煤排量較小。MPS型磨煤機結構相對復雜，機器的體積較大，機體振動較小，本體阻力大，石子煤排量較大； 

3）自動變加載裝置不同。HP型磨煤機采用外置式彈簧加載裝置，結構簡單，維修方便，成本低。MPS型磨煤機采用液壓蓄能器變加載技術； 

4）HP型磨煤機磨輥可翻出檢修，使磨輥更換可以直接在機器上進行，減少停機時間。MPS型磨煤機磨輥也可吊出檢修，但檢修時間相對長一些。 

綜觀以上二種中速磨煤機在國內的制造和使用情況，MPS型中速磨和HP型中速磨均可適用本工程設計煤種的煤質資料，故在本工程的技術經濟比較中，中速磨制粉系統基于HP型中速磨煤機。 

2．2雙進雙出鋼球磨的國內制造狀況和特點 

世界上制造雙進雙出鋼球磨煤機的廠家很多，其中有代表性的三家為：法國ALSTOM、美國FOSTERWHEELER和瑞士SVEDALA。三家生產的磨煤機各有特點，但磨煤原理是一致的，即通過鋼球和煤之間的互撞、互銼進行研磨。 

沈陽重型機器廠1988年從法國ALSTOM引進BBD3448、BBD3854、BBD4060、BBD4366、BBD4760、BBD4772六種規格雙進雙出鋼球磨煤機的全部設計、制造、檢驗和試驗技術。目前，由其生產的BBD4060、BBD4062、BBD4760等產品已應用于國內外的多個電廠中，在制造方面積累了豐富的經驗。 

上海重型機器廠1995年也從法國ALSTOM引進BBD系列雙進雙出鋼球磨煤機全套技術，并與ALSTOM合作制造了BBD4360型磨煤機出口國外，目前已與常熟電廠簽訂合同12臺，在今年年底為其提供4臺，在生產制造方面積累了一定的經驗。 

雙進雙出鋼球磨煤機的特點十分顯著： 

1）連續作業率高，運行維護工作很少，不需設備用磨煤機； 

2）此型式的磨煤機，其易損件鋼球能實現不停機加球； 

3）其螺旋推進器葉片一般壽命為2～3年，筒體襯板壽命

6～8年，螺旋葉片和筒體襯板的更換可跟隨鍋爐檢修時進行，磨煤機檢修維護費很低；

4）在寬負荷范圍內，響應速度快。磨機儲存煤量大，磨煤機出力靠一次風量調整，使磨機響應鍋爐負荷速度快； 

5）風煤比低。風煤比低是磨機本身結構所決定的。風煤比低使煤粉在一次風中濃度提高，加上低負荷時細度增加，有利于鍋爐低負荷時穩燃，降低燃油耗量； 

6）出力和細度穩定。出力的調節是由一次風量決定的。一次風量不變，出力就穩定。出力的控制與磨煤機內的煤位控制是相互獨立的，不會因出力的增加影響磨機內的煤量。煤粉細度通常是由磨機的鋼球量決定的，只要鋼球量不變，細度是穩定的； 

7）煤種適用范圍廣，不易受異物影響。適用各種煤質，對堅硬和高磨蝕性燃料，可通過改善受損件（襯板、鋼球）材料來滿足使用壽命要求； 

8）靈活性大。雙進雙出鋼球磨煤機可根據鍋爐負荷要求，實現雙進雙出、單進雙出或半磨運行三種工況，在實際應用中給用戶帶來很大的方便； 

9）可用率高。在出現單側堵煤或一臺給煤機故障停機時，雙進雙出鋼球磨煤機可單側進煤而出力下降較小，且筒體內煤粉存量很大，可維持15分鐘鍋爐煤粉需求。因此雙進雙出磨煤機的可用率很高，FW公司提供的資料稱可高達99.28； 

10）磨煤機的電耗比中速磨電耗高，故運行費用較高。 

2.3HP型中速磨制粉系統與BBD型雙進雙出鋼球磨制粉系統技術性能比較 

HP型中速磨制粉系統與BBD型雙進雙出鋼球磨制粉系統在技術性能上各有優缺點： 

1）在設計上HP型中速磨制粉系統與BBD型雙進雙出鋼球磨制粉系統一般都設置6臺磨煤機（其中HP型中速磨制粉系統的6臺磨煤機5臺運行，1臺備用）。 

2）在工作原理上，HP1103中速磨是通過旋轉的、帶有凹槽形滾道的碗式磨盤和三個固定的輪胎型磨輥碾壓物料進行研磨；而BBD4360雙進雙出鋼球磨則是通過鋼球和煤之間的互撞、互銼進行研磨。 

3）HP1103中速磨結構復雜。磨輥置于磨煤機內部，運行要求較高；需設備用磨，立式布置。磨煤機本體阻力較高，運行維護點較多，有潤滑站、液壓站、磨輥潤滑等，運行可靠性稍差。對“三塊”（木塊、石塊和鐵塊）敏感，大塊對運行有影響。適用于粉磨中等硬度和中等磨蝕性的貧煤及煙煤，無儲備能力，斷煤后需立即停機，對鍋爐負荷變化響應較慢，通過改變給煤機出力進行調整，遲緩10分鐘以上。低負荷時煤粉細度差，對鍋爐穩燃不利。磨煤機出力通過給煤機和一次風量控制。每臺設備自成體系，附機設備出現故障，需啟用備用磨煤機。耐磨件磨損后期細度降低。電耗較低,一般為8—9kWh/噸煤，但因磨煤機阻力較高，一次風機電機功率高。運行維護點較多，運行可靠性稍差。磨輥、磨盤瓦壽命一般為8000小時。噪音較小，距設備1m處的噪音<85dB（A）。煤粉均勻性好。設備重量及占地面積較雙進雙出鋼球磨制粉系統小。磨煤機啟動、停機性能好。風煤比較高，滿負荷時為2左右，低負荷時更高。一、二次風系統運行能耗之和高。磨煤后期出力≤95。每年需更換耐磨件，連續作業率受一定影響。檢修工作量大，技術要求高。對運行檢修人員素質要求較高。 

3）雙進雙出鋼球磨制粉系統結構簡單。磨煤機內部僅需充填鋼球，無運轉部件。磨煤機本體阻力較低，僅為中速磨煤機的45左右，無需備用磨，臥式布置。運行維護點少，僅有一臺潤滑站需進行日常維護，運行可靠性高。原煤中的石塊、鐵塊、木塊對運行影響較小。對煤種的適應性強，主要用于堅硬及中等硬度的煤種，特別適用于揮發份較高而磨蝕性又較強的煤種，對較高水分的原煤也有較強的適應性（僅次于風扇磨煤機）。儲備能力大，斷煤后鍋爐仍可運行15分鐘。磨煤機煤粉儲備量大，對鍋爐負荷變化響應較快，通過改變一次風量進行調整，適合機組調峰，僅遲緩15秒鐘。因原煤在筒體內停留時間長，煤粉細度高，低負荷時，對鍋爐穩燃有利。磨煤機出力靠一次風量控制，筒體煤位靠給煤機控制。磨煤機出力控制和磨煤機煤位控制屬兩套控制系統。因可以雙進雙出、單進雙出、單進單出（半磨）等狀態運行，即使個別給煤機等輔機設備出現故障，仍可保證滿負荷運行。但設備重量及占地面積較HP1103中速磨大，啟動、停機性能差，但煤粉均勻性較HP型中速磨好的多，整個運行期間細度穩定，低負荷時細度顯著提高，有助于鍋爐低負荷穩燃。風煤比較低，一般在1.4～1.7之間，低負荷時更低，最低可達1.35。磨煤機運行電耗較高,一般為（14—17）kWh/t煤，但因磨煤機阻力較低，一次風機電機功率低。噪音較大，距設備1.5m處的噪音<85dB(A)。襯板壽命能達到35000小時以上，絞籠壽命能達到(9000～18000)小時，運行期間僅需采用自動加球裝置補充部分已磨損的鋼球。因五年內不需停機更換耐磨件，因此連續作業率高。設備結構簡單，無特殊維護部件，日常維修工作量很小，對運行檢修人員素質要求不高。 

2.4HP型中速磨制粉系統與BBD型雙進雙出鋼球磨制粉系統經濟性能比較 

1、中速磨與雙進雙出制粉系統在主廠房建筑投入上差異約2000萬元（見表2）。 

表2主廠房尺寸及造價比較 

2、中速磨與雙進雙出制粉系統在設備造價上亦有較大差異（見表3）。 

表3制粉系統初投資比較 

注：1.以上設備及系統未含安裝費。2.兩種方案的比較均忽略設備基礎、送粉管道、四大管道、控制系統、征地費用所引起的差價。3.磨煤機價格按上海重型機器廠報價，中速磨按一類進口配置價格，給煤機價格按沈陽施道克電力設備有限公司報價。 

3、中速磨與雙進雙出制粉系統在運行費用上無論是負荷模式一（年利用小時數6500h，年運行小時7800h。其中100負荷按4350h計，75負荷按1700h計，50負荷按1750h計。）還是負荷模式二（年利用小時數5500h，年運行小時7800h。其中100負荷按2200h計，75負荷按2200h計，50負荷按2900h計，40負荷按500h計。）都有較大差別（見表4—表7） 

表41臺爐在負荷模式一工況下磨煤機年耗電量比較 

表52臺爐在負荷模式一工況下制粉系統年耗電量比較

表61臺爐在負荷模式二工況下磨煤機年耗電量比較 

表72臺爐在負荷模式二工況下制粉系統年耗電量比較 

4、二種制粉系統檢修費用比較 

中速磨與雙進雙出制粉系統由于所采用磨煤機的構造與工作原理不同在檢修費用和勞動強度上有很大差別（見表8）。 

表8制粉系統檢修費用比較 

二種制粉系統年費用比較：采用最小年費用比較法，計算公式如下： 

A=P·I(1 I)n/((1 I)n-1) R S=0.08549P R S

A--年費用； 

P--初投資 

R--年運行費（含電費、檢修維護費）； 

n—經濟生產年（20年）； 

I--年利率（貸款）取0.0576； 

S--系統費用，此處取0。 

綜合以上各部分，費用比較見表9、表10

表9負荷模式一工況下2臺機組年費用比較 

注：1．電費按成本價0.12元/kWh計算； 

表10按負荷模式二（年利用小時數5500h）2臺機組年費用比較 

注：1．電費按成本價0.12元/kWh計算， 

3結論 

從經濟比較看，BBD型雙進雙出鋼球磨冷一次風機正壓直吹系統年費用高于HP型中速磨冷一次風機正壓直吹系統160萬元（當年利用小時數6500h時）或88萬元（當年利用小時數5500h時）。 

從技術分析看，燃用高揮發分煙煤的鍋爐采用雙進雙出鋼球磨正壓直吹和中速磨正壓直吹系統都是可行的，但雙進雙出鋼球磨的獨特性能對鍋爐長期安全運行是十分有利的，如：故障檢修少，連續運行率高，使鍋爐的可用率大大提高；響應鍋爐負荷變化迅速，提高了鍋爐運行的安全性和經濟性；適應鍋爐低負荷運行的能力強，磨在低負荷運行煤粉細度更細，對鍋爐穩定燃燒節省助燃油很有利，提高了鍋爐低負荷運行的經濟性；可研磨任何煤種，能適應我國燃料供應渠道多、煤種多變的情況，特別能適應磨損指數高的煤，這是中速磨無法辦到的。 

綜合以上技術經濟比較，經多方論證，本工程擬采用雙進雙出鋼球磨冷一次風機正壓直吹系統。但對于我國西北部煤炭儲量豐富地區，特別對于燃用固定的煤炭品質屬于低硬度的高揮發分的發電機組，推薦采用中速磨正壓直吹制粉系統。 

作者簡歷： 

張代新（1965—）山東省鄒城市人，工程師，副總經理，曾從事300MW和600MW火電機組的生產管理工作，現從事600MW超臨界火電機組的生產管理工作。 

李祥苓（1972—）山東省鄒城市人，汽機專業工程師，曾從事300MW和600MW火電機組的檢修與維護工作，現從事600MW超臨界火電機組的基建與安裝的技術管理工作。