摘要：本文强调在目前煤电价格比不断提高的状况下，对锅炉煤粉细度做好管理是节能措施中重要的环节。并对煤粉细度的分析进行了综合介绍。

关键词：    煤粉细度   取样分析

1．概述

在现代大型燃煤发电厂，仍然以燃烧煤粉的煤粉炉占据主导地位。从煤燃烧的角度看，煤粉磨得越细，燃烧越充分，燃烧效率越高。但当煤粉磨的太细时，而且制粉系统又是储仓式热风送粉就会造成三次风中细粉量增多，在三次风中湿度大，氧气量少加之离炉膛出口的形成短，而且细颗粒的煤粉与烟气之间的相对速度小，传质条件较差，反而造成机械不完全燃烧热损失增大。煤粉越细，磨煤成本就越高，而且还容易引起煤粉爆炸，这样煤粉的细度在理论上存在一个最佳经济值。所以，煤粉细度分析在燃煤发电厂锅炉运行中是一项不可缺少的工作。根据对煤粉细度的测量结果，对照最佳经济值，适当调整制粉系统的运行，对锅炉经济运行具有重要意义。一般在锅炉投运前的燃烧调整中，进行变煤粉细度试验以确定运行中的煤粉细度时，可以用经验公式作为试验参数，煤粉细度经试验整定后，一般在运行过程中都不在进行调整。应该注意的是经济细度除了与煤种、炉膛结构、燃烧器形式和磨煤机形式等因素的影响之外，还会受到许多其它变量的影响，如煤电的比价，锅炉负荷，一、二、三次风的风的风率、风速、风温，炉内结渣情况，环境温度等。锅炉的经济运行，客观上要求及时测量煤粉细度，尽快调整制粉系统的运行，使煤粉的细度一直保持在最佳经济值附近。“对每台125MW的机组，如果能在煤粉经济细度下运行，每年可节煤5000多吨”。我国燃煤发电厂用煤政策是尽量使用劣质煤炭，由于目前煤粉细度检测方法的落后，很难保持最佳范围内运行中。

对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度不但对运行经济性影响较大而且对锅炉安全运行也是重要影响因素，特别是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉细度的影响更为重要。由于煤粉变粗所引起的危害是很大的，会发生锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题都与煤粉细度有直接的关系，然而正是这一重要因素却往往得不到重视。目前，煤粉粗是各电厂存在的较普遍的问题，锅炉大多燃用贫煤和无烟煤，采用四角切圆燃烧，由于这种燃烧方式的特点，当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很难及时着火，使火焰中心上移，实现完全燃烧，加上后期混合较差时，飞灰含碳量增加。煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流，大颗粒的炭粒甩向炉膛的四壁，靠近水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的机会大大增加。燃烧灰熔点低的煤种时，还可能出现结焦现象。由于煤粉粗大大推迟了着火和燃烬，试验表明随煤粉细度的增加炉膛火焰中心明显上移，这就使得炉膛出口烟温升高，烟温偏差增大，出现爆管现象。

2.造成煤粉粗的原因分析

2.1 磨煤机本身的问题以及检修质量问题，使得制粉系统降低煤粉细度相当困难。磨煤机密封系统不良，磨煤机出入口差压较小(一般在1500～2000Pa)，给煤量小，一旦增加给煤量就会出现磨煤机冒粉现象，致使制粉系统出力严重不足，满负荷时需要整套磨煤机连续运行。如果想降低煤粉细度，就会导致粉位降低影响负荷。

2.2 磨煤机的钢球装载量和不同直径的钢球配比以及钢球质量也是影响煤粉细度的重要因素。每台磨煤机都有其最佳装球量(最佳装球量通过试验测定)，应定期补充钢球，以防止钢球过少而影响其出力。磨煤机中加装不同直径的钢球是为了保持其钢球的充满度，以保证最佳的研磨效果。因此磨煤机应定期进行甩钢球。

2.3 粗粉分离器是影响煤粉细度的重要设备，同时也是出现问题较多的设备。目前，粗粉分离器的磨损是一个相当严重的问题，为了防止磨损，许多电厂都在粗粉分离器内部加装了防磨材料，一般都在内外套筒的外壁和内壁加装了50mm厚的防磨材料。这样磨损问题得到了缓解，但同时也带来了其它问题，粗粉分离器的通流面积减小，气流流动状态紊乱，破坏了原设计工况，使得分离效果变差，出力不足，粗粉分离器效率低。另外粗粉分离器还存在其它一些常见问题，如检修人孔门漏风、粗粉分离器折向挡板外部无刻度、内外开度不一致、挡板动作不灵活、粗粉分离器挡板局部磨损严重、折向挡板两侧空隙太大等等，这些常见问题都影响着煤粉细度的调整。

2.4 制粉风量对煤粉细度的影响相当明显，制粉风量增加，制粉系统出力增加，煤粉变粗。有时运行人员不能及时调整制粉风量致使制粉风量过大，煤粉很粗。

2.5煤质是影响煤粉细度的重要因素，随着煤的可磨性系数的不同，灰份的含量的多少，都将影响制粉系统的出力以及煤粉细度。有时运行人员不能根据煤质的变化来调整制粉系统的通风量，也会影响煤粉细度。人为因素也是造成煤粉粗的重要原因，煤粉细度对设备及运行的影响往往不能立即体现出来，所以其重要性常常得不到重视，目前采用人工检测煤粉细度不很难保证及时按规定取样、化验、调整。

3.煤粉细度的取样

3.1人工取样从气粉两相流体管道中抽取粉样目前广泛采用等速取样的原理。在制粉系统试验中，按照等速取样的原理，我国过去曾经使用过￠14mm、￠16mm采用的煤粉等速取样管，但是这种取样管主要适用于在负压系统中抽取煤粉样，   因为与这种取样管配的管座不带空气密封装置。曾经设计过配此种取样管管座的空气密封装置，但因管座开孔较大，密封效果不理想。美国ASME磨煤机试验规程中所列煤粉取样管呈平头式 (配空气密封管座)，头部简单的开一方孔，未设计等速取样的静压孔，先任意用一速度抽取，将抽取的煤粉样进行粒度分布试验，验证其所取煤粉样是否符合颗粒特性方程，对 ＝100exp(-b )式进行两次取对数可得 。

                                           [lgln(100/ )=lg(-b)+nlgx]

  满足直线关系。美国磨煤机试验规程认为如果抽取出来的煤粉样经筛分分析后不符合上式的直线关系则重新改变抽取速度进行抽样直到煤粉样符合直线方程为止。此种方法过于烦杂。日本使用的煤粉取样管与上述美国试验规程中所列一致，但在取样系统中加入浮子流量计，按照事先得出的煤粉管道中的流速用浮子流量计来控制抽取速度。   此种方法不是逐点等速取样(在同一截面上流速分布是不均匀的)，而且煤粉管道中的流速也不易求取，因此这种方法也欠缺。

  d-煤粉管道内径         l-取样枪长度

3.1.2 第二种方法由德国VKR电力公司研究开发,称为自动煤粉取样系统(VKR方法)。采用的煤粉等速取样管呈弯头式，采用静压平衡原理进行逐点等速取样，管座采用空气密封装置。但是购置这一套装置的费用昂贵。该方法的系统构成见图4。VKR方法的显著特征是实时等速和全断面取样。取样枪必须根据具体煤粉管的管径专门设计。取样枪内布置有两根压力传输管，分别测量煤粉管内和取样管内的静压。自动控制装置内部安装差压传感器、快速电磁阀和执行机构等。取样过程中，实时地测量煤粉管和取样管内的静压，当两个静压不相等时，快速电磁阀动作，通过改变压缩空气量随时调节取样管内的流速，使它与煤粉管内的速度相等，从而实现等速取样。测点模板是一块椭圆形板，板面上按一定的几何关系布置64个测点。测量过程中遵循这些测点移动摆锤，取样头就能按照等截面原则在煤粉管内全断面取样。实际使用表明，这种自动取样装置的取样效果较好。该装置的最大优点是实现了实时的自动等速，取样准确性有较大提高（该技术在引进时可根据我国电站一次风管经设计）。

图 5 平头式煤粉等速取样装置

（ 9）取样时，密封管座压缩空气应关小，直至取样孔处不冒粉为止。（10）每取一个孔后，必须用吹扫风吹扫取样管静压传压孔，以防止煤粉堵塞。以上取样取样方法都是在人工干预定下进行取样工作，其设备也不能固定在煤粉管道上，作无需人工干预定下的定时取样。

       3.2自动取样

图6 直吹式制粉系统煤粉自动取样原理

3.2.2储仓式制粉系统自动取样原理取样器的作用式将下粉管中的煤粉按需要的量取出送入筛分系统进行筛分。取样器由采样管、电机、螺旋输粉器、封头等组成。在取样管的上方开有长槽，煤粉由此落入管内，取样时电机先反转，将取样管内留粉旋出，然后再正转，在取样管下方开有小孔保证了取样的代表性。见图7。

     图7储仓式制粉系统煤粉自动取样原理

4.煤粉细度实现自动检测的意义煤粉细度自动检测对锅炉优化燃烧的前提，将现行人工测量分析煤粉细度操作全部过程实现了自动化过程中尤为重要。煤粉细度分析在燃煤发电厂锅炉运行中是一项不可缺少的工作，根据对煤粉细度的测量结果，对照最佳经济值，适当调整制粉系统的运行，对锅炉经济运行具有重要意义。人工测量煤粉细度的检测的弊端：目前，各燃煤发电厂基本采用人工测量分析的方法，通常每班分析一次。人工测量分析的方法存在很多缺点：采样分析间隔太长，运行人员不能对制粉系统进行及时调节，调节结果也不能及时得到反馈；人工测量结果的精确度受人为因素影响太大，素质高的和素质低的工作人员，对同一批样品的测量结果往往差距很大，煤粉分析由化学分析人员来完成，在取样的环节和分析过程中不能严格按照规程进行操作；运行人员对所测得结果往往表示怀疑；人工测量分析的方法还存在劳动强度大，工作环境差，工作程序繁琐等缺点。这些因素决定了现已运行的锅炉无法保证在经济细度下运行，因此自动检测煤粉细度至关重要。随着煤炭价格的不断上涨以及电力行业的改革，电厂节能是当务之急，而控制煤粉细度在经济范围内运行是节能的重要途径。具体设计特点应具有：整个测量过程无须人工干预，即可自动完测量周期可随意设定；装置的采样系统使样品具有代表性；自动测量的过程符合现有测量规程；自动显示和打印及存贮整理测量结果。在实现自动测量装置的设计中主要包括一下几个环节的技术问题：自动采样、煤粉在筛子中振动、煤粉在筛子中流动、自动刷筛子、自动称重、自动进煤和卸煤。还要做到装置体积小，便于安装。测量结果的可靠性关键是重复率。自动检测煤粉细度原理煤粉细度自动检测装置见图8。