600MW机组磨煤机调节系统毕业设计.doc

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沈阳工程学院毕业设计

摘要

在飞速发展的今天，人们已经离不开电，所以电力的发展决定着人类的发展水平。

我们要大大的重视电厂的用电结构变化，要对电厂机组进行更细心的控制，已出尽人类的发展，另外，机组容量不断地增加，锅炉的蓄热量相对减少，采用机炉分别控制方式已不适应外界负荷的要求和保持机炉之间的平衡，因此通常采用锅炉汽轮发电机组的单元制运行方式。

在这种运行方式下，即机跟炉和炉跟机、机炉协调等控制方式。

按锅炉、汽轮机在控制过程中的任务和相互关系的不同，可以构成这三种基本形式。

此外，为了使电厂能够安全、稳定地运行，对磨煤机、给煤机及风烟等各部分的控制也十分重要。

磨煤机是火电厂重要的辅机，磨煤机运行的好坏直接营销到火电厂锅炉能否安全、经济、稳定运行，也直接关系到电厂整个机组能否安全、经济、稳定运行。

给煤控制的任务在于进入锅炉的煤量随时与外界负荷要求相适应。

因为汽压是锅炉燃料量与汽轮机需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特点，因此汽压可以作为燃料控制系统的被调量。

锅炉风烟系统即为一平衡通风系统，即利用一次风机、送风机和引风机来克服气流流通过程中的各项阻力。

平衡通风系统不仅是炉膛及尾部烟道的漏风不会太大，保证较高的经济性，而且还能防止炉内高温烟气外贸，对于运行人员的安全和锅炉房岛的卫生条件均有好处。

这次设计的主要内容是对磨煤机控制、一次风控制及磨煤机出口煤粉控制进行设计。

关键词：

磨煤机给煤机一次风控制

Abstract

Intherapiddevelopmentoftoday,peoplecannotdowithoutelectricity,sothedevelopmentofthepowerlevelofhumandevelopment.Wehavetomuchattentionstructuralchangesoftheplant'selectricity,morecarefulcontrolofthepowerplantunit,hasthebesthumandevelopment,inaddition,thecapacityoftheunitscontinuetoincrease,relativereductionoftheheatstoragecapacityoftheboiler,turbineandboilerrespectively.controlmethodswerenotsuitedtotherequirementsoftheexternalloadandtomaintainabalancebetweentheturbineandboiler,usuallyaboilerturbogeneratorunitsystemoperatingmode.Inthisoperatingmode,iemachinewithafurnaceandthefurnacewiththemachine,boiler-turbinecoordinationcontrol.Boiler,steamturbineinthecontrolprocessofthetaskandtherelationshipbetweendifferent,canconstitutethethreebasicforms.

Inaddition,inordertomakethepowerplantcanbesafelyandstablerunofthemill,isalsoveryimportanttothecontrolofvariouspartsofthestokerandFengYan.

Isanimportantauxiliaryofthethermalpowerplantcoalmill,coalmilltorunadirectmarketingtothethermalpowerplantboilerwhetherthesecurity,economic,andstableoperationof,butalsodirectlyrelatedtotheentireunitofthepowerplantcansafely,economy,stabilityoperation.Tasktocontrolcoalistheamountofcoalintotheboileratanytimetomeettherequirementsoftheexternalload.Becausethevaporpressureoftheboilerfuelconsumptionandturbineenergybalancesigns,andsteampressureintheloaddisturbanceresponsecharacteristicsoftheapproximateproportionofsteampressurecanadjusttheamountofthefuelcontrolsystem.

Boilerandfluegassystemisabalancedventilationsystem,namelytheuseofafan,blowerandinduceddraftfantoovercometheresistanceoftheairflowprocess.Balancedventilationsystemisnotonlythefurnaceandtherearflueleakagewillnotbemuchtoensurehigheconomic,butalsotopreventthetemperatureinsidetheflueofforeigntrade,goodforrunningthesafetyandhealthconditionsoftheboilerroomisland.

Thedesignofthemaincontentofthemillcontrol,aircontrolandmilloutletpulverizedcoalcontroldesign.

KeywordCoalmillCoalfeederPrimaryairControl

目录

摘要 I

2锅炉燃烧系统及其设备 1

2.1制粉系统介绍 1

2.1.1给煤机 1

2.1.2磨煤机 2

3磨煤机概述 2

3.1磨煤机选型 3

3.2中速磨工作原理 4

3.3磨煤机主要结构 5

4燃烧控制子系统分析及研究 10

4.1燃料量控制系统分析 10

4.1.1燃料量的测量 10

4.1.2燃料量控制系统分析 10

4.1.3燃料量控制系统 11

4.2制粉控制系统分析 12

4.2.1.给煤机控制系统 13

4.2.2一次风控制系统 15

4.3风煤交叉限制 16

4.3.1单交叉限制方式 16

4.3.2交叉限制与平行调节 16

4.3.3带氧量校正的交叉限制 17

4.3.4双交叉限制方式 18

4.4测量参数整定 19

4.5二次风干燥风挡板位置设定 21

结论 24

总结 25

致谢 26

参考文献 27

27

2锅炉燃烧系统及其设备

2.1制粉系统介绍

制粉系统是指将原煤破碎、干燥成为具有移动细度和水分的煤粉，并且根据锅炉的运行情况对制粉出力和煤粉细度进行合理的调整，然后送入锅炉炉膛进行悬浮燃烧所需设备和相关连接管道的组合。

可以分为直吹式和仓储式（及中间仓储式）两大类。

中间仓储式制粉系统将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧；而直吹式制粉系统将原煤经磨煤机制成煤粉后直接吹入炉膛进行燃烧。

本次课程设计中用到的是直吹式的制粉系统，其优点：

设备简单，投资少，系统的爆炸危险性小，将煤粉送往喷燃器所消耗的电能少。

其缺点：

制粉系统出故障时，锅炉必须降低负荷甚至停炉，可靠性差，每台锅炉需配置多台磨煤机。

图2.1直吹式制粉系统

（1—原煤斗2—给煤机3—磨煤机4—粗粉分离器5—煤粉分配器6—一次风管7—燃烧器8—锅炉9—送风机10—一次风机11—空气预热12—热风管道13—冷风管道15—二次风箱16—密封风机17—混合风门18—热风门19—冷风门20—二次风门21—密封风门22—隔绝门）

2.1.1给煤机

给煤机的作用是根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，并把原煤斗中原煤均匀地送入磨煤机。

给煤机的型式很多，国内应用较多的给煤机有圆盘式给煤机、电磁振动式给煤机、刮板式给煤机和电动式皮带给煤机。

2.1.2磨煤机

给煤机的作用是根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，并把原煤斗中原煤均匀地送入磨煤机。

给煤机的型式很多，国内应用较多的给煤机有圆盘式给煤机、电磁振动式给煤机、刮板式给煤机和电动式皮带给煤机。

3磨煤机概述

磨煤机是制粉系统的主要设备，它的主要作用是将具有一定尺寸的煤块进行干燥、破碎并磨制成煤粉。

磨煤机通常是按照转速进行分类的。

（1）低速球磨机

工作转速15~25r/min，又称为筒型磨煤机或低速筒式钢球磨煤机。

它的工作原理是电动机经减速装置带动圆筒转动，在离心力和摩擦力的作用下，护甲将钢球提升到一定高度，然后借重力自由落下。

煤主要被落下的钢球几击碎，同时还受到钢球之间的挤压、碾磨作用。

原煤和热空气从一端进入磨煤机，磨好的煤粉被气流从另一端带出。

热空气不仅起干燥原煤作用，而且有是输煤送粉的介质。

干燥剂气流速度越大，带出的煤粉量越多，磨煤机出力越大，煤粉越粗。

低速球磨机的优点是对煤种的适应性强，有较强的磨煤能力，工作可靠，能连续可靠运行；缺点是设备笨重，金属耗量多，占地面积大，特别是低负荷运行时，单位电耗很高。

（2）中速磨煤机

工作转速为50~300r/min，目前电厂采用的中速磨煤机型式主要有：

平盘磨；碗式磨；球环式中速磨；MPS磨。

中速平盘磨的工作部件是转盘和辊子，转盘由电动机通过减速带动旋转，转动的转盘又带动辊子转动，煤在转盘和辊子之间被破碎，依靠碾压作用来磨煤。

其碾压煤的压力主要靠弹簧拉紧所产生的力。

中速磨的优点是结构紧凑，占地面积小，金属耗量小，磨煤电耗低，煤粉均匀性好；缺点是磨煤部件易损坏不宜磨硬煤和水分多、灰分大的煤。

（3）高速磨煤机

目前国内常用的高速磨煤机是风扇式磨煤机（简称风扇磨）。

风扇磨主要工作部件是叶轮、外壳保甲、轴及轴承箱等。

形状像风机挡板的叶轮上装有锰钢制成的冲击板，外壳内衬有耐磨保甲。

原煤进入磨煤机，被高速转动的冲击挡板击碎后抛掷到外壳保甲上，煤粒与保甲的撞击以及煤粒之间的相互撞击，致使煤再次击碎而成为煤粉。

煤粉被热空气干燥后，带入分离起进行粗粉分离。

外壳保甲上方设有活门，以便排放石子煤及金属杂物。

风扇磨的优点是结构简单，制造方便，尺寸小，占地少，处投资低，磨煤机内存煤量较小，适应负荷变化快；缺点是磨损严重，不宜磨硬煤和水分大的煤，煤粉均匀性差等。

3.1磨煤机选型

（1）磨制烟煤（挥发分在19%~40%）

当磨制中高挥发分（27%~40%），水分不高，外在水分小于15%，磨损性不大的烟煤时，宜采用中速磨煤机直吹系统；100MW及以上燃烟煤锅炉使用四角切圆

燃烧布置方式，不宜采用风扇磨煤机；当煤的磨损性较强，且是中挥发分（19%~27%），应选用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统，若是中高挥发分（27%~40%）烟煤，要考虑防爆，可选用双进双出钢球磨煤机直吹系统。

（2）磨制贫煤（挥发分在9%~19%）

当煤的磨损指数不太强，煤的品质较好，宜采用中速磨煤机直吹系统。

磨制贫煤时如果煤的磨损指数较强宜采用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统。

（3）磨制劣质烟煤（挥发分大于40%，热值小于16.7Mj/kg的烟煤和灰分大于32%的洗中煤）时，因为其特性接近于烟煤和贫煤，应当根据煤的制粉和燃烧性能，选择合适的磨煤机和制粉系统。

（4）磨制褐煤（挥发分大于40%）

主要看磨损指数，磨损指数小于3、5的应选用风扇式直吹式系统。

磨损指数大于3、5时可以考虑中速磨煤机直吹系统。

（5）磨制无烟煤（挥发分小于9%）

应采用钢球磨煤机中储式乏器送粉系统。

3.2中速磨工作原理

ZGM113系列磨煤机是一种中速辊盘式磨煤机，其碾磨部分是由转动的磨环和三个沿磨环滚动的固定且可自转的磨辊组成。

需研磨的原煤从磨煤机的中央落煤管落到磨环上，旋转磨环借助于离心力将原煤运动至碾磨滚道上，通过磨辊进行碾磨。

三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚道上，碾磨力则由液压加载系统产生，通过静定的三点系统，碾磨力均匀作用至三个磨辊上，这个力经磨环、磨辊、压架、拉杆、传动盘、减速机、液压缸后通过底板传至基础（见下图）。

原煤的碾磨和干燥同时进行，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煤机上部的分离器中进行分离，粗粉被分离出来返回磨环重磨，合格的细粉被一次风带出分离器。

图3-1磨煤机加载传递系统“受力状态图”

难以粉碎且一次风吹不起的较重石子煤、黄铁矿、铁块等通过喷嘴环落到一次风室，被刮板刮进排渣箱，由人工定期清理（或由自动排渣装置排走），清除渣料的过程在磨运行期间也能进行（见下图）。

图3-2磨煤机“沸腾区”示意图

ZGM113系列磨煤机采用鼠笼型异步电动机驱动，通过立式伞齿轮行星齿轮减速机传递磨盘力矩，减速机还同时承受因上部重量和碾磨加载力所造成的水平与垂直负荷。

为减速机配套的润滑油站用来过滤、冷却减速机内的齿轮油，以确保减速机内零部件的良好润滑状态。

配套的高压油泵站通过加载油缸既可以对磨煤机施行加载又可以实现磨煤机在检修时抬起或降下磨辊。

通常几台磨煤机共用一台密封风机，也可一台磨煤机配备一台密封风机，密封风对磨煤机传动盘（对于负压运行此处密封取消）、拉杆密封、旋转分离器（采用静态分离器时此处密封取消）和磨辊等处进行密封。

维修磨煤机时，在电动机的尾部连接盘车装置。

3.3磨煤机主要结构

1）台板基础

台板基础主要包括齿轮箱基础台板、电动机基础台板、拉杆台板、盘车装置台板、地脚螺栓盒和地脚螺栓等。

各台板调整固定后，二次灌浆时埋入基础。

齿轮箱基础台板、电动机基础台板、拉杆台板通过地脚螺栓固定在基础中，盘车装置台板通过地锚固定在基础中。

稀油润滑站和高压油站通过膨胀螺栓固定在基础上。

2）电动机

电动机为高启动转矩异步电动机。

磨煤机启动前，请先检查电动机的旋转方向。

有关详细内容请参见电机制造厂家《高启动转矩异步电动机使用说明书》

3）联轴器

电动机与减速机之间用联轴器传递功率，磨煤机启动前，首先要检查联轴器的旋转方向。

4）减速机

减速机为立式伞齿轮行星减速机。

减速机既传递磨盘的转矩又承担磨辊加载力及磨煤机振动产生的冲击力。

有关详细内容参见减速机厂家提供的说明资料。

5）机座

机座主要由机座本体、排渣箱、机座密封装置等组成。

它下部容纳齿轮箱，上部安装机座密封装置（负压运行时取消）。

机座本体主要承受磨煤机上部机壳和分离器等大型部件的重量以及磨煤机工作中通过机壳导向装置传到机壳上的水平方向的扭转动载荷。

排渣箱用于接纳一次风室排出的石子煤。

机座密封装置与传动盘之间采用碳精环密封方式（负压运行时机座密封装置与传动盘之间成迷宫密封，并设挡渣环防止石子煤进入迷宫密封）。

6）排渣装置

负压运行时排渣装置包括箱体和手动门，排渣时打开手动门即可排渣。

正压运行时排渣装置包括液（气）动滑板落渣门和排渣箱体。

液（气）动滑板落渣门安装在机座和排渣箱底部，用于控制一次风室与排渣箱之间石子煤排放口以及排渣箱与外界的隔绝。

高压油（气）通过落渣门框架上的液（气）压油缸执行液（气）动滑板落渣门的开关动作。

落渣门上的弹簧给门板施加压紧力，保持落渣门的密封性。

液（气）动滑板落渣门设有开、关位置指示。

排渣箱体上装有手动排渣门，排渣门采用硅酸盐耐火纤维绳密封，在液（气）动滑板落渣门出现故障时可使用手动排渣门进行排渣。

注意：

正压运行时，液（气）动滑板落渣门与手动排渣门的开、关必须严格遵循操作规程。

落渣上门关闭后，落渣下门及手动排渣门才能打开；落渣下门及手动排渣门关闭后，落渣上门才能打开。

防止高温热风喷出伤人，保证运行安全。

7）机座密封装置（负压运行时取消）

机座密封装置由上下连接环、上下密封环、碳精密封环和弹簧等组成。

整个装置通过上下连接环安装在机座顶板上。

上下连接环、上下密封环、碳精密封环与传动盘之间形成密封风室，由密封空气入口向内供气。

40个扇形段构成的两圈碳精密封环靠弹簧箍紧在传动盘上形成浮动式密封，以防止安装和运行中由于轴的偏心所引起的损坏。

采用石墨材料制成的碳精密封环具有密封效果好、耐磨损、更换方便、在一定范围内有自动补偿磨损的作用等优点。

对于正压运行的磨煤机，为确保此处的密封作用，必须保证密封风室内密封风压高于一次风室内一次风压，其△P≥2kPa，该压差值是受监控的。

密封风绝大部分经上连接环上部间隙吹入一次风室，仅有少部分漏到大气中，此处的轻微漏风现象是正常的。

起到了防止一次风室中一次风和粉尘向外泄漏的作用，从而改善了磨煤机周围的工作环境。

8）传动盘及刮板装置

传动盘与减速机采用刚性连接，用来传递扭矩。

它装在减速机的输出传动法兰上，通过20条M48的螺栓和输出传动法兰紧固，上部装有磨盘。

磨运行时，减速机的输出力矩通过输出传动法兰和传动盘接触面间的摩擦力传递给传动盘，传动盘通过上部三个传动销带动磨盘转动。

传动盘除了传递扭矩外，同时承受上部的加载力和部件重量，并通过减速机的推力瓦把力传递给减速机机体和磨煤机基础。

传动盘上对称装有两个刮板装置，随传动盘转动。

刮板和一次风室底部正常间隙是8~10毫米，当刮板磨损后，间隙变大，可通过刮板的紧固螺栓调整此间隙。

注意：

刮板装置安装完毕后，要保持刮板轴可自由转动，不可将其焊死，否则刮板装置在运行时容易损坏。

9）磨环及喷嘴环

磨环及喷嘴环由旋转部分和静止部分组成。

旋转部分包括磨环托盘、旋转喷嘴环、衬板（12件）、锥形罩等，这些部件在传动盘的带动下转动，喷嘴叶片与磨环托盘通过螺栓连成一体，跟随磨盘旋转。

静止部分（粗粉导流环）焊接固定在机壳上，旋转部分与静止部分的间隙为5~15mm。

衬板嵌在磨环托盘内，通过楔形螺栓紧固。

（注意：

衬板与磨环托盘的接合面、全部螺栓的螺纹部分要涂MoS2脂。

）锥形盖板的作用是把从落煤管落下的煤均匀布到磨盘上，并可防止水和煤漏到传动盘下面的空间内。

10）磨辊装置

磨辊装置由辊架、辊轴、辊套、辊芯、轴承、油封等组成。

磨辊位于磨盘和压架之间，倾斜15°，由压架定位。

使用过程中辊套是单侧磨损，磨损达一定深度后可翻身使用，以充分利用耐磨材料。

磨辊在较高温度下运行，其内腔的油温较高（可达110℃），为保证轴承良好润滑，磨辊中充有高粘度、高粘度指数、高温稳定性良好的合成烃SHG高温轴承齿轮油，每个磨辊注油29升。

油密封由两道油封完成：

第一道油封密封外部环境，第二道油封密封内部润滑油，两道油封之间填有耐温较高的润滑脂，用来润滑第一道油封的唇口。

磨辊内有大小两种轴承，大轴承是圆柱滚子轴承，小轴承是双列向心球面滚子轴承，两个轴承分别承受磨辊的径向力和轴向力。

辊架的作用是把通过铰轴的加载力传给磨辊。

它通过磨辊密封风管与密封风系统连接，密封风通过辊架内腔流向磨辊的油封外部和辊架间的空气密封环，在此形成清洁的环形密封，防止煤粉进入而损坏油封，同时又有降低磨辊温度的作用。

在辊架处的辊轴端部装有呼吸器。

它使密封风和内部油腔相通，消除不同温度和不同压力下产生的不良影响，以保证油腔内的正常气压和良好环境。

辊轴上设有测量油位探测孔，用后拧上丝堵。

11）压架装置

压架为等边三角形结构，其上装有导向块。

液压加载系统通过拉杆加载装置将加载力加在压架三个角上。

压架底部安装有铰轴座，可用来安装铰轴装置。

压架上设有导向定位结构，以便于工作时定位和传递切向力。

导向块处间隙的调整应以三根拉杆轴线对正基础上拉杆台板中心为准。

12）铰轴装置

铰轴装置由铰轴座和铰轴两部分构成。

铰轴座安装在压架底部，铰轴穿过铰轴座上的铰轴孔将磨辊辊架与压架连接起来。

铰轴的作用是把液压加载力传给磨辊，并可使下面的磨辊绕着铰轴线在一定范围内自由摆动，以实现挤压和碾磨的运动，提高碾磨效率；同时，通过液压系统提升压架，可以实现提升磨辊的功能。

13）机壳

机壳由机壳本体、防磨保护板、热风口、导向装置、拉杆密封、检修大门、各种检查门、机壳密封管路、消防气体管路等组成。

机壳下部和机座焊在一起，上部通过螺栓和分离器连接。

机壳内表面装有防磨护板用以防止煤粉对机壳内壁的冲刷。

机壳下部与机座顶板、传动盘、旋转喷嘴环一起构成一次风室。

机壳上部三个凸出部位中装有压架导向装置，用于压架的垂直导向和限制压架随磨辊转动，以及压架对三个磨辊轴交汇之几何中心的控制。

机壳上有一个机壳检修大门（供工作人员入磨检修）、三个磨辊检查门（磨辊加油及安放检测元件）和两个一次风室检查门（检修刮板组件和事故排渣）。

拉杆从机壳穿出处有拉杆密封装置，保证煤粉不外泄，同时拉杆又可以自由地上下移动。

一次风口是干燥和输送煤粉的一次风的进口，其上设有消防气体进口，在正常启停磨煤机或紧急停磨煤机时，必须通过消防气体管路向磨煤机内喷入消防气体，以防止煤粉在磨煤机内自燃或爆炸。

若消防气体采用防爆蒸汽，在防爆蒸汽入口处用户应自备疏水器以防止水的进入损坏磨辊辊套及衬瓦。

14）拉杆加载装置

由上拉杆、下拉杆、球面调心轴承、测量标尺、拉杆连接卡套、销轴及接近开关等组成。

上拉杆上部通过球面调心轴承连接于压架上，经拉杆密封由机壳上引出，上拉杆下部通过连接卡套与下拉杆上部连接，下拉杆下部与加载油缸活塞杆利用连接卡套连接一体。

拉杆上装有可显示出磨煤机煤层深度及耐磨件磨损状况的测量装置，在磨煤机操作运行期间便可从外部了解上述情况。

接近开关可指示出磨在启停及检修时磨辊抬起和下降到位的情况。

15）加载油缸

ZGM型中速辊式磨煤机有3个加载油缸，按120度均布，每个缸体上安装一个蓄能器，以吸收液压系统中的冲击压力，维持系统压力稳定。

油缸上部与拉杆相连，下部装有关节轴承，用拉杆加载装置的销轴穿过关节轴承将油缸与基础上的拉杆台板连接。

油缸直径为200mm，活塞杆直径为125mm，活塞行程为300mm，设计承压为20MPa。

16）静态分离器

静态分离器主要由分离器壳体、折向门、内锥体、回粉挡板、折向门操作器、出粉口、落煤管等组成。

作用是将研磨区送来的气粉混合物中的粗颗粒分离出来，通过回粉挡板返回研磨区，符合燃烧要求的煤粉通过出粉口送入锅炉。

煤粉细度的调整是通过操作折向门操作器联动调整折向门的开度来实现。

折向门的开度一般为25°～80°，正常工作角度约45°，最佳工作角度应经磨煤机试验确定。

17）密封风管路

由密封风机来的密封