DL T 5145-2002(条文说明) 火力发电厂制粉系统设计计算 技术规定.pdf
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1、DL/T 5145一2002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定条文说明297 DL/ T 5145 - 2002 目次1 范围.299 2 规范性引用文件.300 3 煤和煤粉特性3014磨煤机和制粉系统类型及其选择.310 5 磨煤机性能参数计算和台数的确定.313 6 制粉系统热力计算.320 7 制粉系统的空气动力计算.332 8 制粉系统附属设备和部件的选择.336 9 制粉系统管道布置和其他.347 10符号.356 附录A(规范性附录)表示煤质分析结果的基质换算方法.357 附录B(规范性附录)理论空气量和烟气量与成分计算方法. 357 附录C(资料性附录)制粉系统类型示列.357
2、 附录D(规范性附录)磨煤机参数系列.358附录E(资料性附录)FW双进双出磨煤机计算方法364附录F(资料性附录)SVEDALA双进双出钢球磨煤机设计选型. 364 附录G(资料性附录)钢球磨煤机参数算图.365 附录H(资料性附录)制粉系统部分附属设备、部件示例与常用风机特性.365 附录J(资料性附录)一些气体的部分物性参数365附录K(规范性附录)90。对称三通管纯气体下阻力系数.366 附录L(规范性附录)标准筛孔基本尺寸.366 参考文献367298 DL/ T 5145 - 2002 1范围1. 01 1. 02 这两条主要规定了本技术规定的目的和适用范围。对火电厂工程设计中有关
3、制粉系统设计和计算均应按本技术规定进行作了严格规定。按我国当前电力工业的发展水平,将适用的锅炉容量上限定为2000tlh(600MW)级是适宜的。299 DL/T 5145 2002 2 规范性引用文件本标准表示量的性质、状态、类别等的下角标主要参照IEC27-1 1992 (Part 14)。300 DL/ T 5145-2002 3 煤和煤粉特性3. 1设计原始数据3. 1 1 本条列出了制粉系统设计所必须的最基本的煤质资料内 -t:lo 3. 1. 2 本条强调所有煤质资料数据必须得自实际化验分析或试验,意味着煤质资料不能杜撰或编造。3.2煤的可磨性3.2. 13.2.2 鉴于现行钢球磨
4、煤机计算方法多采用BTH可磨性指数,故本技术规定中除了哈德格罗夫指数外,亦采用BTH可磨性指数,并于式(3.2.2)列出了两种可磨性指数的换算方法。由于两种可磨性指数测定方法上的差别,式(3.2.2)的计算结果与实测有一定出人。故在进行磨煤机出力计算时应以实测的为准。3.2.3 关于混煤可磨性指数,一般应以实测为准。计算的方法只是在粗略估算或可行性研究时权且应用。关于计算方法,德国曾提出利用可磨性指数和挥发分的关系曲线进行计算,即先根据质量加权法求得混煤的挥发分,再根据可磨性指数和挥发分的关系曲线查得混煤的可磨性指数。此法与按质量加权法直接求得混煤的可磨性指数是一致的。而且后者也是经过我国对混
5、煤可磨性的大量试验总结得出的经验公式(1)。K = 2=K (1) 式中:301 DL/ T 5145- 2002 K、K;一二种煤棋合后的可磨性指数和1昆煤中煤种z的日J磨性指数;r;一1昆煤中煤种1所占的质量份额。无论利用那种方法(哈德格罗夫法或BTI1法)测定煤的可磨性指数,都是在常温下利用空气干燥的样品进行测定。但实际上水分和温度对煤的可磨性都有影响。一般情况下,烟煤、贫煤和无烟煤的可磨性指数随煤的全水分的增加而下降;而褐煤的可磨性随水分增加的变化则较复杂。关于温度对可磨性的影响:烟煤、贫煤和无烟煤的可磨性指数基本上不随温度的变化而改变;而褐煤的变化则较复杂,在一定的温度区段可磨性指数
6、增高,在另些区域则又下降,情况还不十分清楚。但考虑到在磨煤机内,同时进行着煤的干燥过程,煤的水分元论大小最终只能达到接近或低于空气干燥的水分,这与可磨性测定时的煤样相当近似;另一方面除褐煤外的其它煤种的可磨性并未受到温度变化的明显影响,因之直接利用仪器测定的可磨性指数作为评价在磨制无烟煤、贫煤和烟煤时磨煤机工作过程和计算磨煤机参数的依据,仍然是合适的,不必要进行其它的修正。3.3 煤的磨损特性3. 3. 1 本技术规定采用冲刷磨损指数Ke(DL 465-1992)作为磨煤机选型时的煤磨损性依据,而未采用像I叹)草案那种研磨式磨损指数。其原因是:尽管冲刷式磨损在表面上与除风扇磨煤机外的大多数磨煤
7、机的磨损机理有出人,但大量的运行和试验资料证明,冲刷磨损指数和各种类型磨煤机实际磨损状况有很好的相关性,也积累了大量的数据。IS30%,现改为表面水分M115%。关于磨煤机选择的若干说明如下:(1)中速磨煤机的型式较多,各种型式都有它自身的优点,但也都有各自的缺点。另外,同一种型式的磨煤机不同制造厂(包括国外)制造的,其性能也有较大差别。E型磨煤机碾磨件寿命最长、磨损后期出力不受影响是其优点,但制造工艺较其它中速磨煤机复杂,维护工作量也大。另外风环间隙需要经常调整,在煤磨损性强时,风环间隙磨损增大后若检修配合跟不上时,会造成石子煤量大增而影响运行。因此,E型磨煤机在国内的发展受到影响。MPS磨
8、煤机对煤种的适应性广,可以磨制无烟煤和硬质煤,石子煤量较易控制。但是磨制煤粉细度较粗,当要求煤粉细时需配制旋转分离器,而旋转分离器故障率较高。同时,和E型磨煤机一样,更换碾磨件所需工作量较大,给检修带来不便。RP磨煤机或曰磨煤机结构简单,检修方便,特别是回磨煤机结构合理,故障率较低,若采用堆焊辐套其寿命和MPS磨煤机相当(MPS辑套磨损深度按原厚度的一半计算),311 DL/ T 5145 2002 同时检修更换碾磨件也较方便,煤粉可以较细,调节范围广。但是碗式磨煤机风环风速度设计较低,若遇到空预器漏风较大时,往往造成缺风引起的石子煤量剧增而影响运行。特别是即磨煤机,减速机检修工作量大,有可调
9、风环间隙的结构,容易产生因风环间隙磨损增大而造成的石子煤漏量大,因此RP磨煤机已被田磨煤机取代。上述各型中速磨煤机的优缺点不能在本规定中一一加以陈述。另外国外各厂家的中速磨煤机的结构性能差别也较大,需要进行实地考察而加以分别对待。(2)队在PS磨煤机在我国初期使用时,辑套硬度为HRC=57.8,按使用寿命(单面)为8000h计,磨损指数界限约为Ke2.0,后来辑套硬度提高为HRC=61,磨损指数界限可提高为Ke3.0。上述使用寿命都是以辑套磨损最深深度约为辗套厚度一半(对MPS190此深度约为50mm)时为标准。但是某些厂在使用时,辑套磨损程度直到磨穿,使用寿命虽然延长了一倍,但磨煤机出力降低
10、较多,例如大坝、常熟电厂的ZGM95磨煤机,磨损后期时,磨煤机出力己降低(相对于初期)20%。虽然如此,为了扩大MPS磨煤机的使用范围,在本规定送审稿修订时,如1PS磨煤机的磨损指数界限提高至Ke三5.0,但是规定磨煤机的出力裕量及一次风机风量裕量必须按规定范围上限选取,以保证磨煤机磨损后期时的出力需要。(3)褐煤是否采用中速磨煤机关键在于煤的水分是否能满足干燥要求,当煤的表面水分低于15%时可允许采用中速磨煤机(直吹系统)。但当煤的磨损性不强时(风扇磨冲击板等碾磨件寿命超过2500h),应优先采用风扇磨煤机直吹式系统。二者投资及维护费用相当(对于300MW机组,中速磨直吹式制粉系统投资费用为
11、2055.9万元,风扇磨二介质干燥系统技资费用为2088.2万元)。但风扇磨煤机具有运行电耗低(中速磨20kWh/t,风扇磨13kWh/t)、元石子煤的处理问题、系统的防爆性能好、采用围炉布置方式时各角负荷分配性能好等优点。312 DL/ T 5145- 2002 5 磨煤机性能参数计算和台数的确定5. 1性能参数5. 1. 3 本章所给出的中速磨煤机出力计算公式都是计算磨煤机的最大出力。中速磨煤机的最小出力取决于磨煤机的最小通风量,而最小通风量取决于一次风管的最小流量及磨煤机风环的最小流速。前者取决于工程中一次风管管径的选择及运行后风粉的分配情况,后者与煤粉细度、风环面积设计等多种因素有关,
12、往往需经现场调试给出。过去国内制造厂家给出一些最小通风量的数字,这些数字经现场试验证明都太小。所以本技术规定的性能系列表中未列出最小出力(或最小通风量)一项。5.2 钢球磨煤机性能参数计算5.2. 1 钢球磨煤机的计算方法基本沿用传统的方法,未有实质性修改。只是煤的最大水分计算公式是按前苏联1971年版标准取用,与老标准有所不同。钢球磨煤机的计算方法较为成熟,但是计算较为麻烦。为简化计算工作起见,在附录中给出了一些线算图(水分修正、出力计算、最佳通风量计算、功率计算等),并给出了出力计算的简化公式以便于进行估算。5.3 轮式(MPS类型磨煤机性能参数计算5.3. 1 本技术规定编制中,磨煤机性
13、能参数计算以轮式(如1PS)磨煤机的对原专利方法修改量较大。(1) MPS中速磨煤机的出力计算和其它中速磨煤机一样,是用基本出力乘以出力修正系数得到。出力修正系数是指可磨性、煤粉细度、原煤水分、灰分、原煤粒度等对出力的影响系313 DL/ T 5145一一2002数。出力计算方法的研究主要是对各修正系数取值的探讨。对如1PS磨煤机出力计算方法的探讨起因于神头电厂原西德Babcock公司进口MPS190磨煤机的试验出力未能达到按Babcock公司专利方法计算出的结果,同时也基于美国B&W公司、德国Hanowski专家所使用的计算方法与原西德Babcock公司所使用的方法亦有较大的区别。在开展制粉
14、系统设计计算方法标准课题专题研究时,首先从理论上对可磨性与出力的关系进行了探讨,所得出的可磨性指数与出力的关系曲线与前述几家所使用的曲线亦有较大区别。随着可磨性指数升高,磨煤机出力的提高幅度,西德Babdock公司最大,美国B&W公司与西德Hanowski专家次之,专题研究所得出的曲线提高幅度相对较小。(2)关于煤粉细度与出力的关系,根据西安热工所试验室试验磨结果,与煤种关系较大。美国与西德的关系曲线居于平均水平,但美国的呈现了较陡的趋势。从各煤种试磨结果来看,其平均位置与西德曲线较为接近,因此也取作为推荐方法所采用的曲线。(3)关于水分对出力的修正,各厂家也有较大的差别。德国Babcock公
15、司是以4%或10%作为基点,而美国B&W公司(以及CE公司)所定基点是随着可磨性与细度的变化而变化。如果选择4%作为基点,将各种方法汇集分析比较,其中美国B&W公司曲线与德国Hanowski曲线(CE公司曲线斜率与之一致)皆为直线,而德国Bakcock公司曲线皇抛物线向下。所有曲线中,美国B&W公司曲线较为平缓。对于水分修正,我国所做试验工作较少,即使在试验室做了煤种的加水试验,其误差也较大。所以暂时先选择美国B&W公司和德国Hanowski曲线的平均值作为推荐方法的曲线,并且待和现场实践对比后再作出抉择。考虑到基点随可磨性和细度的变化而变化的方法过于复杂,所以仍采用固定某一水分作为基点(在该
16、基点下修正系数为1.0)的办法,现取10%原煤水分作为基点。关于MPS磨煤机现场试验(运行)结果的对比资料314 DL/ T 5145 2002 (1)和现场MPS磨煤机试验结果对比要考虑下列几方面的条件:褐煤不能作为对比煤种。因为褐煤在高温下可磨性升高,相应磨煤机出力较按常温下可磨性的计算出力要高,烟煤的可磨性在高温下与常温下基本一致。褐煤的出力应以试磨结果为准;一试验时磨煤机的压差(包括分离器)应接近设计最大压差,亦即该出力代表了磨煤机的最大出力;一在最大出力下磨煤机石子煤量不能超过200kg巾,否则磨煤机为超负荷运行;一加载压力必须满足设计要求:一通风量必须设计通风量;一磨棍为初期运行状
17、态;一有可靠的测试数据。(2)根据上述要求,对运行电厂的试验结果进行了筛选,选择了以下具有典型意义的电厂进行比较:达拉特电厂:岛1PS225,战德国Babcock公司专利制造的国内运行的最大型号MPS磨煤机,煤种特性为具有高可磨性、高水分;一神头一厂:我国第一台原西德Babrock公司原装进口MPS190磨煤机。煤种特性为高灰分、高挥发分(运行煤粉细度较粗);一常熟电厂:按德国Babcock公司专利制造的首台MPS190磨煤机,煤种特性各项指标皆为中等;一大坝电厂:北京电力设备总厂仿神头MPS磨煤机自行制造的ZGM95磨煤机,煤种特性为高水分、高可磨性:一常熟电厂:北京电力设备总厂生产的扩大型
18、ZGM95G型磨煤机,煤种特性为中等。(3)进行对比所使用的计算方法:原西德Babcock公司专利方法(以下称专利方法),我国推荐的计算方法(即本规定采用的方法,以下称推荐方法)以及美国B&W方法。详细计算过程315 DL/ T 5145- 2002 可见“岛1PS中速磨煤机出力计算方法修定说明”计算结果可列表2比较如下:表2出力对比综合比较项目试验结果计算结果方法误差tlh tlh % 79.7(新)专利方法+25.7 达拉特电厂MPS22563.4 63.5(新辘)推荐方法+0.16 (高可磨度、高水分煤)(新辍)64.5(新)美国方法+ 1.70 50.6(新)专利方法+22.8 神头一
19、厂MPS19041.2 48.8(新)推荐方法,灰修正+ 16.5 (高灰分、高挥发分煤)(新辑)52.2(新)推荐方法,灰不修正+26.7 55.6(新)美国方法+35.0 36.5(新)专利方法一8.75常熟电厂MPS19040.0 40.8(新辘)推荐方法,灰修正+2.00 (中等指标煤质)(新辘)41.6(新辘)推荐方法,灰不修正+4.00 40.9(新)美国方法+2.25 48.9(新)专利方法+35.8 大坝电厂ZGM9536.0 35. 7(新)推荐方法(高可磨度、高水分煤)一0.80(新辘)41.0(新)美国方法+ 13.9 常熟电厂ZGM9543.6 39.3(新)推荐方法9
20、.86 (中等煤质指标)(新)39.6(新)美国方法-9.17 从比较结果可以得出以下几点看法:一对于各种型号磨煤机(ZGM95、岛1PS190、MPS225),在各种煤质条件下,推荐方法得出的计算结果都具有较小的偏差。一当煤质为高可磨性、高水分时(达拉特、大坝电厂),专利方法出力计算偏大甚多。因为专利方法可磨性修正曲线在可磨性高时明显偏大;水分修正原采用当M1二:0:18%时,修正系数不变,后又采用原煤水分与固有水分之差进行修正,两种方法都导316 DL/ T 5145- 2002 致在高水分时修正系数明显偏大。两者综合影响,在高可磨性、高水分时出力偏大甚多。一当煤质为高挥发分时(神头一厂)
21、,美国方法出力计算偏大甚多,因为美国方法细度修正曲线在煤粉粗时明显偏大。当煤质各项指标皆为中等时(常熟电厂),三种方法计算结果都甚为接近。一从神头一厂和常熟电厂试验来看,灰分修正也是必须的。一从达拉特电厂和大坝电厂对比结果来看,推荐方法所采用水分修正也是正确的。一从磨损中后期的出力比较中可以看出,尽管ZGM95、ZGM95G在磨损初期时其试验结果与计算结果甚为吻合,ZGM95G磨煤机出力甚至超过了计算结果,但磨损中后期时,这两种磨煤机的实际出力确达不到计算要求。相反,按原西德专利图纸制造的岛1PS190、MPS225磨煤机在磨损中后期时,其实际出力仍然可以达到或超过计算值。例如达拉特电厂MPS
22、225磨煤机,按推荐方法计算旧辑出力,考虑磨损系数为0.95,其出力为57.3t/h,实际运行可到60.0t/h;常熟电厂岛1PS190磨煤机,按推荐方法计算出力为34.3t/h(旧辗),实际运行可到35.0t/h。而大坝电厂ZGM95磨煤机,按推荐方法计算旧辑出力为43.3t/h(磨损系数0.95),实际运行只到32t/h36t/h,常熟电厂ZGM95按旧辑出力为36.5t巾,实际运行只达到30.0t/h,相差达20%。经查询制造厂设计情况,主要是制造厂在这几个电厂皆实行了大喷嘴环结构,虽然磨煤机的阻力有所降低,但是影响了磨煤机后期出力(石子煤量大于200kg/h),同时制造厂在技产初期又实
23、行了低加载方式,以至在后期电厂无法加载。建议制造厂恢复喷嘴环结构和加载压力。在制造厂未恢复并经运行考验之前,对ZGM95磨煤机其磨损系数取fe=0.85a而其它型号的ZGM以及MPS磨煤机取fe=0.95。317 DL/ T 5145-2002 5.4 碗式磨煤机(RP,HP型)性能参数计算5.4. 1 碗式磨煤机出力修正系数和原进口专利曲线基本吻合,只是增加了灰分对出力的修正(在华能福州电厂进行过两种煤对RP903磨煤机的试验,可以明显地看出灰分对磨煤机出力的影响)。碗式磨煤机磨损中期出力的变化,本规定系数0.9修正,这也是要以增加弹簧压力为前提,否则出力将会降低很多。在华能福州电厂对日本进
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