中速磨煤机辊套磨损原因分析及处理方案研究

任远波 张建亮

山东电力第三工程有限公司，山东省青岛， 266100

Cause analysis and solution research of serious abrasion of grinding roller’s wear of medium speed coal mill

Renyuanbo Zhangjianliang

摘要：中速磨煤机辊套磨损严重，远远达不到设计寿命要求，对磨辊套磨损原因进行深入分析，找出原因，并给出解决方案。

关键字：中速磨煤机；磨辊套；磨损严重；原因分析；解决方案

abstract: The abrasion of the grinding roller’s wear of the medium speed coal mill is serious, which is far from the design life require.the reasons for the abrasion of the roller wear are analyzed deeply, the reasons are found out and the solutions are given.  

Key Word: medium speed coal mill, grinding roller’s wear, serious abrasion, cause analysis, solution

一、引言

随着性价优势和煤种适应性的提高，中速磨煤机在燃煤电站设备配置中得到了广泛的应用。中速磨煤机工作原理是：电机带动磨碗旋转，原煤从磨煤机中央落煤管落到磨碗上，旋转磨碗借助于离心力将原煤运动至磨辊滚道上，通过磨碗和磨辊进行碾磨成煤粉。三个磨辊沿圆周方向均布于磨碗滚道上，碾磨力则由弹簧或液压加载系统产生；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碗周围，将经过碾磨从磨碗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，在分离器中进行分离，粗粉被分离出来返回磨碗重磨，合格细粉被一次风带出分离器，难以粉碎且一次风吹不起的较重石子煤等通过喷嘴环到一次风室，由刮板刮出排渣箱到石子煤仓中。

在电厂的实际应用中，磨煤机及其部件磨损问题比较严重，特别是磨辊辊套的磨损，直接影响到磨辊的使用寿命，导致频繁的修复或更换。如印度某电厂锅炉配备6台HP1163型碗式中速磨煤机，磨煤机由上海某厂家生产供货，制粉系统为正压直吹式。在机组试运期间发现所有磨煤机的磨辊套均出现严重的磨损，现场实际运行仅为4000小时左右，远低于合同约定的辊套寿命18000小时。

二、辊套磨损情况描述

中速立式HP型磨煤机每台磨配套三个磨辊，磨辊是与原煤直接接触的碾压部件，是易损耗件，为了提高设备使用寿命，磨辊最外层装配了一套合金堆焊的辊套，磨损的只是辊套部件，磨损后可以重复堆焊4～5次，这样检修时可以在磨煤机内直接堆焊，或者是将辊套拆下，移出磨煤机到检修场地进行补焊或直接更换新辊套，磨辊及辊套结构型式见图1、图2。

图1：磨煤机磨辊 图2：磨辊辊套

在印度某2×660MW电厂中，每台锅炉配6台HP1163型中速磨煤机，燃用高灰份、低发热量印度当地烟煤。在电厂投入运行期间，实际使用的燃煤偏离了设计煤质，比设计中的最差煤质的热值还低，灰份含量大；并且厂外来煤中含有大量的石块和部分铁件，使较多的石块及部分铁件进入了磨煤机内，使磨煤机磨辊辊套仅运行了4000小时左右就磨损严重，辊套磨损情况见图3、图4。

图3：磨煤机磨辊辊套磨损 图4：磨辊辊套磨损程度测量

三、原因分析

磨煤机磨辊辊套磨损严重和原因分析如下：

1、原煤冲刷指数和磨辊辊套材质的影响：

原煤中Ke值称煤的冲刷磨损指数，用来表征磨煤时煤对金属研磨件磨损程度的指标，是对磨煤机磨辊辊套寿命造成最直接影响的因素，不同的煤种冲刷磨损指数是通过试验测得的。煤的冲刷磨损指数Ke越大，对金属磨损越严重，反之越小。冲刷磨损指数可把煤的磨损性分为五类：Ke<1.0磨损性轻微；Ke=1.0—1.9磨损性不强；Ke=2.0—3.5磨损性较强；Ke=3.6—5.0磨损性很强；Ke>5.0磨损性极强。

本工程项目中磨煤机在设计时，由于业主没有提供Ke数值，磨煤机厂家只是根据煤质资料中灰份含量估算出Ke值在2～3之间，并按此数值进行了设计制造。然而，在磨煤机实际运行过程中，对电厂燃用的原煤进行了多次化验，结果显示燃用的煤种其冲刷磨损指数Ke值最大已经超过了10，冲刷指数属于最高等级的“三级极强”，其它均是极强等级。磨煤机的磨辊辊套设计没有按照燃煤的实际Ke指数值进行针对性的设计，辊套耐磨性严重偏低。因此原煤的磨损冲刷指数（Ke值）过高和辊套耐磨性设计过低是磨煤机辊套磨损严重的最根本原因。

2、煤中杂质的影响：

电厂原煤煤质较差，煤中杂质含量较多，如大石块、铁块等。卸煤系统的振动篦网孔尺寸是200×200mm，大石块能筛除，但很多小石块能通过网孔进入煤场和磨煤机，大大增加了磨煤机磨辊的磨损。另外，原煤中含有铁件，输煤系统除铁器工作效率不高，除铁器与输煤皮带的高度约500mm，如果皮带上煤层较厚的话，不能保证可靠的将下部原煤中的铁块去除干净。原煤中杂质较多也是使辊套的寿命降低的主要原因之一。

3、磨煤机运行工况的影响：

1）磨煤机负荷是依据锅炉满负荷运行(BMCR)时的设计燃煤量，即设计煤种时为375.3t/h，校核煤种时为479.83t/h。锅炉实际运行时的总燃煤量介于设计煤种和校核煤种之间，有时甚至超过校核煤质。6台磨煤机运行方式是5运一备，磨煤机平均运行负荷率在80%以上，而磨煤机研磨件的寿命一般是按照磨煤机运行在80%负荷率的数据，磨煤机出力的增大加快了辊套的磨损。

2） 位于磨煤机上游的一次风机持续的给磨煤机提供要求的热一次风，磨煤机出力与磨内一次风通风量的关系应按照设计的风煤比曲线调整；在实际运行中，磨煤机入口一次风的流量远超过设计的风煤比曲线的要求，这样造成磨煤机内部冲刷加剧，也会加快磨煤机内部部件的磨损。

综上分析，造成磨煤机辊套寿命达不到设计要求的原因主要有：

实际燃用的煤质与设计煤质参数偏离较大，如Ke值最大已超过10，而磨辊辊套耐磨性设计过低；原煤中含有大量的石块，甚至铁块，被破碎后一起进入磨煤机，加剧了研磨件磨损；煤质参数波动大，磨煤机给煤量变化大，机组满负荷时磨煤机负荷率超过85%；在高给煤量下，进入磨煤机干燥介质量超要求，对磨煤机内部冲刷产生一定影响。

四、处理方案

根据上述原因分析，针对磨煤机磨辊辊套磨损严重问题，可采取的处理方案有：

1. 更换磨辊辊套，更换辊套的堆焊材质。辊套材质更换为硬度更高、更耐磨的镍铬合金、高铬合金等，通过增加耐磨性来增加磨辊碾磨件的寿命。

2. 更换煤质，更换现阶段使用的Ke较高的煤质，保证实际投入燃烧煤种的各参数尽可能向设计煤种或者校核煤种靠拢，将原煤的Ke指数控制在3.5以下，那么辊套寿命势必大幅增加。

3. 合理控制一次风量，运行人员严格按照磨煤机厂家设计的风煤比曲线进行一次风量的控制，以降低风粉对磨煤机内部的冲刷。磨煤机设备、系统运行参数要符合设备自身的技术质量参数，尽可能运行在设计参数范围内，保持磨煤机内的煤层厚度、磨辊的加载力、磨煤机进出口温度、一次风速及风量、石子煤排量控制等均在设计工况及适用条件范围内工作。

4. 加强对原煤的预处理，在原煤输送进入煤仓之前，应做好相应的预处理工作。对输煤系统中的盘式和带式除铁器进行调整，并加强监护，保证能将原煤中的铁件清除干净。对卸煤系统中振动篦进行改造，将网孔尺寸由200×200mm改为100×100mm,将原煤中的石块尽量筛除。

5. 在后续项目选配磨煤机时，针对不同煤质和不同Ke值，选择适合煤种特点的磨煤机型式，若Ke值较大，可以选择对煤种范围适应更好的钢球磨煤机，同时与磨煤机厂家明确，要根据煤种的Ke值进行针对性的设计，选择合适的部件结构及材质，以保证耐磨部件的使用寿命。

五、结论

磨煤机磨辊辊套磨损严重的原因主要是：燃煤的磨损冲刷指数Ke值太高，磨煤机设计时没有针对该煤种的Ke值进行磨辊辊套材质的设计；燃煤中含有的大量杂物进入磨煤机；磨煤机进口一次风量大及磨煤机的平均负荷超过80%等。

处理方案是：更换材质硬度更高的磨辊辊套，更换Ke指数低的煤质；加强入炉煤监督控制，减少燃煤中的石块、铁件等杂物；合理控制一次风量和磨煤机负荷。

参考文献

［1］国家质量监督检验检疫总局.DL/T 465－2007煤的冲刷磨损指数试验方法［S］.北京.中国电力出版社.2007.

【作者简介】

姓名：任远波 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：总经理助理兼项目经理

姓名：张建亮 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 职务：技术中心主任师

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