第三节 锅炉煤粉制备Word文件下载.docx

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6一一次风箱；

7一去燃烧器的煤粉管道；

8一燃烧器；

9一锅炉；

10一送风机；

101一冷一次风机；

10一二次风机；

11一高温一次风机（排粉机）；

12一空气预热器；

13一热风管道；

14一冷风管道；

15一排粉机；

16一二次风箱；

17一冷风门；

18一磨煤机密封冷风门；

19一密封风机两种系统相比，在负压系统中煤粉不会向外冒出，周围环境比较干净，但是全部煤粉都要经过排粉机，排粉机磨损严重；

在正压系统中，按照风机中的介质温度可以分为冷一次风系统和热一次风系统。

其中热一次风系统，因为介质温度高、安全性不好，因此一般较少采用。

采用冷一次风系统时，要求空气预热器为三分仓式的。

（二）球磨机直吹式制粉系统如前所述，球磨机一般应用于中间储仓式制粉系统中，但是双进双出球磨机却可以应用于直吹式制粉系统中，如图2-1-6所示。

在这个系统中，球磨机处于正压下工作。

为了防止煤粉泄露，系统中配备有密封风机，用来产生高压空气，送往磨煤机转动部件的轴承部位。

制粉用风由一次风机供给。

这种系统与中速磨煤机直吹式制粉系统相比，有很多优点：

双进双出球磨机作为磨煤设备可靠性高、可省略备用磨煤机、降低维修费用；

可磨制可磨性系数很低的煤；

可充分地满足稳定燃烧的煤粉细度。

这些都是中速磨所不及的。

图3-2双进双出球磨机直吹式制粉系统1一大齿轮；

2一耳轴；

3一磨煤机给煤出粉箱；

4一磨煤机至分离器导管；

5一电动机；

6一齿轮箱；

7一气动离合器；

8一小齿轮轴；

9一小齿轮轴承；

10一原煤热风导管；

11一原煤斜槽；

12一给煤机关断门；

13一给煤机；

14原煤斗；

15一回粉管；

16一粗粉分离器；

17一文丘利管；

18一分配器；

19一旋风子；

20一燃烧器；

21一旁通管二、中间储仓式和直吹式制粉系统的比较

（1）直吹式系统简单、设备部件少、输粉管道阻力小，因而制粉系统输粉电耗较少。

储仓式制粉系统中，因为锅炉和磨煤机之间有煤粉仓，所以磨煤机的运行出力不必与锅炉随时配合，即磨煤机出力不受锅炉负荷变动的影响，磨煤机可以一直维持在经济工况下运行。

但是，由于储仓式系统在较高的负压下，漏风量大，因而输粉电耗要高些。

（2）负压直吹式系统中，燃烧需要的全部煤粉都要经过排粉机，因此它磨损较快，发生振动和需要检修的可能性就大。

而在储仓式系统中，只有少量细煤粉的乏气流经排粉机，所以它磨损较轻，工作比较安全。

（3）储仓式系统中，磨煤机的工作对锅炉影响较小，即使磨煤设备发生故障，煤粉仓内积存的煤粉仍可供应锅炉需要，同时，可以经过螺旋输粉机调运其它制粉系统的煤粉到发生事故的煤粉仓去，使锅炉继续运行，提高了系统的可靠性，因而在确定设备的容量时，系统的储备系数可以比直吹式的小一些。

在直吹式系统中，磨煤机的工作直接影响锅炉的运行工况，锅炉机组的可靠性相对低些，因此直吹式系统需要较大的余量。

（4）储仓式系统部件多、管道长，初投资和系统的建筑尺寸都比直吹式系统大。

（5）当锅炉负荷变动或燃烧器所需煤粉增减时，储仓式系统只要调节给粉机就可以适应需要，既方便又灵敏。

而直吹式系统要从改变给煤量开始，经过整个系统才能改变煤粉量，因而惰性较大。

此外，直吹式系统的一次风管是在分离器之后分支通往各个燃烧器的，燃料量和空气量的调节手段都设置在磨煤机之前，同一台磨煤机供给煤粉的各个燃烧器之间，容易出现风粉不均现象。

三、神华胜利制粉系简介神华胜利制粉系统采用冷一次风正压直吹式制粉系统。

系统内设置了两台动叶可以调节的轴流一次风机、八台MPS245HP-II中速磨煤机、电子称重式皮带给煤机、八只原煤斗。

燃用设计煤种时，7台磨运行，1台磨备用。

7台磨的总出力（考虑5%出力降低系数）不应小于锅炉B-MCR工况燃煤量的110%。

每台磨煤机对应锅炉的一层燃烧器。

制粉和输送煤粉用的空气由两台轴流一次风机供给，从一次风机出口的一次风分成两路，一路为通过三分仓式的空气预热器的加热的热风，另一路为冷风。

冷、热一次风通过各自风道上的调节挡板混合至适当的温度后进入磨媒机，一次混合风的温度是根据磨媒机出口煤粉气流的温度，通过调节冷一次风调节挡板进行控制的。

在磨媒机的一次风进口风道上设有文丘里式风量测量装置，一次风量是根据磨媒机和煤粉管道内输送煤粉所需要的风速，通过调节热一次风调节挡板开度进行控制的.从原煤斗中下来的原煤经过一个电动的闸板门后，进入电子称重式皮带给煤机。

随着给煤机皮带的转动，煤从原煤斗落煤管的一端送至磨媒机入口的一端，并在给煤机皮带上进行称重。

给煤机将煤送入磨媒机的磨碗的中间部位，经过磨媒机磨辊与磨碗的碾磨以及一次风干燥后的煤粉被吹入煤粉分离器，合格的煤粉经磨媒机出口的4根煤粉管道送入喷燃器；

而不合格的煤粉返回到磨碗上再碾磨。

煤中的煤矸石等不容易磨碎的杂质则被排向并收集在石子煤斗中。

由于制粉系统是正压运行，所以系统设置有两台高压离心式风机组成的密封风系统。

密封风采用集中供风设计，风机为室外布置，吸风取自一次风机出口母管。

密封风机出口在磨媒机前设置密封风母管，分别引出8根支管供给各磨媒机。

密封风送至制粉系统的转动设备动静部分的间隙处，以阻止煤粉气流从间隙处漏出。

正常运行工况下，密封风机为一用一备。

单台密封风机出力能保证所有磨煤机运行时的密封风量的要求。

给煤机密封风直接取自一次风冷风道。

第二节煤粉的性质现代大容量锅炉都采用悬浮燃烧方式，煤粉需要在炉膛内完成燃烧过程，这样对燃料化学成分有特殊要求外，对煤粉的物理特性也有特别的要求，主要包括煤粉细度、煤粉颗粒的均匀性以及煤粉的爆炸性有特殊的要求。

一、煤粉细度细度是用来反映煤粉颗粒粗细程度的指标。

煤粉的细度是指：

把一定量的煤粉放在筛孔尺寸为xm的标准筛上进行筛分、称重，煤粉在筛上的剩余量占总量的百分数定义为煤粉的细度即：

（4-1）公式412中为筛孔尺寸为xm的筛上剩余量；

为通过筛孔尺寸为xm的煤粉量。

对于一定的筛孔尺寸，筛上的剩余煤粉量越小则说明煤粉磨得越细，也就是越小。

用于衡量煤粉细度的标准筛具有特定的筛号与标准的筛孔尺寸。

筛号用目数来表达，目数即筛网单位长度上的孔眼数。

各国有不同的惯用标准。

在我国如70目筛，表明的是一种在每厘米长度上有70个筛孔眼，即在每平方厘米网面积上有4900个筛孔眼的筛子。

不同筛号的筛网由不同直径的金属丝编织而成，筛网的孔眼尺寸与筛网丝的直径近似比为：

3：

2。

从而如70目的筛孔边长为90m，金属筛网丝直径为55m。

我国常用的由以下五种：

国际上常用的煤粉筛还有美国标准筛及泰勒筛等。

美国标准筛及泰勒筛与我国的标准筛在目数及筛孔尺寸方面有较大的差别，表示的含义与我国的标准也不尽相同。

美制标准筛与泰勒筛都是以每平方英寸上的筛孔数来定义“目数”的，二者之间只有微小的差别。

表3-1我国常用筛号相关数据煤筛目数每厘米长度上的筛孔数每平方厘米上的筛孔数金属筛网丝直径，m筛网孔边长，m30309001302005050250080120707049005590808064005075100100100004065从燃烧角度看煤粉磨得越细越好，这样也可以适当减少炉内的送风量使排烟热损失降低，同时煤粉细也可降低机械部完全燃烧热损失；

从降低制粉系统电耗和降低磨煤机的磨损角度，则希望煤粉磨得粗些。

因此锅炉实际采用的煤粉细度应根据不同的煤种的燃烧特性和磨煤机运行费用两个方面进行综合的技术经济比较后确定。

因此把q2+q4+qn+qm之总和为最小时所对应的煤粉细度称为经济细度（q2为排烟热损失、q4为机械不完全燃烧损失、qm为磨煤机电耗、qn为制粉系统金属消耗）如图44所示：

图3-3经济细度二、煤粉颗粒的均匀性（筛分特性）煤粉细度达到筛余率的要求，但筛余部分的煤粉细度也必须控制在一定的范围之内，。

经验表明：

有3-5%大于300微米的粗颗粒，就会导致炉内结焦，并增加不完全损失。

实验证明，煤粉直径分布符合下列方程：

（4-1）其中x表示x微米孔径的筛子；

b表示煤粉粗细程度的系数；

n表示煤粉细度分布均匀性的系数，均匀指数。

根据实际实验做出的R200与R90筛分结果可以计算出上式中n和b的值，如下：

（4-2）（4-4）n越大，则过粗或过细的粉就越少，颗粒分布越均匀，一般n在0.8-1.3之间，n值大小与磨煤机分离器的形式以及它们的运行工况有关，对于一般的磨制设备，在x=60-200微米范围内可以认定其为常数。

三、煤粉水分煤中的水分包括内水和外水，煤中水分过高将会导致煤粉干燥时间延长、在煤粉管内煤粉结块、着火困难和增加不完全燃烧等问题，但水分过低时，会导致干煤粉自燃而引起爆炸，所以煤中的水分的大小应根据每份输送的可靠性及制粉系统的经济性综合考虑。

四、煤粉的爆炸在制粉系统中，当煤粉与空气的混合浓度达到一定的条件时，在一定的条件诱发下，煤粉会发生燃烧，并迅速传播，导致不可控制的急速燃烧，即发生煤粉爆炸。

造成流动煤粉爆炸的主要因素是风粉气流中的含氧量、煤粉细度、风粉混合物的浓度和温度。

煤粉爆炸的前期往往是自燃，而制粉系统自燃主要是因为煤粉在系统的长时间积聚。

煤粉愈细，爆炸的危险性就愈大。

粗煤粉爆炸的可能性就小些，当煤粉粒度大于0.1mm时几乎不会爆炸。

当煤粉浓度大于34kg（煤粉）/m3（空气）或小于0.320.47kg（煤粉）/m3（空气）时不易引起爆炸。

因为煤粉浓度太高，氧浓度小；

煤粉浓度太低，缺少可燃物。

只有煤粉浓度为1.22kg/m3时最易产生爆炸。

一般挥发份Vdaf大于25%，发热量高的煤，爆炸的可能性就大。

气粉混合物流速低，煤粉可能沉积；

流速过高，会引起静电火花，所以气粉混合物过高、过低对防爆都不利，一般控制粉管内气粉流速在2338m/sec。

气粉混合温度高，爆炸危险大，运行中应根据煤挥发分高低，严格控制磨进、出口温度，以下是磨煤机出口温度曲线。

表3-2燃煤挥发分与磨出口温度关系曲线五、煤可磨性指数煤的可磨度系数也称可磨度，是煤炭的一项特性指标，表征了煤炭被磨制成粉的难易程度。

煤炭的磨制成粉需克服原块状煤炭结构的结合力，取得新的表面，可磨度系数也就表征了为取得这一新的表面积的耗功大小，是只决定于煤炭的。

可磨度不同于煤炭的硬度，同一类别的煤炭可因所存在的某些组份的不同而表现出相当大的可磨度差别。

反之硬度差别很大的无烟煤与某些褐煤也可以具有相近的可磨度。

同一煤种在含水份（或灰份）不同时，可磨度也会出现成倍的差别。

表征煤炭磨制成粉的难易程度，最为简捷和实用的方法是进行相对比较，再引入一个由实验室得出的可磨度系数。

由于可磨度系数是基于相对比较的，因此各国的标准不尽相同。

我国规定可磨度系数的定义为：

单位重量处于风干状态的标准煤与试验煤样，以相同的入磨煤炭颗粒度、在相同的磨制设备中，磨制到相同的煤粉细度所消耗的能量之比。

即：

（4-5）式中的即为可磨度系数；

和分别是为磨制标准煤和试验煤到同样细度所需的电耗。

因此越大，亦即磨制试验样煤到标准煤相同细度的电耗越小，该煤也就越易磨制。

各国关于原煤可磨度系数的算法是不同的，我国标准的可磨度系数的计算式经试验确定为：

（4-6）其中表示（我国的标准）可磨度系数，表示试验煤样在试验用的球磨机内经历15min磨制后得出的在70号标准筛上的残留量（）。

不难看出可磨度系数越小的煤，越难磨制。

一般认为可磨度系数小于1.2的煤种为难磨煤种；

可磨度系数大于1.5的煤种为易磨煤种。

常用的另一种可磨度系数为哈氏可磨度系数（），这是美国的标准。

可通过下面的计算公式与我国的可磨度系数进行换算：

（4-7）通过计算可以得出处于40100之间的煤种属于易磨煤，低于40的煤种属于难磨煤。

还应该说明的是虽然煤炭的可磨度系数是通过比较的方式得出的，意味着磨煤机的出力应与入磨煤机的煤的可磨度系数成正比。

但由于试验用的磨煤机和实际的磨煤机的工作过程不同，亦即前者是在静止条件下而后者是始终处于运动和分离状态下进行的，还由于影响磨煤机出力的因素众多，使磨煤机的出力并不与入磨煤的可磨度系数呈简单的正比关系。

一般而言，在相同的其他条件下，入磨煤种的可磨度系数每改变1，相应的磨煤机出力改变1.33，同样在出口的煤粉细度从磨煤机的设计基准点每改变1时，磨煤机的出力也相应的改变1.5。

所以磨煤机的出力是随着煤碳可磨度的改变而改变的。

六、煤粉的一般特性1、吸附性煤粉是由不规则形状的微细颗粒组成的颗粒群，其尺寸一般小于300m，其中100m以下的颗粒占多数（尤其2050m的颗粒）。

与其它颗粒群不同的是，煤粉由于在制粉系统中被干燥，其水份一般为0.51.0Winh（内在水份）。

因此干燥的煤粉具有很强的空气吸附能力。

2、流动性刚刚磨制出的煤粉是松散的，轻轻堆放时，自然倾斜角为2530。

吸附了空气薄层的煤粉的自然堆积密度为700kg/m3。

堆放久了的煤粉，被压紧成块，流动性减少，其堆积密度可达到800900kg/m3。

由于干燥的煤粉流动性好，它可以通过很小的间隙，因此制粉系统的严密性是设计和运行制粉系统都必须考虑的，煤粉的自流给锅炉运行中的调整和操作造成困难。

3、吸湿性干燥的煤粉也有很强的从周围的环境中吸收水份的能力，称为吸湿性。

煤粉吸收水份后会影响其自身的导电性、自黏性，尤其是是流动性。

而流动性直接影响煤粉的正常气力输送。

4、磨蚀性煤粉在管道中进行输送及在制粉系统内部流动时，在惯性力的作用下对管道及各种部件的金属表面进行冲撞和摩擦以致造成壁面的磨蚀，这就是煤粉的的磨蚀性。

在制粉系统中，分离器内筒、导向叶片，以及旋风分离器进口气流第一次拐弯处的筒壁、锥体部分磨损的情况特别严重。

其中对分离器锥体部分的磨损主要是由于大颗粒的煤粉冲击的结果，这些大颗粒从器壁上反弹而作跳跃运动，在很多情况下，大颗粒的煤粉未返回磨煤机而在分离器的锥体部分继续旋转，使锥体部分受到更为严重的磨损。

5、自黏性自黏性是由于静电作用力、分子引力及毛细作用力所引起的，这是描述煤粉颗粒之间相互作用的力。

除此之外黏附性则描述煤粉颗粒与器壁表面的相互吸引的作用力。

6、自燃性煤粉长期堆放在某一死区内，与空气中的氧气长期接触而氧化时，自身热分解释放出挥发分和热量，使温度升高，而温度升高又会加剧煤粉的氧化。

若散热不良，会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤粉的着火点而引起煤粉的自燃。

在制粉系统中煤粉是由风来输送的，风和粉混合成云雾状的混合物，它一遇到火花就会造成爆炸。

在封闭系统中煤粉爆炸时所产生的压力可达0.35Mpa。

影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分的含量、煤粉的细度、风粉混合物的浓度、流速温度、湿度和输送煤粉的气体中氧的比例等。

一般来说，挥发分的含量Vdaf10的煤粉（无烟煤）是几乎没有爆炸危险的；

而Vdaf20的煤粉（烟煤等）很容易自燃，爆炸的可能性很大。

这需要在运行中尽量避免自燃条件的发生，要引起足够的重视。

煤粉越细越易爆炸，越粗爆炸的可能性越小。

例如：

煤粉的细度为0.1mm时几乎不会爆炸。

对于挥发分过高的煤不宜磨得过细。

煤粉浓度是影响煤粉爆炸性的重要因素，实践表明：

最危险的浓度在1.22.0kg/m3，大于或小于该浓度爆炸的可能性都会减小；

风粉混合物的温度要低于煤粉的着火温度，否则可能会自燃引起爆炸。

制粉系统的煤粉管路应具有一定的倾斜角，风粉混合物在管内的流速应合适：

过低会造成煤粉的沉积；

过高又会引起静电火花，故一般在1630m/s范围内。

潮湿的煤粉具有较小的爆炸可能性，煤粉的湿度往往反应在磨煤机出口的温度上，因此直吹式制粉系统都对磨煤机出口温度提出严格的要求。

对于正压直吹式制粉系统还应特别指出的是分离器出口PC管在锅炉周围有的管段是水平布置的，这样的管段内部很容易积粉，特别是当锅炉鼓正压的工况下，火焰可能会“回火”引燃PC管内的积粉造成燃烧或爆破，严重的情况下可能造成PC管烧毁。

为了防止此种情况的发生应采取合适的方式避免磨煤机PC管内的积粉，合理投入清扫风，加强对备用中的磨煤机PC管检查，防止PC管内积粉自燃爆破的情况发生。

七、神华胜利煤种分析:

表3-3神华胜利煤种分析项目单位数值设计煤种校核煤种煤种锡林浩特胜利煤田一号露天矿褐煤煤质元素、工业分析碳（Car）%40.9638.00氢（Har）%2.782.59氧（Oar）%12.2711.62氮（Nar）%0.610.59硫（Sar）%0.450.80全水份（Mt）%29.533.0空气干燥基水份（Mad）%14.7115.00挥发份（Vdaf）%46.846.91收到基灰份（Aar）%13.4313.4低位发热量KJ/kg1472013400可磨度（HGI）5850灰渣特性:

二氧化硅（SiO2）%51155011三氧化二铝（AL2O3）%19151903三氧化二铁（Fe2O3）%467525氧化钙（CaO）%731747氧化镁（MgO）%372387氧化钠（Na2O）%372351氧化钾（K2O）%128137二氧化钛（TiO2）%087085三氧化硫（SO3）%507562灰熔点:

变形温度（DT）11001110软化温度（ST）11401140熔融温度（FT）12201200第三节、磨煤机的工作原理与运行操作一、磨煤机概述磨煤机，有立式磨粉机、高压悬辊磨、中速微粉磨、超压梯形磨、雷蒙磨等型号，磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。

磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。

要增加新的表面积，必须克服固体分子间的结合力，因而需消耗能量。

煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。

其中压碎过程消耗的能量最省。

研碎过程最费能量。

各种磨煤机在制粉过程中都兼有上述的两种或三种方式，但以何种为主则视磨煤机的类型而定。

磨煤机的型式很多，按磨煤工作部件的转速可分为三种类型，即低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机。

低速磨煤机，主要为滚筒式钢球磨煤机，一般简称钢球磨或球磨机。

它是一个转动的圆柱形或两端为锥形的滚筒，滚筒内装有钢球。

滚筒的转速为1525转/分。

工作时筒内的钢球不断地撞击和挤压煤块，将煤块磨制成煤粉。

然后由通入滚筒内的热风将煤烘干并将煤粉送出，经分离器分离后，一定粒度的煤粉被送入煤粉仓或直接送入煤粉燃烧器。

钢球磨笨重庞大、电耗高、噪声大；

但对煤种的适应范围广，运行可靠，特别适宜于磨制硬质无烟煤。

中速磨煤机转速为50300转/分,种类较多。

常见的有平盘磨、碗式磨、E型磨和辊式磨。

它们的共同特点是碾磨部件由两组相对运动的碾磨体构成。

煤块在这两组碾磨体表面之间受到挤压、碾磨而被粉碎。

同时，通入磨煤机的热风将煤烘干,并将煤粉送到碾磨区上部的分离器中。

经分离后,一定粒度的煤粉随气流带出磨外，粗颗粒的煤粉反回碾磨区重磨。

中速磨煤机具有设备紧凑、占地小、电耗省（约为钢球磨煤机的5075%）、噪声小、运行控制比较轻便灵敏等显著优点；

但磨煤机结构和制造较复杂，维修费用较大，而且不适宜磨制较硬的煤。

在大容量燃煤锅炉中碗式中速磨用得较多。

高速磨煤机转速为5001500转/分,主要由高速转子和磨壳组成。

常见的有风扇磨和锤击磨等。

在风扇磨中煤块受到高速转子的高速冲击与磨壳碰撞，以及煤块之间互相撞击而被磨碎。

这种磨煤机与煤粉分离器组成一个整体，结构简单，紧凑，初投资省，特别适用于磨制高水分褐煤和挥发分高、容易磨制的烟煤。

风扇磨由于磨损大，连续运行时间较其他磨煤机都短，不适于磨制硬质煤种。

MPS磨煤机具有启动迅速、调节灵活、阻力小、单位磨煤金属磨耗小、结构紧凑、占地面积小及制粉系统简单、单位电耗低、钢材消耗少、占有空间小、爆炸危险性小和噪声低等明显优点，成为新投产锅炉磨煤机的主流。

MPS磨煤机型号的含义：

M：

磨机取德文Mueller（英文Mill）第一个字母M；

P：

摆动取德文Pendel（英文Parter）第一个字母P；

S：

盘子取德文Schuessel（英文Ship）第一个字母S；

245：

磨环滚道平均半径（cm）mps磨煤机为：

轮式磨煤机，HP磨煤机为：

碗式磨煤机，两者原理一样，结构上还是有差别的。

我厂采用长春发电设备总厂的MPS245-HP-型磨煤机，其计算出力达到80.8t/h，设计煤种BMCR工况单台磨出力裕量14.2%，满足大火规出力裕量大于10%的要求。

本厂采用了八台磨煤机、电子称重式皮带给煤机、八只原煤斗。

燃用设计煤种时，7台磨运行，1台磨备用。

7台磨的总出力（考虑5%出力降低系数）不小于锅炉B-MCR工况燃煤量的110%。

MPS245-HP-型磨煤机的主要参数如下：

表3-4MPS245-HP-型磨煤机的主要参数磨煤机主要技术参数序号参数单位数值备注1最大出力t/h80.942保证出力t/h77.83转速r/min29.14电动机额定功率KW9005煤粉细度R90%30-35%6磨煤机出口温度617磨煤机一次风率%38.540二、MPS型磨煤机工作原理MPS型中速磨煤机是由德国Babcock公司设计制造的一种辊盘式中速磨煤机。

80年代被引入我国，在MPS系列中有20多种型号,最小的32到最大的300,，成为电站、冶金、化工、水泥建材等行业理想的制粉设备。

在大型火电厂燃煤制粉系统选用MPS磨煤机主要用于燃煤电站直吹式制粉系统，应用于碾磨烟煤、高水份的烟煤和褐煤。

MPS型磨煤机是具有三个固定磨辊的外加力型辊盘式磨机。

三个辊子在一个旋转磨盘上作滚压运行。

需磨粉的煤从磨煤机的中心落煤管落到磨盘