终结版锅炉制粉系统设计本科学位论文.docx
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终结版锅炉制粉系统设计本科学位论文
论文
锅炉制粉系统设计-磨煤机主体部分设计
申请人：
学科（专业）：
热能与动力工程
指导教师：
20XX年
XXXX学院
毕业设计（论文）任务书
专业班级层次专升本姓名学号
一、毕业设计（论文）题目锅炉制粉系统设计-磨煤机主体部分设计
二、毕业设计（论文）工作自2011年6月20日起至2011年9月20日止
三、毕业设计（论文）基本要求：
论文的总体结构应分为以下几部分：
题目、摘要、目录、前言、正文、结论、参考文献和附录等几部分组成。
论文应力求有作者自己的创见和观点，中心突出，层次分明，论述清楚，结构严谨，文字流畅，论证有理有据，具有说服能力。
整篇论文字数不少于8000字。
字迹要工整清洁。
（1）自2011年6月1日至9月20日，按进度要求完成毕业设计任务。
（2）2011年9月20日前提交符合标准要求的毕业设计论文。
（3）准时参加毕业设计答辩。
指导教师：
网络教育学院
毕业设计（论文）考核评议书
指导教师评语：
建议成绩：
指导教师签名：
年月日
答辩小组意见：
负责人签名年月日
答辩小组成员
毕业设计（论文）答辩委员会意见：
负责人签名：
年月日
论文题目：
锅炉制粉系统设计-磨煤机主体部分设计
学科（专业）：
热能与动力工程
申请人：
指导教师：
摘 要
本设计主要目的是对锅炉制粉系统进行介绍，特别是对磨煤设备进行详细介绍，了解到磨煤设备是锅炉制粉系统中的主要设备。
通过对燃料煤粉的优点、性质、品质的选用要求，当燃用挥发分很低或很硬的煤时，以磨煤机中间储仓式制粉系统为好；当然用水分较多且软的煤时，以风扇磨直吹式制粉系统为好，反映出磨煤设备的结构、用途及工作原理，选用低速筒式磨煤机的理由，这种磨煤机主要是靠着撞击作用实现磨煤的，磨煤机的圆筒由电动机通过减速器带动其旋转，圆筒内的锰合金钢球，在波浪形护板的带动下达到一定的高度，由于这时钢球所受的离心力小于其重力，使钢球落下，将煤击碎。
同时，还对磨煤机主要参数的确定及技术规格，筒体设计及计算，润滑系统用途及技术规范和电气设备简介等。
关键词：
制粉系统煤粉磨煤机安全保护润滑
论文类型：
设计报告
Abstract
Themainpurposeofthisdesignisaboilermillingsystemintroduced,Speciallytothecoalgrindingequipmenttocarryonthedetailedintroduction,Understoodthecoalmillequipmentisintheboilermillingsystem'smajorequipment.Throughtothefuelpowderedcoal'smerit,thenature,thequalityselectstherequest,whenfueledwithlowvolatileorhardcoal,takeball-millingwarehousesinthemiddlereservoirsystemforthegood;Ofcourse,usemorewaterandsoftcoal,withfansblowingstraight-millpulverizingsystemisbetter.Reflectedthecoalgrindingequipment'sstructure,theuseandtheprincipleofwor,Selectslowspeedbarreltypepulverizer'sreason,Coalissuchamajorroleintherealizationoftheimpactdependedonthecoalmill,theballthroughthecylindermotorreducerdrivenbyitsrotation,manganesealloysteelcylinderinsidetheball,wave-shapedshielddrivenuptotherequiredheight,Astheballthistimesufferedlessthanthecentrifugalforceofitsgravity,sothattheballdown,coalwillbesmashed.Atthesametimeonthecoal-basedinstallation,theinstallationofthemainbearing,rotatingandtheDepartmentoftheMinistryoftransmission,suchastheinstallationdescribed,andintroducedtheidlingandloadtesting,theuseofcoalandsafetyprotection,lubricationsystemandtheuseoftechnologyAboutnormsandelectricalequipmentandsoon..
Keywords：
Millingsystemcoalfinespulverizingmillsafeguardprotectionlubricate
Papertype:
Thedesignreported
声明…………………………………………………………………………….............22
1绪论
随着人类社会生产力的发展，锅炉的蒸发量不断增大，已由每小时几吨的小型锅炉发展到每小时几千吨的大型锅炉，由层状燃烧的火床炉到悬浮燃烧的煤粉炉，燃料的颗粒由煤块发展到煤粉。
现代电厂的燃煤锅炉广泛采用燃烧煤粉的煤粉炉。
1.1燃用煤粉的优点.
能采用劣质煤作为锅炉的燃料，如无烟煤、贫煤等都能在煤粉炉内有效的燃烧。
燃料进入燃烧室后，燃料与空气的接触面积增加，燃料单位时间内吸收的热量
多，达到着火温度所需要的时间缩短，预热时间缩短，炉膛温度提高，提高了炉膛的传热效率。
煤粉易于与空气接触，混合而达到完全燃烧，减少了由于不完全燃烧而造成的
损失，提高了锅炉的效率，降低了单位时间内所消耗的燃料量。
燃煤量调整比较方便，加碱负荷的惰性比较小。
由于煤粉燃烧迅速，可提高单机容量。
1.2煤粉的性质
1.2.1煤粉的一般性质
煤粉是由不规则形状的颗粒组成，它的尺寸在1µm到3005～00µm之间（1µm=1/100
㎜），其中以20～50µm的颗粒居多数。
它可以流过很小的不严密的间隙，煤粉和空气一起形成混合物，像流体一样易于运输。
煤粉储存期过久可能结块，并容易自燃。
1.2.2煤粉的自然和爆炸
长期积存的煤粉受空气的氧化作用，缓慢的放出热量，当散热条件不好时，煤粉温度逐渐上升达到其燃点而自行着火燃烧。
这种现象称为煤粉自然。
煤粉的自然常引起其周围气粉混合物爆燃而发生煤粉爆炸。
在煤粉仓的死角及倾斜度小的一次风管内会发生煤粉沉积现象。
沉积煤粉长期和热风接触，逐渐氧化，温度又高，易发生煤粉的自燃和爆炸。
1.3煤粉的品质
煤粉的品质通常用煤粉的细度和煤粉的均匀度来表示。
1.3.1煤粉细度
煤粉的细度是煤粉的重要品质。
煤粉过粗，在炉膛内不易燃烧，增加不完全燃烧热损失；煤粉过细，在燃烧过程中易于附熔在管壁上，还增加制粉系统的耗电量。
所以，煤粉细度应该适当。
所谓煤粉细度，是指煤粉经过专用筛子筛分后，残留在筛子上的煤粉重量占筛分前煤粉总重量的百分数，用R表示，即
（1－1）
式中a——筛子上面剩余的煤粉重量；
B——通过筛子的煤粉重量。
在筛子上面剩余的煤粉越多，其R值越大，则煤粉越粗。
常用的筛子规格见表1—1
表1—1煤粉筛的规格
筛号
每厘米长度上的
筛格数
每平方厘米上的
筛孔数
筛孔宽度
（μm）
金属丝宽度
（μm）
10
10
100
600
400
30
30
900
200
130
50
50
2500
120
80
70
70
4900
90
55
80
80
6400
75
50
100
100
10000
60
40
用不同规格的筛子筛分所得到的煤粉细度是不同的，通常用
表示。
ｘ过去表示筛号，现在用筛孔内边宽度来表示。
以常用70号筛子为例。
这号筛子每厘米长度上有70个筛格，每个筛孔的内边宽度长是90µm，凡是小于90µm的煤粉都能通过，大于90µm的煤粉颗粒都被留在筛子上。
例如：
将100g煤粉进行筛分，现有18g残留在筛子上，即有82g通过筛子，筛孔边宽x=90，既可写成
（1－２）
1.3.2煤粉的均匀度
煤粉颗粒的品质特性只能用煤粉细度表示还不够全面，还要看煤粉的均匀性。
比如，有甲、乙两种煤粉，其R90值都相等，但甲种留在筛子上的煤粉中较粗的颗粒比乙种的多，而通过筛子的煤粉中较细颗粒也比乙种的多，则甲种煤粉就不均匀。
粗颗粒多不完全燃烧损失大；细颗粒多，磨制时电耗和金属消耗则大，故均匀性不好的煤粉燃烧和煤粉制备的经济性差。
煤粉的均匀性通常以煤粉颗粒的均匀性指数n来表示，n值一般接近于，此值越大，均匀性越好。
煤在一定设备中被磨制成煤粉，其颗粒尺寸是具有一定规律的。
所以，各厂的每一套制粉系统都可以通过试验找出一个n值，这个n值是常数。
不同制粉设备的n值可参考表1—2。
表1—2
磨煤机型式
粗粉分离器型式
n值
数值来源
筒型球磨机
离心式
回转式
0.8—1.2
0.95—1.1
青岛电厂试验
中速磨煤机
离心式
回转式
0.86
1.2—1.4
娘子关电厂试验
风扇磨煤机
惯性式
离心式
回转式
0.7—0.8
0.8—1.3
0.8—1.0
竖井磨煤机
重力式
1.12
计算n值的方法首先是进行煤粉细度的试验，测定出R90和R200，然后按下式计算：
（1－３）
㏒符号为以10为底的常用对数，㏑为以e为底的自然对数。
1.3.3煤粉的经济细度
如前所述，从燃烧角度看，煤粉越粗，煤粉燃尽所需时间越长，造成碳粒不完全燃烧的可能性越大，也就是不完全燃烧热损失越大。
另外，煤粉越粗，为了减少不完全燃烧热损失，需增加送风量，这样，相对地增加了排烟热损失。
但是，煤粉越粗，磨煤机所消耗的能量和磨煤系统的金属消耗减小。
因此，最经济的煤粉细度，是燃烧损失和制粉电耗之和（q2+q4+qn+qm）之和为最小所对应的煤粉细度。
其中，q2为排烟所造成的热损失。
q4为机械不完全燃烧所造成热损失。
qn为磨煤所消耗的电能量。
qm为制粉设备金属消耗量。
其确定方法如图1-1和图1-2所示。
2磨煤机的结构、工作原理及用途
2.1结构：
系由前、后料斗，转动部、主轴承部、传动部等主要部分及弹性联轴器、减速机、电气设备等辅助部分组成结构特点是采用了集中自动润滑和新式的弹性联轴器、机器之主要工作部分---转动部系由壁厚为20毫米的圆筒及坚固铸件前、后端盖组成为了使圆筒免受磨损，筒内装有波形高锰钢衬板，衬板借助压紧楔形成之横向压力牢固的结合在简壁上在衬板与因筒之间衬有10毫米的石棉垫以防筒内热能的损耗，缓冲钢球对筒体的冲击并有助于衬板与圆筒内壁紧紧结合，工作部之传动系由电动机经弹性联轴器、减速机、小齿轮、大齿轮带动。
2.2工作原理：
传动部简内装有研磨介质----钢球，当简体转动时，钢球在离心力和摩擦力的作用下被转动着的简体提升到一定高度后，由于身体重力的作用而跌落，使桶内的煤在下落的钢球冲击和研磨的作用下形成煤粉----即制粉过程。
磨好的煤粉利用制粉系统的设备送至锅炉燃烧或煤仓中储好。
2.3机器的用途：
低速筒式磨煤机为干式粉磨各种硬度的煤炭之用，推荐的给料块度小于15毫米，当加工的煤块抗磨性系数Kn=1，在R90号筛上量为6-8%时为它们的近似产量。
本机器广泛应用于热电厂加工固体燃料-煤粉，时粉系统中的主要设备，它只有借助于热风的干燥和运输，才能良好的工作。
1-波浪形的护板；2-绝热石棉垫层；3-筒身；4-隔音毛毡层；5-钢板外壳；
6-压紧用的楔形块；7-螺栓
图2-1磨煤机波浪形高锰钢衬板示意图
3磨煤机的分类
磨煤机转速可分为以下三类：
低速磨煤机：
转速为16～25r/min。
常用的是筒型钢球磨煤机（简称球磨机）。
中速磨煤机：
转速为50～300r/min。
有平盘磨、中速钢球磨、碗式磨等。
高速磨煤机：
转速为500～1500r/min。
主要有风扇式磨煤机和竖井式磨煤机等
3.1低速磨煤机
磨煤机内钢球的下落位置，主要取决于球磨机的转速。
转速过慢时，钢球所受的离心力小，钢球的跌落速度小，磨煤机的作用小。
转速过快时，钢球所受的离心力永远大于钢球的重力，钢球会紧贴筒壁运动而不下落，而起不到磨煤的作用。
因此，我们引入了临界转速的概念。
所谓临界转速，是指当圆筒的转速达到某一数值而使作用在钢球上的离心力等于钢球的重量，这时圆筒的转速成为临界转速，通常用nlj表示。
球磨机的临界转速经过一系列的推导得出。
（3-1）
式中D—圆筒的直径，m。
很明显，磨煤机的工作转速必须小于临界转速。
根据理论分析得知：
当球磨机的转速达到某一值时，钢球的跌落高度最大，磨煤能力最强，这个转速称为最佳转速。
通常用nlj表示，其值一般为临界转速的70%～80%，近似为76%，即
（3-2）
磨煤机的任务是磨煤，而磨煤量的多少，通常用磨煤处理来表示。
所谓磨煤出力，是指在单位时间内，在保证一定煤粉细度的条件下，磨煤机所磨制的原煤量。
影响磨煤出力的主要因素有以下几点：
1.通体的直径和长度越大，单位时间磨出的合格煤粉越多，磨煤出力越大。
2.钢球装载量和钢球直径的影响：
钢球装载量通常用钢球充满系数ф来表示。
其意义是筒内实际钢球的重量与筒内全部充满钢球的重量之比，即
（3-3）
式中Ggq—筒内装载钢球的重量，t；
γgq—钢球的堆积密度，常取4.9t/m3；
VT—筒的容量，m3。
钢球充满系数越大表示筒内钢球量越多，磨煤出力必然增大。
但是，当钢球充满系数增加到一定程度后，由于钢球装载量的增多，使钢球落下的有效高度减小，撞击作用减弱，导致磨煤出力减小。
因此可见，对应一定型号的磨煤机和一定的煤种，存在着最佳的钢球充满系数，一般在0.2～0.3范围内。
钢球的直径应根据电耗和金属损耗的总费用为最少的原则来选择。
它与煤的硬度、粒度及钢球的质量有关。
在一般情况下，可以选用直径为30～40mm的钢球。
在同样的钢球装载量下，钢球直径小，则由于撞击次数增加，磨煤出力较大。
但是，钢球的磨损加剧，金属消耗增加，由于直径小的钢球撞击力小，磨硬煤较困难，当煤的硬度大，粒度大时，可选用直径为50～60mm的钢球，以加大撞击，减少金属消耗。
在运行过程中，钢球逐渐被磨损，钢球直径变小，因此，需定期补加钢球，以免降低钢球装载量。
在运行2500～3000h后，对全部钢球需进行挑选，而换入新球，以保证磨煤效果。
3.煤的装载量的影响：
一般情况下，增加筒内的装载量，磨煤出力也相应增大，但是煤的装载量增加到一定程度后，磨煤出力不再增大，反而降低，其关系如图3—1所示，图中曲线可分为三部分，即oa段，a点和ab段。
在oa段，在煤量较小，相对来说，筒内钢球装载量较大，钢球落小来的动能只有一部分用于磨煤，另一部分能量耗费在钢球的空撞磨损上，随着载煤量增加。
用于磨煤的能量增加，钢球的空撞能量减少，磨煤出力随之增加。
当载煤量增至a点时，钢球的动能得到最充分的利用，磨煤出力达到最大值。
这时的载煤量称为最佳载煤量。
再增加载煤量，就进入了ab段。
这时由于筒内装载量太大，钢球下落高度减小，也由于球间煤层加厚，一部分能量消耗于煤层变形。
因而，钢球能量并未得到充分利用，磨煤出力随载煤量的增加而减少。
如果继续增加给煤量，最后就会使磨煤机无法工作。
图3-1磨煤出力与载煤量关系曲线
4.通风量对磨煤出力的影响：
为了从磨煤机内把制成的煤粉带出，必须保持足够的通风量。
通风量小，只能带出细煤粉，有些合格的煤粉仍会留在筒内，被无益地磨成更细的煤粉，致使磨煤机出力降低，磨煤机单位电耗Em增加。
通风量过大，不合格的粗粉也被带走，经粗粉分离器分离后，又经回粉管返回磨煤机进行重新磨制，造成无益的循环，使通风的单位耗电量Etf增加，而制粉单位耗电量∑E=Em+Etf随着通风量即通风速度vtf的增加，其值是先下降然后上升。
而∑E最小值所对应的通风速度是最佳通风速度
。
如图3—2所示。
煤种也不同，要求的煤粉细度也不同。
挥发分越小的煤，要求的煤粉越细，因而，最佳通风量也最低。
图3-2通风速度与单位耗电量及磨煤出力之间的关系
5.煤的性质的影响：
燃料的粒度，水分的多少等均会影响磨煤出力。
煤块大、水分多、质坚硬的煤均会使磨煤出力降低。
6.制粉系统的漏风对出力的影响：
（1）磨煤机入口处的漏风，使磨煤机内风量增多，为保证正常入口负压，势必减小热风量，使磨煤机干燥能力降低，煤粉水分增加而影响磨煤机出力。
（2）磨煤机出口处的漏风，将使磨煤机内通风量减小而使磨煤出力降低，并使排粉机负荷增加，电耗增加。
如保持排粉机出力不变时，则只有减小磨煤的通风量，使干燥条件更加恶化，磨煤机出力将被迫降低。
由于冷风漏入输粉管道，使壁温下降。
煤粉仓温度也降低，可能发生结露和煤粉结块，影响煤粉的均匀性。
（3）粗粉分离器入口及回粉管漏风，将使磨煤机内通风量减小，干燥过程恶化，出力降低，电耗增加，同时破坏正常的分离工作，使煤粉变粗。
（4）旋风分离器前的漏风，使分离器的分离效率降低，旋风分离器分离出的气体中含粉量增加，加剧排粉机的磨损，也影响燃烧的经济性。
总而言之，制粉系统漏风，会造成制粉系统热风量减小，干燥出力降低，影响制粉系统正常运行，也影响锅炉的正常运行，是排烟温度升高，锅炉效率下降。
漏风可使排烟损失增加1%～1.5%。
3.2中速磨煤机
我国目前采用的中速磨煤机有平盘磨、中速钢球磨和中速碗式磨三种，现分别介绍如下。
1.中速平盘磨
中速平盘磨主要由转盘、辊子减速器、环形风道等组成。
原煤由落煤管输送到转盘的中部，而转盘是由电动机通过减速器带动不断旋转，煤就依靠离心力的作用，向转盘的边缘移动，移动到辊子底部，而辊子又被转盘带着转动。
在转动的过程中就将煤碾压成粉末。
而碾压煤的压力，一部分靠辊子的自重，更主要的是靠弹簧拉紧所产生的压力。
热风进入风室后，通过转盘周围的环形风道以一定的风速将制成的煤粉带到磨煤机上部的粗粉分离器中，不合格的煤粉被粗粉分离器分离后，回到转盘上重新磨制。
一台磨煤机装有1～2对大辊子，辊子上套有耐磨钢材制成的辊套，转盘上装有耐磨钢材制成的衬板，当衬板和钢套磨损到一定程度后进行更换。
2.中速钢球磨
中速钢球磨又称E型磨。
它主要是由钢球和上、下磨环等组成。
钢球被夹在上、下两个磨环内。
上环用弹簧压紧，是固定不动的，下环则通过减速器带动能够转动。
钢球在两环之间的槽内，紧密排列，两球间留有15～20mm的间隙。
煤从磨煤机中部的原煤入口落下，由于离心力的作用，逐渐向外边缘移动，经过钢球时，则被下环带动的滚动的钢球碾压成煤粉，制成的煤粉被环形风道进入的空气带走。
中速钢球磨的钢球有6～16个，岗丘直径一般为200～500mm。
3.中速碗式磨煤机
其主要工作部分是碗形转盘和辊子。
辊子靠弹簧力的作用压在碗壁上。
转盘由电动机带动旋转并且带动辊子一起转动。
煤落在转盘上，由于转盘转动时产生的离心力的作用，将煤推向转盘与辊子之间，在辊子碾压下磨成煤粉。
中速磨煤机结构紧凑，金属消耗量小，磨煤电耗低，低负荷运行时，单位耗电量增加不多。
中速磨煤机的缺点是磨煤部分易磨损，不宜磨硬煤和灰分大、水分大的煤。
3.3风扇磨煤机
风扇式磨煤机，简称为风扇磨，是最常用的高速磨煤机。
他是有叶轮、外壳、轴及轴承箱所组成。
叶轮的形状类似于风机的转子，上面装有8～12个冲击板。
外壳形状就像风机外壳，其内表面装有一层护板，冲击板和护板均用耐磨材料（如锰钢）制成。
风扇磨煤机的工作原理是:
风扇磨的叶轮是由轴带动在机壳内进行高速旋转，煤随着热风借磨煤机旋转造成的负压和自身重力沿着轴向进入磨煤机，于飞转的叶轮相撞击而获得强大的动能，被甩在护甲上。
煤在这个破碎空间内反复碰撞而成为细粉。
风粉混合物借叶轮旋转造成的压力进入粗粉分离器，合格的煤粉沿着一次风管进入炉膛，较粗的煤粉，返回磨煤机重新磨制。
为了提高磨煤效果，减轻冲击板的磨损，通常在叶轮前加装几排锤子。
当煤块进入磨煤机时，由前置锤预先进行击碎，并使煤在进入磨煤机叶轮时，分布比较均匀，锤子可用铸铁制作，很容易更换，从而使叶轮的检修周期大为延长，金属消耗量少，初投资低，另外，适应负荷的变化也很迅速。
风扇磨煤机是磨煤机和排粉机的有机结合，所以，它同时肩负着制粉和通风的双重任务。
其运行情况与锅炉机组的运行有直接关系。
由于风扇磨出口风压一般在150～200mmH2O,经过分离器到达一次风管的风压约为100mmH2O，所以，风扇磨煤机适于直吹式燃烧系统。
3.4竖井式磨煤机
竖井式磨煤机是由外壳和转子组成。
在转子上装有一排锤子，转子的旋转由电动机带动，在转子的上部有一竖井，使磨制的煤粉的通道。
这中磨煤机对煤粉的磨制，是靠锤子将燃料击碎和燃料对外壳、燃料对燃料间的撞击、锤子对燃料的碾压来实现的。
燃料从磨煤机的入口进入竖井磨，高速旋转的锤子将燃料击碎。
热风从两端进入。
因此，燃料在磨制过程中同时也被干燥，被干燥和磨碎的煤粉被转子抛向竖井，细粉被热风吹走，由喷燃气喷入炉膛。
竖井起着分离器的作用。
而进入炉膛的煤粉细度的改变是靠改变竖井内气流的速度来实现的。
很显然，气流速度越大，则进入炉膛的煤粉越粗。
竖井内气流的速度一般控制在1.5～2.5m/s，其对应的平均煤粉细度为
R90=40%～60%
这种磨煤机把磨煤机、粗粉分离器与排粉机均组合在一起，结构紧凑、简单，制造方便，投资费用和金属耗量少，制粉设备和锅炉紧密配合，单位耗电量低。
这种磨煤机的缺点是：
不适合磨制较硬的煤，锤子磨损严重，需经常更换。
故单位金属量较高。
4磨煤机主要参数的确定及技术规格
球磨机的主要参数包括筒体的容积、筒体转速、电机功率等。
在陶瓷行业中，均为湿法球磨，也就是筒体内有料、研磨体（球）和水。
据我们了解，全国各地料球水比各不相同。
例石湾为1：
2：
1.2。
景德镇为1：
1.5：
1。
唐山为1：
2：
0.8。
为适合全国各地陶瓷行业需要，我们采用唐山料球水比1：
2：
0.8。
按此工艺要求决定球磨机的各主要参数
4.1筒体容积的确定
根据轻工部1981年7月标准化座谈会精神：
球磨机设计以筒体容积作为设计的主要参
数，且应行成系列。
我们在调研的基础上，着重分析了国内外15种球磨机的主要工作参数。
计
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