目 录
1 燃料特性
2 磨煤机及制粉系统选择的基本原则
2.1 技术规程的基本要求
2.2 磨煤机及制粉系统选择的经验数据
3 本工程煤质及燃烧系统的初步分析
3.1 煤质的分析
3.2 磨煤机及制粉系统选择的初步分析
4 莱歇中速磨煤机和双进双出钢球磨煤机的特点分析
4.1 莱歇中速磨煤机的特点
4.2 双进双出钢球磨煤机的特点
5 莱歇中速磨煤机系统和双进双出钢球磨煤机系统的综合经济比较
5.1 制粉系统配置
5.2 综合经济比较的原则
5.3 设备初投资
5.4 土建费用
5.5 设备安装费用
5.6 系统管材及安装费用
5.7 年厂用电费
5.8 维护费
5.9 年费用差
1. 1 燃料特性
燃煤特性表
|
项目
|
符号
|
单位
|
设计煤
|
校核煤
|
|
1、常规分析结果
|
|
1)工业、元素分析
|
|
|
|
|
|
全水分
|
Mt
|
%
|
7.8
|
9.0
|
|
空气干燥基水分
|
Mad
|
%
|
0.81
|
1.50
|
|
收到基灰分
|
Aar
|
%
|
29.18
|
31.15
|
|
干燥无灰基挥发分
|
Vdaf
|
%
|
15.19
|
12.87
|
|
收到基碳
|
Car
|
%
|
55.50
|
52.30
|
|
收到基氢
|
Har
|
%
|
2.82
|
1.99
|
|
收到基氮
|
Nar
|
%
|
0.69
|
0.70
|
|
收到基氧
|
Oar
|
%
|
2.75
|
3.76
|
|
收到基全硫
|
St，ar
|
%
|
1.26
|
1.10
|
|
收到基高位发热量
|
Qgr,v,ar
|
MJ/kg
|
21.65
|
19.95
|
|
收到基低位发热量
|
Qnet,v,ar
|
MJ/kg
|
20.89
|
19.33
|
|
2)灰熔融性
|
|
|
|
|
|
变形温度
|
DT
|
℃
|
>1500
|
1330
|
|
软化温度
|
ST
|
℃
|
>1500
|
1360
|
|
半球温度
|
HT
|
℃
|
>1500
|
1370
|
|
流动温度
|
FT
|
℃
|
>1500
|
1390
|
|
3)灰成分
|
|
|
|
|
|
二氧化硅
|
SiO2
|
%
|
55.01
|
56.37
|
|
三氧化二铝
|
Al2O3
|
%
|
30.01
|
22.18
|
|
三氧化二铁
|
Fe2O3
|
%
|
6.36
|
8.42
|
|
氧化钙
|
CaO
|
%
|
3.36
|
5.16
|
|
氧化镁
|
MgO
|
%
|
1.21
|
0.85
|
|
氧化钠
|
Na2O
|
%
|
0.64
|
1.00
|
|
氧化钾
|
K2O
|
%
|
1.35
|
1.42
|
|
二氧化钛
|
TiO2
|
%
|
1.42
|
1.14
|
|
三氧化硫
|
SO3
|
%
|
0.03
|
2.58
|
|
二氧化锰
|
MnO2
|
%
|
0.011
|
0.022
|
|
微量元素
|
|
煤中游离二氧化硅
|
SiO2(F)
|
%
|
4.85
|
6.00
|
|
煤中氟
|
Far
|
µg/g
|
187
|
174
|
|
煤中氯
|
Clar
|
％
|
0.004
|
0.004
|
|
2、煤的热重分析报告（PRT-1热天平）
|
|
反应开始温度
|
t
|
℃
|
364
|
359
|
|
反应指数
|
RI
|
℃
|
295
|
426
|
|
燃尽指数
|
Cb
|
-
|
9.8224
|
15.1282
|
|
煤的着火特性
|
-
|
-
|
中等
|
极难
|
|
煤的燃尽特性
|
-
|
-
|
难
|
难
|
|
3、燃烧试验结果（着火、燃尽与结渣试验）
|
|
煤粉气流着火温度
|
IT
|
℃
|
760
|
780
|
|
着火距喷口长度/占全火焰长度
|
L1
|
%
|
11.43
|
12.47
|
|
着火距喷口长度/占全火焰长度
|
L2
|
%
|
18.18
|
19.74
|
|
燃尽率
|
B1
|
％
|
92.06
|
90.74
|
|
燃尽率
|
B2
|
％
|
90.49
|
89.49
|
|
结渣指数
|
Sc
|
-
|
0.323
|
0.343
|
|
煤的着火特性
|
-
|
-
|
难
|
难
|
|
煤的燃尽特性
|
-
|
-
|
难
|
难
|
|
煤的结渣特性
|
-
|
-
|
中
|
中
|
|
4、煤的可磨与磨损特性分析
|
|
哈氏可磨指数
|
HGI
|
-
|
81
|
60
|
|
冲刷磨损指数
|
Ke
|
|
2.1
|
＞10
|
|
磨损性能
|
|
-
|
较强
|
三级极强
|
|
5、煤灰比电阻测试
|
|
测试温度为26℃时
|
-
|
Ω·cm
|
4.10×1011
|
7.50×109
|
|
测试温度为80℃时
|
-
|
Ω·cm
|
1.15×1012
|
3.10×1010
|
|
测试温度100℃时
|
-
|
Ω·cm
|
4.05×1012
|
2.50×1011
|
|
测试温度120℃时
|
-
|
Ω·cm
|
5.50×1012
|
8.50×1011
|
|
测试温度150℃时
|
-
|
Ω·cm
|
1.25×1012
|
3.80×1011
|
|
测试温度180℃时
|
-
|
Ω·cm
|
2.50×1011
|
5.80×1010
|
1. 2燃料消耗量
本工程的锅炉采用超临界参数直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构Π型锅炉、半露天布置的燃煤锅炉。燃料消耗量见表1. 2-1：
表1. 2-1 锅炉耗煤量
|
机组容量
（MW）
|
小时耗煤量
(t/h)
|
日耗煤量
(t/d)
|
|
设计
|
校核
|
设计
|
校核
|
|
1×660
|
291
|
315
|
6402
|
6930
|
注：日运行小时数按22h。
2 磨煤机及制粉系统选择的基本原则
2.1 技术规程的基本要求
《火力发电厂设计技术规程》(DL5000-2000)规定了大型火力发电厂设计应遵循的原则与建设标准，对于磨煤机及制粉系统的选择，在该规程8.2.1条中给出了指导性的原则，其具体内容如下：
磨煤机和制粉系统型式应根据煤种的煤质特性、可能的煤种变化范围、负荷性质、磨煤机的适用条件，并结合炉膛结构和燃烧器结构型式等因素，经过技术经济比较后确定。
大容量机组在煤种适宜时，宜优先选用中速磨煤机。
对无烟煤、低挥发分贫煤、磨损性很强且易爆的烟煤等煤种，当技术经济比较合理时，可选用双进双出钢球磨煤机。
当采用中速磨煤机或双进双出钢球磨煤机制粉设备时，宜采用直吹式制粉系统。
2.2 磨煤机及制粉系统选择的经验数据
燃煤发电厂的发展已经经历了近百年的历史，在这段漫长的时间当中，对于不同燃烧设备以及燃烧系统对煤质的适应性，各国的发电研究机构以及各大燃煤设备制造公司均积累了丰富的经验，其中关于磨煤机及制粉系统的选择，有以下国内外经验数据表可供参考：磨煤机及制粉系统的选择（DL/T5145-2002）
|
煤 种
|
Vdaf
%
|
IT
℃
|
Ke
|
Mf
%
|
R90
%
|
磨煤机及制粉系统
|
机组
容量
|
|
无烟煤
|
≤10
≤10
|
>900
800~900
|
不限
不限
|
≤15
≤15
|
~5
5~10
|
钢球磨煤机贮仓式热风送粉
钢球磨煤机贮仓式热风送粉或双进双出钢球磨煤机直吹式
|
不限
不限
|
|
贫瘦煤
|
10~20
|
800~900
700～800
700～800
|
不限
>5.0
≤5.0
|
≤15
≤15
≤15
|
5~10
~10
~10
|
同无烟煤
双进双出钢球磨煤机直吹式
中速磨煤机直吹式
|
不限
不限
不限
|
|
烟 煤
|
20~37%
|
700~800
600~700
600~700
<600
<600
|
-
≤5.0
>5.0
≤5.0
≤1.5
|
≤15
≤15
≤15
≤15
≤15
|
~10
10~15
10~15
15~20
~20
|
中速磨煤机直吹式或双进双出钢球磨煤机直吹式
中速磨煤机直吹式
双进双出钢球磨煤机直吹式
中速磨煤机直吹式
风扇磨煤机热风干燥直吹式
|
不限
不限
不限
50MW以下
|
|
褐煤
|
>37%
|
<600
<600
|
≤5.0
≤3.5
|
≤15
>15
|
30~35
45～55
|
同中速磨煤机直吹式
三介质或二介质干燥风扇磨煤机直吹式
|
不限
不限
|
附注：
IT着火温度 R90煤粉细度
Ke冲刷磨损指数 Mf 外在水分
Vdaf干燥无灰基挥发分
磨煤机及制粉系统的选择(国外大公司推荐)
|
煤 种
|
Vdaf
％
|
Rw
|
Ke
|
Mar
％
|
R90
％
|
磨煤机及制粉系统
|
机组
容量
|
|
|
|
|
|
|
|
钢球磨煤机贮仓式热风送粉
|
不限
|
|
无烟煤
|
<9
|
<4.56
|
不限
|
15
|
5~10
|
钢球磨煤机贮仓式乏气送粉
|
不限
|
|
|
|
|
|
|
|
双进双出钢球磨煤机直吹式
|
不限
|
|
|
|
<5.0
|
不限
|
15
|
10~15
|
同无烟煤
|
不限
|
|
贫瘦煤
|
9~15
|
>5.0
|
不限
|
15
|
10~15
|
钢球磨煤机贮仓式乏气送粉
|
不限
|
|
|
|
>5.0
|
<3.5
|
15
|
10~15
|
中速磨煤机直吹式
|
不限
|
|
|
19~27
|
>5.0
|
不限
|
15
|
15~20
|
钢球磨煤机贮仓式乏气送粉
|
不限
|
|
|
|
>5.0
|
<3.5
|
15
|
15~20
|
中速磨煤机直吹式
|
不限
|
|
烟 煤
|
27~40
|
>5.0
|
不限
|
15
|
20~25
|
双进双出钢球磨煤机直吹式
|
不限
|
|
|
|
|
<3.5
|
15
|
20~25
|
中速磨煤机直吹式
|
不限
|
|
|
19~40
|
>5.0
|
<1.5
|
15
|
20~35
|
风扇磨煤机热风干燥
|
不限
|
|
劣质
烟煤
|
19~40
|
<5.0
|
不限
|
15
|
15~25
|
同无烟煤
|
不限
|
|
|
|
>5.0
|
<3.5
|
15
|
15~25
|
中速磨煤机直吹式
|
不限
|
|
褐煤
|
>40
|
>5.7
|
<3.5
|
30
|
30~35
|
MPS型中速磨煤机直吹式
|
不限
|
|
|
|
>5.7
|
<3.5
|
>20
|
45~55
|
三介质或二介质干燥风扇磨煤机直吹式
|
不限
|
附注：
Rw着火特性指数 Mar全水分
Ke冲刷磨损指数 R90煤粉细度
Vdaf干燥无灰基挥发分
3 本工程煤质及燃烧系统的初步分析
3.1 煤质的分析
根据上述煤质资料数据，本工程的燃煤具有以下特性：
(1) 设计煤种、校核煤种均属贫煤，发热量较高。
(2) 设计煤种、校核煤种的哈氏可磨系数分别为81、60，分别属于易磨煤种和中等可磨煤种。
(3) 设计煤种、校核煤种水分较低、灰分较高。
(4) 本工程煤质中磨损特性Ke为2.1，＞10。
3.2 磨煤机及制粉系统选择的初步分析
通过分析燃煤的煤质特性资料，并对照前述的磨煤机及制粉系统选择的基本原则，本工程设计煤质可以考虑的采用中速磨煤机直吹式燃烧系统或双进双出钢球磨煤机直吹式燃烧系统，但对于校核煤质，由于磨损特性Ke＞10为三级极强，因此对于国内的常规中速磨煤机已经不太适应了，因此，对于目前国内的磨煤机只有双进双出钢球磨煤机比较适合本工程的煤质。
目前除了国内的双进双出钢球磨煤机，在国外电厂和国内的水泥钢铁行业还有一种中速磨煤机---莱歇磨煤机可以适应本工程的煤质。
因此本专题将针对本工程对双进双出钢球磨煤机和莱歇磨煤机进行相关的技术经济比较。
结合本工程具体情况，选择磨煤机应在遵循规程规定的同时，考虑投资、电厂检修运行水平、国内设备的配套、运行业绩以及煤源与煤质变化情况诸因素，以达到磨煤机、制粉系统和燃烧装置匹配合理，保证机组的长期安全经济运行。
为了体现公平性、合理性并抓住主要矛盾，以下几点将作为本文分析的前提条件：
(1) 所有设备均按国产设备考虑（为保证质量所必须的进口件除外）。
(2) 在燃烧系统比较中将只考虑存在差异的部分，基本相同的部分将不做详细分析。
(3) 在磨煤机的配置和选型时，将执行《火力发电厂设计技术规程》8.2.2中的有关条文，具体如下：
200MW及以上锅炉装设的中速磨煤机宜不少于四台，其中一台备用；
当采用双进双出钢球磨煤机时，不宜设备用磨煤机。每台锅炉装设的磨煤机不宜少于两台。
(4) 在进行磨煤机的出力计算时，也将执行《火力发电厂设计技术规程》中对磨煤机出力裕度的有关规定。具体如下：
中速磨煤机，在磨制设计煤种时，除备用外的磨煤机总出力应不小于锅炉最大连续蒸发量时燃煤消耗量的110％，在磨制校核煤种时，全部磨煤机按检修前状态的总出力不应小于锅炉最大连续蒸发量时的燃煤消耗量。磨煤机的计算出力按磨煤机中后期出力考虑。
对双进双出钢球式磨煤机，磨煤机总出力在磨制设计煤种时应不小于锅炉最大连续蒸发量时燃煤消耗量的115％。在磨制校核煤种时，应不小于锅炉最大连续蒸发量时的燃煤消耗量；当其中一台磨煤机单侧运行时，磨煤机的连续总出力宜满足汽轮机额定工况时的要求。磨煤机的计算出力宜按制造厂推荐的钢球装载量取用。
(5) 在其他辅机配置时，也将执行《火力发电厂设计技术规程》中的有关规定。对辅机配置有影响的主要是原煤仓的设置：
对于直吹式制粉系统，除备用磨煤机所对应的原煤仓外，其余原煤仓的总有效储煤量应按设计煤种满足锅炉最大连续蒸发量时8h以上的耗煤量。
4 莱歇中速磨煤机和双进双出钢球磨煤机的特点分析
4.1 莱歇中速磨煤机的特点
4.1.1 莱歇中速磨煤机简介
德国莱歇是一家百年企业，专攻中速磨，是全球最大、最著名的中速磨供应商，全球市场占有量第一。所供设备可粉磨软到木削，硬到钢渣等各种不同硬度的产品，产品细度可从0.09 mm筛余30％到0.045 mm 0％任选。
4.1.2莱歇磨煤机的主要特点如下：
（1）平盘、锥辊，厚度可控的均匀料床
如前所述，目前国内比较常见的中速磨机基本都属于MPS类型的磨机，磨机均使用的是轮胎磨辊，碗状磨盘（见图1）。盘、辊间形成的料床是不规则、不可知、不可控的。
图 1 ( MPS ) 图 2 ( LOESCHE )
德国莱歇公司的中速磨采用的是锥形磨辊，水平磨盘（见图2）。当磨机运转时，在盘、辊间就形成薄厚均齐，内外一致的料床。众所周知，当粉磨不同种类、产品细度要求也不同时，所要求的料床厚度会极大地不同。当粉磨比较细的成品的时候，要求粉磨料床厚度较薄，内外均一，能否形成这样的料床是磨机能否的稳定运行的关键。
（2）LSKS高效动静态分离器
磨得细，还得选得出。现在一般国产中速磨磨煤机不能胜任粉磨劣质煤，除了磨不细外，更是不易选出。筛选出细度小于8% 的煤粉相对困难。
目前，莱歇磨上配备的均是莱歇最新一代LSKS动静分离器，专门用来粉磨高细度产品，如无烟煤、石油焦、水泥、矿渣等。用中速磨磨水泥起始于90年代中期，在粉磨水泥时，尽管远难于煤炭，且对产品的细度要求更是高达350 ～500 m2/kg，0.045 mm筛余小于0～3％，德国莱歇磨占全球水泥粉磨市场市场的一半以上。
4.1.3莱歇磨煤机对无烟煤、贫煤的适应性
中速磨属于“非完全受限”料床，磨辊的前方和磨辊的后面属于开放区域，MPS类型的磨辊属于轮胎型，工作时磨辊与料床属于线接触，与物料的接触面积小，在施力的状态下，物料极易向阻力小的两侧流动，不易形成稳定的料床，当操作压力超过一定的数值后，将出现料床“失稳”的情况。而莱歇磨机所采用的锥辊平盘布置方式，与物料属于面接触，在正常操作时，磨辊与磨盘成平行状态，两边没有轮胎型磨辊的开阔弧线，物料更容易在磨辊下形成稳定的料床，尤其对于高细度的产品具有更高的稳定性。
其次是莱歇高效动静态旋转分离器的应用。对于粉磨贫煤及无烟煤来说，能不能有一个合适的选粉装置将细粉及时分离出来，对系统而言也至关重要。相对于传统的动力煤种而言，无烟煤的细度要小的多，这就导致了磨机的内循环要大的多，由于细度较大，进入到分离器的颗粒浓度要高数倍，如果还是按照以往的经验确定分离器或者单纯的采用放大原则来设计分离器将造成整个系统的紊乱从而导致磨机不能正常生产。
4.1.4莱歇磨煤机的结构特点
相对于国内生产的中速磨而言，莱歇磨煤机具有的一些设计特点能够更方便的运行和维护。见附图3
(1)独特的摇臂及翻辊设计
莱歇磨煤机与MPS磨机不同，其液压加载是通过摇臂的杠杆作用独立施压的，没有连接3个磨辊的中间压力架存在，当磨机需要更换辊套和磨盘衬板的时候，不需要将分离器拆掉，然后吊出中间压力架后才能取出磨辊，由于中间压力架的重量很重，需要设计过轨吊才能实现这个功能，而莱歇的每个辊子可以独立翻出机外，整个磨辊总成的重量约10吨，只需将磨辊翻出机外，环形吊轨即可满足维护的需要。更换整套耐磨件最多一天即能完成，降低了维护的工作量也节约了大量维护的时间。
摇臂施压与拉杆施压的不同还在于，摇臂施压整个粉磨件都被密闭于机壳之内，不存在拉杆密封的问题，也不会出现漏粉的现象，为企业的清洁生产创造了良好的环境。也不会出现由于拉杆密封失效从而导致拉杆折断的事故。
磨辊独立施压避免了由于单个磨辊产生波动带来的压力架和所有磨辊的共同行为，极大程度的降低了磨机的振动，通过摇臂和独立施压系统的设计，使运动部件的重量大幅降低，从而使基础设计所需要的混凝土量大幅降低，同规格的磨机而言，莱歇磨机基础设计所需要的混凝土量仅为MPS磨机的50%，由于磨机运行平稳，动荷载小，莱歇磨机也不需要像MPS磨机基础一样需要设计较大的基础。
(2)密封风管至于机壳的外面。
与MPS磨机不同，莱歇磨煤机的密封风管完全在机壳外面，这样就不存在由于密封风管磨损导致漏粉而损坏磨辊轴承的危险，可以保证轴承长时间高效安全的运行。
(3)防碰撞缓冲装置
莱歇磨煤机独特的防碰撞设计确保了磨辊和磨盘不可能存在碰撞的机会，当磨辊与磨盘间的间隙小于预先设定的数值时，防碰撞缓冲装置将动作以阻止辊盘的碰撞，以确保不因碰撞损坏耐磨件的作用，保证了耐磨件的安全使用。
4.2 双进双出钢球磨煤机的特点
4.2.1 双进双出钢球磨煤机简介
双进双出钢球磨煤机从二十世纪七十年代开始逐渐在燃煤电站中应用，目前投运的使用双进双出钢球磨煤机燃烧系统的机组正在逐渐增多。在中国已成功投运较多的并有代表性的双进双出钢球磨煤机主要有三种类型，分别是法国ALSTOM（STEIN INDUSTRIE）公司的BBD系列、美国Foster Wheeler公司的D系列、瑞典SVEDALA公司的ALLIS系列。由于BBD型磨（由沈阳重型机械厂、上海重型机械厂引进法国STEIN公司技术）目前已实现整机国产化，价格较进口磨大大降低；D型磨（由北京电力设备总厂引进美国Foster Wheeler公司技术）已有部分部件国产化，但整机仍需FW公司提供性能担保，价格虽略有降低但幅度不大；而SVEDALA的磨只能进口（筒体可分包国内制造），价格较高。综合以上因素，故本报告中双进双出钢球磨煤机仅就BBD型磨进行论证。
BBD型双进双出钢球磨煤机的基本运行原理如下：
磨煤机由两个完全对称的循环系统组成。调速给煤机将原煤送入落煤管。在混煤箱内，煤经过热风预干燥后，再由螺旋输送机送入磨煤机内，碾磨成粉。灼热的一次风通过磨煤机的中空轴进入磨煤机筒体，既行使干燥功能，又负责输送煤粉。饱含煤粉的风通过中空管和中空轴，离开磨煤机本体后，进入磨煤机上端的粗粉分离器。不符合要求的粗煤粉由重力作用，再度返回到磨煤机内，被重新碾磨。达到细度要求的煤粉被直接送入燃烧器。
磨煤机的钢球量不变时，磨机出力、细度与初期、后期无关。磨煤机的出力通过磨煤机的空气量来确定，与给煤量无关，但需控制筒内的煤位不变。燃料需求量根据负荷的变化使一次风流量调节挡板动作，从而改变进入磨煤机的一次风流量，以改变磨煤机送往燃烧器的煤粉量，具体实施通过煤位控制系统、磨煤机出口温度控制、密封空气控制、旁路风控制来完成。
4.2.2 双进双出钢球磨煤机的主要优点
双进双出钢球磨煤机有以下主要优点：
(1) 对煤质的适应性较强，运行可靠。
双进双出钢球磨煤机与我国广泛使用的单进单出钢球磨煤机一样，都是利用钢球的打击力破碎、碾磨燃煤，结构简单、牢固和可靠，因此可以适应各种硬度、磨损性指数的煤质，而且对燃煤中的“三块”适应性也较好，磨煤机的出力和煤粉细度稳定。同时，磨煤机分离器出口风粉混合物温度可以根据煤种需要提高到120℃，对煤粉的着火、稳燃及燃烬较为有利。磨煤机对影响其出力的原煤的可磨系数、水分及煤粉细度等因素的敏感程度较低。由于双进双出磨煤机设置了旁路风，并且一次风由磨煤机两侧进入磨煤机，在磨制前能与原煤有充分接触，故其干燥能力较大，可以磨制水分高达30％的煤。
(2) 维修工作量较小。
双进双出钢球磨煤机日常维护工作主要是加装钢球，钢球耗量80g/t煤左右，一般通过自动加球装置在磨煤机运行中定期添加。双进双出磨煤机绞笼输送机用铰链连接，不易卡煤，二年换一次。衬板使用寿命可达～40000小时，完全可以满足一个大修期的使用要求。
(3) 燃烧系统一次风风/煤比较为合理。
采用双进双出钢球磨煤机的燃烧系统风/煤比较低，并且在各种工况下均可维持合理的风/煤比，既有利于锅炉燃烧的组织，也可以有效地控制氮氧化物的生成，减少环境污染。
(4) 运行方式高度灵活。
由于磨的出力与通风量成线性关系，因此通过调整一次风量，就可以迅速地响应锅炉负荷的变化，其延迟时间T1为0，稳定时间T2为15秒左右；在正常运行时，磨煤机筒体内有巨大的煤粉储存量，即使在停止供煤的情况下，仍能维持8～10分钟的给粉量，给整个电站机组带来十分有利的动态响应；在低负荷运行的状态下，可以采用半磨运行方式，一方面可以维持风/煤比，另一方面可以获得极低的煤粉细度，有利于在不投油情况下低负荷运行。
(5) 运行可靠性高
双进双出磨煤机相关系统为减速系统、润滑系统、一次风系统、密封风系统、原煤输送系统（绞笼）、加钢球系统、煤粉分离系统。这些系统主要为机械系统，运行均较可靠。
双进双出磨煤机可以单侧运行，共有双进双出、单进双出、单进单出（半磨）等运行状态，当给煤机或一侧分离器有故障时，对整台机组来说，磨煤机出力还有可能保障其满负荷运行。双进双出磨煤机在断煤后，还有供锅炉燃烧10～15分钟的煤粉，这个特性对于直吹系统尤为有利，发生堵煤时，一般在10～15分钟运行人员也会通过启动空气炮，通煤，敲打等手段解决。
(6) 运行简单、安全。
双进双出钢球磨煤机采用较为先进的料位探测系统，可实现燃料自动控制及机组的自动控制，全部系统都投入自动运行，减少了运行人员的工作量。
（7）出力和细度稳定
在不同出力下出力和细度稳定，特别在低负荷运行时细度自动变细，有利于锅炉的低负荷稳燃，适用于贫煤燃烧。
（8）具有一定的细度调节范围
“雷蒙式”分离器具有良好的细度调节性能，可在规定范围内对煤粉细度进行调整。
4.2.3 双进双出钢球磨煤机的主要缺点
双进双出钢球磨煤机系统也有一些不足之处，主要有以下几点：
(1) 初投资费用较大。
双进双出钢球磨煤机生产技术在国内的引进时间不长，部分关键部件及主要的控制部分设备均需要进口，因此相对设备价格较高，随着国产化程度提高，设备本身的初投资逐步降低，但由于土建费用等原因，系统的初投资与中速磨相比要高。
(2) 磨煤机运行电耗较高。
双进双出钢球磨煤机的碾磨效率较低，在正常运行时的磨煤电耗就比较高，一般电耗为15～17千瓦时/吨煤粉。而且运行需要维持一定的料位，并且磨煤机内的钢球量并不随着负荷的变化而变化，因此磨煤机在高低负荷下的电功率相差不大，从而低负荷的单位电耗将更高。
根据以上对煤质及燃烧系统初步分析的结论，本工程采用莱歇中速磨与双进双出钢球磨正压直吹冷一次风两种制粉系统均是可行的。现将上述两个系统进行技术经济比较。
5.1 制粉系统配置
5.1.1 方案一：莱歇中速磨煤机系统
本工程锅炉已经订货，锅炉技术协议中对于磨煤机是暂按5台双进双出钢球磨煤机考虑，5台运行不设备用。如本工程调整为中速磨煤机，则根据《大火规》要求：“磨制设计煤种时，除备用外的磨煤机总出力应不小于锅炉最大连续蒸发量时燃煤消耗的110%。磨制校核煤种时，全部磨煤机按检修前状态的总出力不应小于锅炉最大连续蒸发量时的燃料消耗量”。如按《大火规》要求配置莱歇中速磨则需要设置5台中速磨，当磨制设计煤质时，应有一台备用，而且需要调整锅炉本体燃烧器的配置，当燃烧设计煤质时燃烧器的出力由原来的5层燃烧器带满负荷调整为4层燃烧器带满负荷。目前国外磨制类似本工程煤质的电厂一般不设置备用磨煤机，如台湾台中电厂2X660MW机组，单台锅炉设5台磨煤机不设备用，意大利的Poli toli电厂3X660MW机组也是也是单台锅炉设5台磨煤机不设备用，因此如本工程采用莱歇磨煤机可参考国外电厂不设置备用磨煤机，即对于莱歇磨煤机的设置可参考国内双进双出钢球磨煤机的出力和余量来考虑，也就是说磨制设计煤种时，磨煤机的总出力应不小于锅炉最大连续蒸发量时燃煤消耗的115%，当磨制校核煤种时，全部磨煤机的总出力不应小于锅炉最大连续蒸发量时的燃料消耗量。采用莱歇中速磨煤机冷一次风机直吹式制粉系统，经过咨询设备厂，暂定磨煤机型号为LM26.3D。
每炉配5个原煤仓、5台称重式皮带给煤机、2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机、2台100%容量离心式密封风机。
煤仓间为前煤仓，跨度12.5m，柱距10m，每台磨煤机占用1个柱距，每台炉所有磨煤机共占用5个柱距，每台炉设一档磨煤机检修场地，柱距10m。给煤机层标高15.5m，输煤皮带层标高36.3m。
5.1.2 方案二：5台双进双出钢球磨煤机系统
采用双进双出磨煤机冷一次风机直吹式制粉系统，经过计算选型及咨询设备厂，暂定磨煤机型号为MGS4760，每炉配5台磨煤机，不设备用磨，总出力情况如下：
磨煤机出力满足《大火规》要求：“磨制设计煤种时，磨煤机的总出力应不小于锅炉最大连续蒸发量时燃煤消耗的115%，磨制校核煤种时，全部磨煤机的总出力不应小于锅炉最大连续蒸发量时的燃料消耗量”。
每炉配5个原煤仓、10台称重式皮带给煤机、2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机、2台100%容量离心式密封风机。
煤仓间为前煤仓，每台炉5台磨煤机横向布置在炉前的煤仓间零米，跨距13.5m，柱距12m，每台磨煤机占用1个柱距，每台炉煤仓间长度50m，给煤机布置在煤仓间13.7m运转层，输煤皮带层标高为34.5m。
5.2 综合经济比较的原则
方案经济比较采用最小年费用比较法，按整个工程两台机组考虑。最小年费用比较公式如下：
A=P·I (1+I)n/((1+I)n-1)+R+S=0.06234P+R+S
A--年费用 P--初投资 R--年运行费（含电费、检修维护费）
n—经济生产年（20年） I--年利率（贷款）取0.0594
S--系统费用，此处取0。
初投资费用包括以下几部分：
a) 设备初投资（含电气装置投资）。
b) 土建费用：包括设备基础费用差，选择不同的磨煤机和制粉系统所需不同的煤仓间容积引起的一般土建费用差，每炉煤仓造价差。
c) 设备安装费用：包括有关设备的安装费及煤仓间平台扶梯的费用。该项费用还考虑了指标定额、指标工资、定额材机费、地区人工费调增及计划利润、税金。
d) 系统管材及安装费用：包括制粉系统及风道的材料及安装费差。该项费用考虑了指标定额、指标工资、定额材机费、地区人工费调增及计划利润、税金。
年运行费用包括两部分：
a) 厂用电费，根据耗电量不同计算厂用电能损耗费。厂用电费只计算成本价，按0.245元/kWh计算。
b) 运行维护费：每台炉一年的检修、运行维护费。参考相同磨煤机及制粉系统的电厂的维护费。
在具体的经济比较中，部分数学模型作了简化，如运行时间没有按调峰模式考虑，电机电功率按单一运行工况考虑等。
5.3 设备初投资
莱歇中速磨煤机直吹式和双进双出钢球磨直吹式制粉系统除磨煤机本身、给煤机及莱歇中速磨煤机配套的石子煤设施外，其它配置（如送风机、吸风机、密封风机等）基本相同，因此在比较两种燃烧系统的投资时，只考虑系统之间存在明显差异的部分以及由此引起的配电设施差异的价格差，其它价格差不予考虑。给煤机选型均按耐压计量式考虑。中速磨煤机石子煤系统按人工清除系统考虑。每台炉制粉系统设备的初投资比较参见下表。
1×600MW制粉系统设备初投资比较表
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二5×MGS4760
|
|
1
|
给煤机
|
台数
|
5
|
10
|
|
单价，万元
|
35
|
20
|
|
总价，万元
|
175
|
200
|
|
2
|
磨煤机（含钢球）
|
台数
|
5
|
5
|
|
单价，万元
|
1300
|
1000
|
|
总价，万元
|
6500
|
5000
|
|
3
|
石子煤系统投资
|
万元
|
20
|
0
|
|
4
|
磨煤机电气装置投资差
|
万元
|
0
|
45
|
|
5
|
一次风机电机投资差
|
万元
|
30
|
0
|
|
6
|
设备投资总费用
|
万元
|
6705
|
5245
|
|
7
|
设备投资总费用差
|
万元
|
1460
|
0
|
5.4 土建费用
土建费用的比较主要是煤仓间土建部分的投资比较，包括基础和框架部分，具体计算时，只考虑由于磨煤机自身不同直接引起的差异而不计入其它因素如控制室、炉前等造成的差异，并将其折算到煤仓间单位体积的造价差进行比较。
煤仓间单位体积的造价按325元/立方米计算，原煤仓单位体积造价按700元/立方米计算，每台炉煤仓间土建费用比较见下表。
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二5×MGS4760
|
|
1
|
煤仓间跨度
|
m
|
12.5
|
13.5
|
|
2
|
煤仓间柱距
|
m
|
10
|
12
|
|
3
|
煤仓间屋面标高
|
m
|
41.3
|
39.5
|
|
4
|
煤仓间土建体积
|
m3
|
25813
|
31995
|
|
5
|
体积差
|
m3
|
0
|
6182
|
|
6
|
单位体积造价
|
元/m3
|
325
|
325
|
|
7
|
框架等土建费用
|
万元
|
839
|
1040
|
|
8
|
框架等土建费用差
|
万元
|
0
|
201
|
|
9
|
原煤仓数量
|
个
|
5
|
5
|
|
10
|
单个煤仓体积
|
m3
|
610
|
610
|
|
11
|
单位体积造价
|
元/m3
|
700
|
700
|
|
12
|
原煤仓费用
|
万元
|
213.5
|
213.5
|
|
13
|
原煤仓费用差
|
万元
|
0
|
0
|
|
14
|
土建费用
|
万元
|
1052.5
|
1253.5
|
|
15
|
土建费用差
|
万元
|
0
|
201
|
设备安装费用主要考虑磨煤机基础土建费用及相关的人工费用，其综合价格按照基础重量计算，取250元/吨。1台炉制粉系统设备安装费用比较见下表。
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二5×MGS4760
|
|
1
|
单台设备基础重量
|
吨
|
635
|
1705
|
|
2
|
单台炉基础重量
|
吨
|
3175
|
8525
|
|
3
|
基础重量差
|
吨
|
0
|
＋5350
|
|
4
|
单位重量基础价格
|
元/吨
|
250
|
250
|
|
5
|
设备安装费用
|
万元
|
793.75
|
2131.25
|
|
6
|
设备安装费用差
|
万元
|
0
|
＋1337.5
|
5.6 系统管材及安装费用
根据本工程具体情况估算，由于采用莱歇中速磨共有5台，双进双出磨共5台，两者相比，相差不大，不予考虑。
1×600MW制粉系统厂用电费用比较表
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二5×MGS4760
|
|
1
|
给煤机
|
运行台数
|
5
|
10
|
|
单机功率，kW
|
5
|
3
|
|
总功率，kW
|
25
|
30
|
|
2
|
磨煤机
|
运行台数
|
5
|
5
|
|
单机电动机功率，kW
|
710
|
2100
|
|
单机轴功率，kW
|
～620
|
～1820
|
|
总功耗，kW
|
3100
|
9100
|
|
3
|
一次风机
|
台数
|
2
|
2
|
|
单机功率，kW
|
～2000
|
～1500
|
|
总功率，kW
|
4000
|
3000
|
|
4
|
总电耗
|
kW
|
7125
|
12130
|
|
5
|
电耗差
|
kW
|
0
|
+5005
|
|
6
|
厂用电价
|
元/kWh
|
0.245
|
0.245
|
|
7
|
厂用电费用
|
元/h
|
1745.63
|
2971.85
|
|
8
|
厂用电费用差
|
元/h
|
0
|
+1226.22
|
|
9
|
年运行小时数
|
h/a
|
6457
|
6457
|
|
10
|
厂用电年费用
|
万元/a
|
1127.2
|
1918.9
|
|
11
|
厂用电年费用差
|
万元/a
|
0
|
+791.7
|
5.8 维护费
制粉系统的运行维护费主要包括日常维护检修费用和大小修费用。通过对现有同类电厂的调查，中速磨煤机日常维护主要是：清除石子煤，清理堵煤、漏煤，零星更换衬板等；大小修主要更换磨辊和其它易损件。双进双出钢球磨煤机日常运行维护主要是补充耗损的钢球，大小修主要更换磨两端的输送绞笼和筒体内衬板等。1台炉制粉系统年运行维护费用比较见下表。
1×600MW制粉系统运行维护费用比较表
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二5×MGS4760
|
|
1
|
每台磨日常维护费
|
|
|
|
|
1.1
|
中速磨煤机
|
|
|
|
|
|
清理堵煤、漏煤、零星更换衬板等
|
万元/a
|
5
|
|
|
1.2
|
双进双出磨煤机
|
|
|
|
|
|
钢球磨失量
|
g/吨煤
|
|
80
|
|
|
磨煤机出力
|
t/h
|
|
60
|
|
|
钢球耗量
|
g/h
|
|
4800
|
|
|
年运行时间
|
h
|
|
6457
|
|
|
钢球年耗量
|
t/a
|
|
31
|
|
|
钢球单价
|
元/t
|
|
6000
|
|
|
每年钢球费用
|
万元/a
|
|
18.6
|
|
|
人工费用
|
万元/a
|
|
1
|
|
1.3
|
合计
|
万元/a
|
5
|
19.6
|
|
2
|
每台磨的大小修费用
|
|
|
|
|
2.1
|
中速磨煤机(按耐磨件寿命10000小时折算到每年的消耗)
|
|
|
|
|
|
磨辊堆焊
|
万元/a
|
4.5
|
|
|
|
磨碗衬板更换
|
万元/a
|
2.4
|
|
|
|
分离器衬板更换
|
万元/a
|
3.2
|
|
|
|
大修（4年）更换磨辊数
|
个
|
3
|
|
|
|
磨辊单价
|
万元/个
|
10
|
|
|
|
平均每年更换磨辊费用
|
万元/a
|
7.5
|
|
|
|
人工费用
|
万元/a
|
1.5
|
|
|
2.2
|
双进双出磨煤机
|
|
|
|
|
|
每年更换绞笼
|
个
|
|
1
|
|
|
绞笼单价
|
万元/个
|
|
1.5
|
|
|
更换绞笼费用
|
万元/a
|
|
1.5
|
|
|
其它材料（衬板、密封环等）费用
|
万元/a
|
|
2
|
|
|
人工费用
|
万元/a
|
|
1.5
|
|
2.3
|
合计
|
万元/a
|
19.1
|
7.50
|
|
3
|
全厂年维护费用
|
|
|
|
|
|
磨煤机台数
|
|
6
|
5
|
|
|
中速磨石子煤人工费
|
万元/a
|
30
|
|
|
|
全厂维护费用
|
万元/a
|
144.6
|
135.5
|
|
4
|
全厂年维护费用差
|
万元/a
|
0
|
-9.1
|
5.9 年费用差
根据以上计算，制粉系统最小年费用按如下公式：
A=P·I (1+I)n/((1+I)n-1)+R+S=0.06234P+R+S
A--年费用 P--初投资 R--年运行费（含电费、检修维护费）
n—经济生产年（20年） I--年利率（贷款）取0.0594
S--系统费用，此处取0。
1×600MW制粉系统年费用差
|
序号
|
项 目
|
方案一5×LM26.3D
|
方案二
5×MGS4760
|
|
一
|
初投资费用（P）
|
|
|
|
|
1
|
设备初投资费用（P1）
|
万元
|
6705
|
5245
|
|
2
|
土建费用（P2）
|
万元
|
1052.5
|
1253.5
|
|
3
|
设备安装费用（P3）
|
万元
|
793.75
|
2131.25
|
|
4
|
系统管道材料及安装费用（P4）
|
万元
|
基准
|
0
|
|
5
|
初投资费用合计（P=∑Pi）
|
万元
|
8551.25
|
8629.75
|
|
二
|
年运行费用（R）
|
|
|
|
|
1
|
厂用电年费用（R1）
|
万元/a
|
1127.2
|
1918.9
|
|
2
|
年维修费用（R2）
|
万元/a
|
144.6
|
135.5
|
|
3
|
年运行费用合计（R=∑Ri）
|
万元/a
|
1271.8
|
2054.4
|
|
三
|
最小年费用
|
|
|
|
|
|
初投资年费用
|
万元
|
0.06234×8551.25=533.1
|
0.06234×8629.75=538
|
|
|
年运行费用
|
万元
|
1271.8
|
2054.4
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年费用总计
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万元
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1804.9
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2592.4
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年费用差
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万元
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0
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＋787.5
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综上所述，针对本工程的煤质特点，制粉系统采用莱歇中速磨直吹式燃烧系统和双进双出钢球磨煤机直吹式燃烧系统在技术上都是可行的。
对于双进双出钢球磨煤机，从运行业绩及运行经验方面，在国内燃烧本工程类似煤质的机组基本均采用双进双出钢球磨煤机，而且目前经过长期的实际运行经验总结，双进双出钢球磨煤机对于煤质的适应性和运行的稳定性都经过了时间的考验。另外本工程老厂也是双进双出钢球磨煤机，运行人员对双进双出钢球磨煤机运行的特点及注意事项已完全掌握。国内规程对于双进双出钢球磨煤机的设置也有明确的规定。