一種磨煤機出口co濃度安全值的計算方法
【技術(shù)領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及磨煤機技術(shù)領域，特別是涉及中速磨煤機出口 C0濃度的計算方法。屬 于鍋爐輔機安全運行技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代鍋爐大都采用直吹式制粉系統(tǒng)。配備的中速磨煤機，作為制粉系統(tǒng)的最重要 的設備，為煤提供研磨、干燥的場合。在磨煤機內(nèi)，原煤被研磨成較細的煤粉后，與高溫一次 風混合并完成干燥，隨后風粉混合物通過位于磨煤機上部的分離器，較粗的煤粉顆粒被分 離出來，落回磨煤機從新研磨，較低的煤顆粒隨著一次風流出磨煤機，送入燃爐膛燃燒。中 速磨煤機的工作原理見圖1所示。
[0003] 磨煤機內(nèi)的風粉混合物具有爆炸性。一次風為高溫空氣，具有充足的氧量，而煤粉 具有可燃性，且煤粉顆粒足夠細小，所以風粉混合物中顆粒與氧氣的接觸面積足夠大。因 此，只要有點火源存在，就可能發(fā)生燃燒甚至爆炸。一旦制粉系統(tǒng)發(fā)生著火爆炸，則有可能 導致鍋爐滅火、設備損壞、人身傷亡等嚴重事故，嚴重影響安全生產(chǎn)。
[0004] 防止制粉系統(tǒng)發(fā)生著火爆炸的關(guān)鍵，在于消除點火源。對于常規(guī)的煙煤，其著火溫 度一般在500 °C以上。而磨煤機入口的高溫一次風溫度幾乎不超過300°C，風粉混合后的溫 度幾乎不超過100 °c，都遠遠小于煤的著火溫度。也就是說，制粉系統(tǒng)正常運行情況下，不存 在點火源。
[0005] 但是制粉系統(tǒng)在一些非正常工況下，就可能出現(xiàn)溫度超過著火溫度，從而形成點 火源，引起爆炸。比如在磨煤機的啟動過程、跳閘后恢復過程、運行中減負荷過程中，因風量 顯示不準確或者風量調(diào)節(jié)不及時的原因，導致磨煤機入口一次風量不足，無法保證一次風 在磨內(nèi)部的高速流動，無法使堆積煤粉熱量隨一次風及時排出。
[0006] 但是當一次風量不足、排渣不及時、煤粉濕度較大、磨煤機停運吹掃不干凈引起煤 粉沉積時，容易在磨煤機入口風道、石子煤腔室、出口管道膨脹節(jié)等位置發(fā)生長期積粉或積 煤。隨著煤粉開始氧化，放出熱量促使溫度升高，又加快氧化、放熱、升溫，經(jīng)一定時間后就 能達到自燃溫度并發(fā)生自燃，有可能出現(xiàn)爆炸事故。
[0007] 長期以來，現(xiàn)有技術(shù)中主要通過限制磨煤機出口溫度的方式，來實現(xiàn)制粉系統(tǒng)的 安全運行。但是研究表明，該方式存在很大的缺陷。主要的原因為:①點火源往往是由于局 部的積粉緩慢氧化導致局部溫度升高并超過著火溫度實現(xiàn)的。②局部小區(qū)域的溫度大幅升 高并不容易被磨煤機的溫度測點捕獲到，也就是說，磨煤機的溫度測點只能反映出磨煤機 內(nèi)平均的溫度及其變化趨勢，而不能靈敏的反映出局部區(qū)域的溫度變化哪怕是大幅度的溫 度變化。③由于限制磨煤機出口溫度的方式并不理想，所以一般采用非常保守的溫度限制， 導致磨煤機入口的一次風需要混合大量冷風，從而降低了空預器的效率。
[0008] 由于限制磨煤機出口溫度的方式存在一些缺陷，所以近年來逐漸開始采用通過監(jiān) 測磨煤機出口 C0濃度的方式來控制制粉系統(tǒng)的安全運行;通過對煤的氣氛析出實驗研究表 明，在150_170°C左右，煤就開始有⑶析出。且隨著溫度的升高，其C0析出量呈指數(shù)式增長。 當堆積的煤粉由于緩慢氧化溫度逐漸升高時，其析出的CO量會隨著其溫度升高指數(shù)式大幅 增長，即使是很小的堆積煤粉，其析出也會導致磨煤機出口 C0濃度的顯著變化，從而在危險 發(fā)生前起到預警的作用，為運行人員調(diào)整運行方式，阻止危險的發(fā)生提供足夠的時間。該方 式可以克服限制磨煤機出口溫度方式的缺陷。
[0009] 另一方面，由于低濃度C0的測量技術(shù)的發(fā)展，使得這一方式成為可能。所以近年來 越來越多的電廠，尤其是燃用高揮發(fā)分低著火點煤質(zhì)的電廠，在磨煤機出口配備了在線C0 濃度測量系統(tǒng)。
[0010] 要采用監(jiān)測磨煤機出口 C0濃度的方式來控制制粉系統(tǒng)的安全運行，首先要給出C0 濃度的安全值。目前電廠一般將C0濃度安全值設定為150ppm或者200ppm等數(shù)值，但是該數(shù) 值沒有任何理論依據(jù)，并且沒有考慮到制粉系統(tǒng)工況的變化對安全值的影響。目前還沒有 磨煤機出口C0濃度理論安全值的計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的即為給出一種磨煤機出口C0濃度理論安全值的計算方法。填補這一 技術(shù)空白，為實現(xiàn)磨煤機以及制粉系統(tǒng)的安全運行提供理論支撐。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0013] -種磨煤機出口 C0濃度安全值的計算方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：
[0014] 1)通過煤質(zhì)的C0析出特性實驗，得到煤質(zhì)的C0析出速率u與溫度T的擬合函數(shù)U (T)，該函數(shù)具有如下形式：
[0015] U( T ) =α〇+αι Τ +α2 Τ 2+α3 Τ 3 ；
[0016] 其中，^、^、必出為常數(shù)；
[0017] 2)用風粉混合前的參數(shù)，包括風溫Th、煤溫Τ。、風量Q和粉量Μ，結(jié)合空氣比熱Cph和 干煤比熱C P。兩個物性常數(shù)，計算得到風粉混合平衡后的最終溫度To;
[0018]
[0019]其中，
[0020] Q-磨煤機風量，t/h;
[0021] Μ-磨煤機內(nèi)的回粉粉量M=(N_l)G，t/h;
[0022] G-磨煤機煤量，t/h;
[0023] N-磨煤機的循環(huán)倍率，即煤的平均研磨次數(shù)；
[0024] Th-磨煤機入口一次風溫度，°C ;
[0025] Tc-磨煤機回粉溫度，°C;
[0026] CPh-空氣比熱，J/(kg.°C);
[0027] Cpc 一干煤比熱，j/(kg.°C);
[0028] To-風粉混合平衡后的最終溫度，°C ;
[0029] 3)將步驟2)得到的To帶入函數(shù)U⑴中，得到該煤質(zhì)的C0析出速率u = U(To);
[0030] 4)結(jié)合煤質(zhì)的C0析出速率u、煤粉在磨煤機內(nèi)停留時間to、風煤比K以及磨煤機的 循環(huán)倍率N，計算得到磨煤機出口的C0濃度值c;
[0031]
[0032] 其中，
[0033] to-煤粉顆粒在磨煤機中的停留時間，s;
[0034] K-風煤比，K = Q/G;
[0035] pq-空氣密度，kg/m3
[0036] c-⑶濃度值，ppm。
[0037] 上述技術(shù)方案中所述的C0析出特性實驗，采用煤的紅外一熱重聯(lián)用實驗。
[0038]本發(fā)明給出一種磨煤機出口⑶濃度理論安全值的計算方法，填補這一技術(shù)空白， 得到了 C0濃度控制的安全值控制的基準。并且通過實驗，驗證了該計算方法具有較好的準 確性，能夠根據(jù)磨煤機實際工況，得到相應的計算值。為磨煤機以及制粉系統(tǒng)的安全運行提 供理論支撐。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的計算步驟示意圖。
[0040]圖2為磨煤機風粉混合原理示意圖。
[0041]圖3為實驗數(shù)據(jù)擬合后的U(T)函數(shù)曲