（北京电力设备总厂有限公司 北京 102401）
摘要：目前国内市场煤种出现多样化，如高灰分煤质增多，原灰分Aar可达到40%左右，磨煤机出现碾磨效率降。针对此现象，对ZGM型磨煤机的碾磨区域进行了进一步的研究及优化设计，经过在电厂的实践证明，优化设计后，磨煤机碾磨效率有了明显的提高，同时提高了磨煤机的碾磨出力，降低磨煤电耗，为中速磨煤机进一步的优化提供了理论和实践支撑，具有广泛的推广价值。
关键词：ZGM型磨煤机 辊套 衬板 碾磨型线
1 概述
磨煤机作为电厂锅炉设备的重要辅机，它的性能发挥的好坏对制粉系统的性能起着重要的作用。ZGM型磨煤机作为中速磨煤机的一种，目前在市场上有着较高的占有率，为了进一步探索ZGM型磨煤机对一些特殊煤种碾磨的特性，对其核心的碾磨区域进行了进一步的探索。
磨煤机把原煤磨制成合格煤粉时，需要通过碾磨区域对物料进行碾磨。磨煤机运行时，如图1所示，由电动机驱动，通过行星减速机带动磨煤机磨盘转动，磨盘上的三个磨辊在磨盘的带动下转动，经落煤管进来的原煤分布在磨盘上，由于加载力的作用，磨辊与磨盘之间产生挤压使大颗粒煤被压碎。靠磨辊与磨盘的相对运动产生的滑动摩擦力实现小颗粒煤被碾碎。
图1 磨煤机的受力状态示意图 图2 现有碾磨型线示意图
如图2所示，作为磨煤机的重要部件，辊套和衬板的型线变化直接影响到磨煤机的碾磨效率、磨煤机的电耗、石子煤排放量等参数。由于煤种的不断变化，贫煤、低热值煤越来越多，此种煤的主要特点就是硬度偏高，比较难磨。目前的磨煤机的碾磨型线对磨制此类煤种存在着出力下降、电耗较高等现象。
为适应市场煤种的变化，提高磨煤机的碾磨出力，降低磨煤电耗，磨煤机的碾磨区域的设计需要进行优化来适应对特殊煤种碾磨的需要。
2 原理说明
ZGM磨煤机的碾磨机构包括设置在磨辊上的辊套和设置在磨盘上的衬板，其中辊套和衬板中间为煤层，如图3所示。辊套为轮胎型，每台磨3件。衬板为碗状，绕整个圆周共12块，组成一个和磨辊相匹配的辊道。正常运行时磨辊在辊道中自转，磨盘通过电机传来的扭矩转动，磨辊通过摩擦力被动自转，磨辊和衬板间要保持30-50mm的煤层，通过碾压对原煤进行破碎。辊套、衬板均与物料接触挤压，属于耐磨件。
为了解决市场上由于煤种变化带来的问题，现对现有的碾磨区域进行了优化。新的设计公式如下：
磨辊最大外径Dg=(7/9)×D0 ，D0为磨盘直径，单位mm；
磨辊宽度Bg＝1/3 Dg+50，单位mm；
磨辊外圆弧圆心角的一半θg=39°，单位mm；
磨辊外圆弧半径Rg=（Bg/2）/ Sinθg，单位mm；
磨辊外圆弧壁厚度dg=1/15 Dg，单位mm；
磨盘衬板圆弧半径Rc=8/7 Rg-10，单位mm；
衬板中心厚度δc =0.05 D0，单位mm；
衬板外沿宽度 Bcw=0.02 D0，单位mm；
根据上述新型设计公式， 优化设计后，对于ZGM95型磨煤机，辊套直径同为φ1480的情况下，辊套外圆弧半径Rg由290mm变为430mm，辊套的宽度Bg由490mm增大为540mm，衬板圆弧半径Rc由333mm变为480mm，衬板的包角由原来的54°变为36.2°。
新型碾磨型线示意图如图4所示。与现有的碾磨型线相比，其特征主要表现在：辊套在允许的碾磨范围内尽可能利用碾磨空间，对辊套和衬板的外圆弧曲率进行优化设计；增大了辊套和衬板的外圆弧曲率半径，辊套和衬板的型线配合更加平缓；增大了辊套的宽度，从而增大了辊套在碾磨区的投影面积；衬板的包角设计更小，在36°～42°之间进行选择。
3 实施效果说明
为了测试新型碾磨型线的效果，在某电厂3A和4E磨煤机做了一个对比试验，3A磨煤机采用的是新型碾磨机构的碾磨型线，4E磨煤机采用的是现有的碾磨型线，相关试验情况如下：
3.1磨煤机出力对比
3A磨煤机型线改后最大出力为34.82t/h，4E磨为31.45t/h，3A磨出力较4E磨提高10.7%，由于3A磨煤机最终出力受限于3A给煤机，实际3A磨出力提高比10.7%更多。
3.2磨煤单耗对比
3A、4E磨煤机最大出力试验时，3A磨煤机给煤量38.65t/h，电流38.8A，液压加载力15.8MPa，测试煤粉细度R90=24.96%，磨煤单耗7.71kw.h/t。4E磨煤机给煤量38.15t/h时，磨煤机电流44.2A，加载力15.5MPa，测试煤粉细度R90=32.72%，磨煤单耗9.27kw.h/t，较3A磨磨煤单耗大1.56kw.h/t。
4 项目推广前景描述
新型碾磨型线是对辊套和衬板的曲率进行了优化设计，辊套和衬板的圆弧半径增大，辊套和衬板的型线配合更加平缓，更有利于对物料的碾磨，适应煤种的变化。增大了辊套的宽度，投影面积的增大，提高了碾磨区域的碾磨面积，有效地提高了磨煤机的碾磨效率。衬板的包角设计相对以前更小，包角的减小对于衬板设计来说可以降低材料成本，同时更有利于磨制贫煤的需要，有利于煤矸石等无利于燃烧价值物料的顺利排出。煤矸石等石子煤的排出，提高了磨煤机的碾磨效率，降低了磨煤机的碾磨电耗。新型的碾磨型线更适用于目前的堆焊技术，型线确定之后可以采用堆焊技术来改变型线的设计，适用磨煤机对煤种的变化需要。
5 结论
综上所述，为适应煤种变化，对磨煤机的碾磨区域进行了优化适应了特殊煤种碾磨的需要。新型碾磨型线有效提高磨煤机的碾磨出力，降低磨煤机的碾磨电耗，更有利于磨煤机石子煤排放的要求，提高耐磨件的寿命，降低运行和检修费用。
此新型碾磨型线的使用效果，已在电厂的改造项目中得到了验证。有效解决了由于市场上煤种变化带来的磨煤机出力下降、电耗较高等问题。
此种新型碾磨型线获得了使用新型专利，专利号为：ZL 2012 2 0579943.0
参考文献
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3．DL/T5145-2002， 火力发电厂制粉系统设计计算技术规定 国家经济贸易委员会，2002．4
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5.《机械设计手册》 化学工业出版社，2007.11
刘同，北京电力设备总厂有限公司
简介：本人自2005年毕业于华北水利水电学院，一直在北京电力设备总厂有限公司从事磨煤机技术研究及工程设计工作。目前任北京电力设备总厂有限公司磨机事业部副总经理，负责磨煤机技术、质量、售后等工作。
论文作者:刘同
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/18
标签：碾磨论文; 磨煤机论文; 衬板论文; 磨盘论文; 圆弧论文; 电耗论文; 北京论文; 《电力设备》2016年第5期论文;