济南重工股份有限公司

　　双进双出钢球磨煤机是在普通（单进单出）钢球磨煤机基础上拓展出来的一种电站制粉设备，它具有烘干、粉磨、选粉、送粉等功能，通常用于直吹式粉磨系统，又称BBD型磨煤机。它主要配套于大型火力发电厂的锅炉，用于100MW、200MW、300MW、600MW机组以及1000MW以上的超超临界机组，也可用于化工、建材和磷矿等部门作为制粉的设备。

　　该设备适用于研磨强磨蚀性、高灰分和低挥发分的煤种，具体煤质范围参考如下：

　　发热量：10~25MJ/kg（低位发热量）

　　水  份：8~20%，特殊情况下允许到30%（应用基）

　　可磨性：HGI 40~70

　　挥发分：20~40%（可燃基）

　　灰  分：18~49%（干燥基）

　　给煤粒度：≤30mm

　　煤粉细度：T200=75~85%

　　我国由上世纪90年代初开始从法国STEIN公司（即现在的ALSTOM）引进该系列产品的技术，并于2005年11月推出机械行业标准JB/T10519-2005《MGS双进双出磨煤机》，至此MGS系列双进双出磨煤机成功实现国产化，现已全部替代进口的BBD系列磨煤机。MGS系列双进双出钢球磨煤机是火力发电厂直吹式磨煤机制粉系统的主体设备，具有连续作业率高、维修方便、出力和细度稳定、储存能力大、响应迅速、运行灵活性大、较低的风煤比、适用煤种广、不易受异物影响等优点，适合研磨各种硬度和磨蚀性强的煤种。现在，该设备与中速磨煤机、高速风扇式磨煤机并称为火力发电厂锅炉制粉设备中三大辅机。

　　目前，国际上设计制造双进双出磨煤机厂家有美国的Svedala和Foster Weller、法国的Alstom公司和德国的Babcock公司。Alstom公司的BBD系列可以提供35～105t/h出力，是目前在国内外实际应用比较成熟也是具有较强竞争优势的一个系列， Svedala和FW公司也在中国有双进双出磨煤机的业绩，Babcock在90年代在我国也有过销售业绩。

　　就设计和选型依据而言，我国已熟悉了FW和Svedala的双进双出磨煤机，它们与Alstom的BBD型双进双出磨煤机构成了当前我国双进双出磨煤机的三大设计制造来源。为了使双进双出磨煤机尽快实现国产化，国内还需面对青铜瓦的浇铸工艺、螺旋叶片和给煤机刮板等耐磨材料、煤位控制系统、高低压润滑油站和大齿轮喷射润滑装置等一些技术难点，这些都需要进行立项进行科技攻关。当前，国内生产制造双进双出磨煤机的厂家有沈阳重型机器厂和上海重型机器厂，其均是从法国ALSTOM引进的带螺旋绞笼进料结构的磨煤机。

　　作为我公司磨煤机产品系列的延续和补充，双进双出钢球磨煤机由我公司技术中心独立承担研发工作，公司各铸、锻、铆焊和通用4个分厂以及各个实验室提供试制和加工制造条件。

　　双进双出钢球磨煤机是我公司继脱硫磨系列之后推出的又一环保节能产品。随着国家对300MW机组以下电厂的淘汰政策，双进双出磨煤机成为电厂筒式磨煤机的唯一选择。作为当今世界上最先进的直燃式锅炉的主要制粉设备之一，双进双出磨煤机与S型、N型风扇磨煤机，RP型、HP型、MPS型中速磨煤机技术相配套，就更加完善了与我国火力发电站锅炉配套的磨煤机技术领域，使电站锅炉对磨煤机有更广泛的选择。

　　更重要的是，它高效节能的特点符合国家节能减排、绿色环保的政策和产业结构调整方向。众所周知，在电厂中，磨煤机的电能消耗占很大的比重，约占50％的比重。所以电厂中的磨煤机是节能降耗最有潜力的一环。当前电厂为完成其节能指标也无不从减少磨煤机的能耗入手。双进双出磨煤机较之普通普通磨煤机配备有一套煤位控制系统，可以根据锅炉需煤量的变化快速响应于给煤机的进煤量，使得磨机内的煤位始终处于最佳位置，保证磨煤机不会处于过磨或者欠磨等高电耗状态。正是双进双出钢球磨煤机高效率和对锅炉变化的快速响应这一特点，迅速得到电厂用户的青睐，也得到社会的高度认可。

　　1.1 双进双出磨煤机的工作原理

　　如图1.1所示，MGS双进双出磨煤机具有两个非常对称的研磨回路，而且这两个回路彼此独立，实际操作过程中可根据情况使用其中一个或同时使用两个回路。通常工作状态下，其使用两个回路，但在低负荷工作状态下，可使用其中一个回路，实现半磨运行。MGS双进双出磨煤机的工作过程可分为煤粉磨制和煤粉分离两部分。

　　以下就单个回路的煤粉磨制和煤粉分离两个过程进行表述。如图1.2所示。

 

 

原煤斗

给煤机

分离器

PC管

旁路风管

混煤箱

磨机筒体

回粉管

钢球

磨机台板

一次风管

螺旋给料器

图1.1 双进双出磨煤机风粉流程图

　　一定粒度的原煤，通过速度自动控制的给煤机送至料斗落下，经过混煤箱并在次得到旁路风的干燥，通过落煤管而到达位于中空轴心部的螺旋输送装置内。输送装置随磨机筒体做旋转运动，将原煤推入磨机筒体内。磨机筒体由异步电机经过减速机和开式大小齿轮传动驱动筒体按设计所需的速度转动。磨煤机的筒体内按照工艺流程要求装有一定量钢球（直径为φ50、φ40、φ30的钢球按一定比例混合，首次运行时一般按重量各占1/3）。通过筒体的转动将钢球和原煤混合物提升到一定高度，钢球在自由泻落和抛落过程中对煤进行冲砸和磨擦，直至将原煤研磨成煤粉，煤粉的细度可达200目以下。

　　热一次风在进入磨机前被分成两路。其中一路为旁路风，其一方面在混煤箱内与原煤混合对煤进行预干燥，另一方面保证煤粉输送管道中风的流速保持最佳。另一路为入磨风（或称为负荷风），由中空轴内的中空管进入磨机筒体内，使原煤和煤粉进一步得到干燥，并将煤粉从与原煤入口相反的方向吹出磨机筒体，带有煤粉的一次热风在磨机出口再一次与旁路混合，通过煤粉接管进入磨机上方的分离器。分离器装有位置可调的叶片，通过调整叶片的位置，可以实现出口煤粉细度的调节和控制。合格的煤粉从分离器上方出口直接送往锅炉燃烧器，而不合格的煤粉则依靠惯性和重力的作用，通过回粉管返回磨内再次进行研磨。

 

 

图1.2双进双出磨煤机煤粉制备流程

输煤系统

原煤斗

给煤机

磨煤机

煤粉分离器

PC管

锅炉燃烧器

原煤缓冲

原煤运输

调节 称重

煤粉磨制

煤粉粗细分离

煤粉输送

用户

粗粉

细粉

　　1.2双进双出钢球磨煤机的结构概述

　　MGS双进双出钢球磨煤机主要由筒体、主轴承、大小齿轮装置、传动部分、螺旋输送装置、混煤箱及进煤管、分离器及其接管、回粉管、自动加球装置、隔音罩、磨机基础、大齿轮密封风装置、高低压油站、喷射装置等组成 (见图1.3)，同时还有差压煤位测量装置和电耳煤位测量装置 。

　　1.2.1 磨机筒体

　　磨机筒体由焊接筒体、衬板、端盖和中空轴组成，它是该设备的关键部件之一。筒体由Q235-B钢板卷制而成，端盖为大型铸钢件，焊后退火消除应力后进行精加工，保证装配后两中空轴的同轴度，进而保证筒体转动的平稳性。整个筒体部由高压异步电机经过减速器和大小齿轮装置减速后转动。

　　中空轴是最重要的零件之一，它是通过带有止口的法兰用高强度螺栓紧紧地和端盖把合在一起的。它一般是在加工制造过程中就热装在端盖上，但有时为了运输或满足用户的特殊要求，也可分体运输到设备使用现场，再进行热装。

　　同时也是考虑到运输或用户的特殊要求，可将磨机的筒体分成两个部分，中间用法兰联接。

　　筒体和端盖内侧衬有非对称波形衬板，每块衬板通过两个螺栓与筒体把合，便于安装拆卸。这些衬板均为铸造成型，按使用寿命分有锰钢衬板、中铬衬板和高铬铸铁衬板等三种。

 

 

图1.3 双进双出磨煤机外形和结构示意图

　　为防止筒体内煤颗粒进入旋转的中空轴与静止的螺旋输送装置中空管之间的环形间隙（这个间隙用来通入密封风），在两个端盖内孔上各焊有30块按螺旋状布置的长方形止推小钢板，筒体旋转时可将进入间隙的煤颗粒推回筒体内。现场安装时应核对、检查这些小钢板倾斜方向。

　　1.2.2 主轴承

　　该主轴承采用双圆弧自调心结构，是一种动静压轴承。它由轴承衬、轴承盖、轴承座等组成，用于回转筒体的支承和补偿筒体在负荷作用下的弯曲下垂。主轴承采取高、低压联合润滑结构，润滑油由专门的油站提供。

　　高压润滑，也称静压润滑，在磨机启动或停止时使用。高压油是由油站上的高压泵送出，经过轴承衬上的油孔被送到中空轴与轴承衬之间，在其间形成不小于0.06mm的油膜，使中空轴在轴承衬上被“升浮”起来，形成全液体摩擦润滑状态，极大地减少磨机启动或停止时候的摩擦阻力，保护了轴承衬的工作面，保证磨机的正常启停。

　　低压润滑，也称动压润滑，在磨机启动后正常工作时使用。低压油是由油站上的低压泵送出，被输送到中空轴上面，喷淋到中空轴上，利用其在中空轴和轴承衬之间的动压效应进行润滑、冷却。轴承衬上设有测温热电阻及冷却水接口，分别用于检测轴瓦温度及对轴瓦进行冷却。

　　轴承衬通过双圆弧柱面与轴承座的圆柱面的联接在一起，形成线接触，即保证了整个主轴承对转动部分的支撑强度，又具有良好的调心性能来补偿筒体部在自重和筒体内钢球等的重力作用下的弯曲下垂。轴承衬是在衬体上浇铸上一层巴氏合金。整个轴承座是经过退火处理和焊缝渗漏检查的焊接结构，也是回油的临时收集箱。

　　1.2.3 大小齿轮装置

　　该装置由分体的大齿轮、小齿轮和齿轮罩构成。其主要有两个作用：一方面在减速机后再一次对主电机传递过来的转速进行减速，另一方面是大齿轮用法兰把在筒体上驱动整个筒体部转动。

　　大齿轮考虑安装、制造和运输方面的要求，分为两半。小齿轮和齿轮轴采用分体加工后再热装的形式。大齿轮和小齿轮均采用大变位结构。齿轮罩采用径向形式对整个装置进行密封。

　　1.2.4 传动部分

　　传动部分分为主传动和慢速传动两部分。主驱动用于磨机的正常运行，慢速主要用于磨机的安装和维护检修。

　　主传动通过高压异步电机经主减速机驱动小齿轮传动轴，小齿轮与固定在磨机筒体上的大齿轮啮合来驱动筒体旋转。

　　慢速传动装置安装在主电机的后轴伸上。慢速传动时，磨机筒体以工作速度的1/120进行慢速转动。在短时间停机时，不必将磨内的煤粉排空，慢传装置带动载有钢球的筒体缓慢旋转，以防止局部热点的形成和筒体变形。在磨机进行安装或检修时，也可用慢传装置实现磨机在任意位置停车。

　　慢传装置由带制动的380V电机经过行星减速机，再经过可手动切换的爪形离合器与主电机后轴伸相连，可单向驱动和制动。电动机制动状态需人工设置。同时爪形离合器有自动脱开功能，在主电机启动而离合器未人工分开时，由于爪形的特殊设计可以自行脱开，而起到保护的作用。

　　1.2.5 螺旋输送装置

　　螺旋输送装置主要由螺旋推进器、热风箱、架体、中空管、密封风盒等五部分组成。其主要由以下6个功能：

　　a.接收原煤，并将原煤推入磨机筒体内；

　　b.从热风箱将负荷风引入筒体内；

　　c.通过加球口向磨机内添加钢球；

　　d.以一次热风为载体，将煤粉送往分离器；

　　e.引入密封风，保护中空轴和主轴承不受煤粉的侵害，保持现场清洁；

　　f连接压差测料位系统与磨机内的测量点之传感通道。

　　1.2.5.1 螺旋推进器

　　螺旋推进器中部是中心管，外部由四根螺旋叶片通过拉链焊在中心管上，其作用将热一次风、煤、钢球及杂物送进磨机筒体内。为了使螺旋推进器旋转，螺旋推进器一侧由四根支撑杆支撑，支撑杆一端固定在筒体端衬板凹窝内，另一端通过螺母固定在螺旋推进器中心管上。螺旋推进器另一侧通过轴支承在热风箱外侧轴承上。为防止筒体旋转时泻落煤和钢球进入中心管内，在中心管内焊有止推螺旋叶片。另外在螺旋推进器主轴与热风箱之间设有密封风，防止磨内风粉泄漏。

　　1.2.5.2 热风箱

　　热风箱安装在架体端面，通过螺栓与架体联接，从一次风管中来的一次热风通过热风盒、螺旋推进器中部的中心管进入筒体内。螺旋推进器的主轴延伸到热风箱的外侧，固定在热风箱轴承座上。所以，螺栓联接时必须保证热风盒与螺旋输送器体安装同心精度。热风箱上开有密封风、消防蒸汽接口和温度测量接口。

　　1.2.5.3 架体

　　架体安装在磨煤机两侧的基础上，箱体结构，内部设有耐磨衬板。原煤通过架体进入磨机，煤粉、入磨一次风及旁路风在此混合后进入分离器。架体起到一个桥梁的作用，将各部分功能的两部件紧凑地连在一起。

　　1.2.5.4 中空管

　　中空管一端通过法兰固定在架体上，另一端延伸到筒体中空轴内，在其内部衬有耐磨钢板，是原煤进入筒体和入磨一次风携带煤粉从筒体内进入分离器的通道。中空管上下还分别埋设有压差测料位装置的测量管路。

　　1.2.5.5 密封风盒

　　由于磨煤机运行呈正压状态，因此在旋转的磨体中空轴与静止的架体（中空管）之间装有一个特殊的密封结构，该结构由一个柔性密封盖和一个钢制密封环构成。密封盖由柔性耐热合成材料制造，通过环形压板固定在静止的架体上；密封环是固定在筒体中空轴端面上的金属环，表面光滑。密封风机提供的高于磨内一次风压力的密封风作用在密封盖上，使密封盖始终紧贴于旋转金属环的斜面位置上，达到磨机密封的效果。

　　1.2.6 混煤箱和进煤管

　　从热一次风引出的旁路风在混煤箱处与从给煤机下来的原煤进行混合，并开始对其进行预干燥，然后再由进煤管一起进入螺旋输送装置里。

　　为了防止锈蚀，混煤箱的部分钢板和进煤管采用不锈钢制作。混煤箱在运输时需要有木质支撑，其在安装前拆除。

　　1.2.7 分离器及其接管

　　根据分离器相对磨机螺旋输送装置的位置，分离器可分为紧凑型和分离型两种结构形式。

　　紧凑型分离器占地面积大，在现场呈平行式布置。煤粉从磨机中空轴排出后直接进入分离器，所以煤粉由于惯性靠近主轴承一侧的出口浓度高，另一侧浓度低。故该分离器一般出口为1～2个，对于四角喷燃的锅炉需要增加煤粉分配器。其一般用于低标高的锅炉，煤粉管道的配置比较方便，但维护和检修工作量大。

　　分离型分离器占地面积小，利用空间多，设计成与给煤机在同一个平台，在现场可以实现靠近锅炉前墙布置，节约建筑成本。因为其与磨机输送装置间有一段长管路，所以分离器出口的煤粉浓度是均匀的，可设计多个出口。对于四角喷燃的锅炉不需配备分配器。同时，其安装位置高，便于磨机的维护和检修。分离型分配器应用最广泛，是双进双出磨煤机的标准配套。

　　分离型分离器通过分离器接管和返煤管路与螺旋输送装置的架体联接。分离器由外壳、内锥体、叶片装置及和出口分配器等组成。外壳和内锥体组合而形成变截面的上下通道，在最高处的环形通道上设置可调导向叶片，通过现场调整，使煤粉的流速和流向发生改变，实现煤粉离心和重力分离效果和调节煤粉细度。合格的煤粉从分离器上方出口经PC管直接送往锅炉燃烧器，不合格的粗粉通过回粉管返回磨机重新进行研磨。为了防止流动的煤粉对分离器的冲刷磨损，分离器的外壳、内锥体、分离器出口和分配器等处都采用耐磨钢板制造。也可采用普通钢板制造，再在这些煤粉冲刷处敷设一层高铝水泥或者耐磨陶瓷材料。

　　分离器出口分配器上采用气动闸板阀与用户煤粉管道联接。气源采用由用户提供的仪表压缩空气。另外，分离器上设有消防蒸汽、消防水、温度测量等接口，还留有备用接口。

　　分离器接管将分离型分离器和输送装置架体连起来，其也是由耐磨钢板卷制而成。也可用普通钢板卷制，再在内表面敷设耐磨材料。

　　1.2.8 自动加球装置

　　自动加球装置由进球斗、承球器、上下闸阀及管道组成，可实现磨机不停机加球。加球时，上闸阀打开，钢球经进球斗进入下部承球器，然后上闸阀关闭；下闸阀渐渐打开，钢球通过管路进入输送器体，与原煤一起由螺旋推进器送入磨内。钢球卸空后关闭下闸阀。这样，可随时补充磨内钢球消耗，使磨机发挥最佳的粉磨能力。在加球管路中焊有钢棒，用于阻挡钢球、减缓钢球下落速度。

    进球斗与给煤机在一个平台上。

　　1.2.9 隔音罩

　　隔音罩采用新型高效模块式设计，由金属框架、薄钢板、隔音材料等组成，能有效隔离降低磨机的噪音。

隔音罩为模块可拆卸式全封闭结构，将磨煤机噪声源全面隔离，整体漏空率可达<2‰。隔音罩内有宽裕检修空间，设置检修门和巡视窗，还有通风和防爆照明系统，并配带电源控制箱。隔音装置与磨煤机本体无任何刚性连接，避免声桥传声。钢架与隔音模块之间采用专用装置连接，并垫有减振密封圈。

　　1.2.10 大齿轮密封风装置

    该装置由风机和连接管路组成。风机配有过滤器和集气口，将过滤后的空气送入大小齿轮罩子内，使其压力大于外界压力，从而使空气从罩内连续缓慢地流向罩外，能有效地阻止煤粉进入大小齿轮啮合区，保护开式大小齿轮不受煤粉污染，延长其使用寿命。

　　1.2.11 高低压润滑油站

　　高低压润滑油站由高压和低压润滑系统组成。高压系统将高压油引入巴氏合金瓦表面形成油膜，起到静压轴承作用，可顶起筒体。低压系统将油引入主轴承上方，对轴承进行喷淋润滑及冷却。油站设有冷却器，有冷却水进出口。

　　1.2.12喷射润滑装置

　　喷射润滑装置由阀板、喷嘴、气动油泵等组成，用于对大小齿轮的喷雾润滑。喷射循环的时间现场调试设定，间隔周期通常为20分钟，每次喷油约12秒，喷油后继续喷气30秒，吹扫清洁喷嘴。本装置采用由用户提供的仪表压缩空气作为气源。

　　1.2.13 煤位测量装置

    磨煤机煤位测量装置由电耳测量和压差测量组成，用于监测磨内的煤位，并通过煤位信号来控制给煤机的给煤量。二种测量方式是相互独立的，在使用时可根据实际情况通过切换来选用。一般情况下，电耳测量用于筒体从无煤至满负荷期间煤位监测，压差测量用于磨内煤位在一定高度范围内的煤位监测。压差测量装置气源采用由用户提供的仪表压缩空气。

　　1.2.14 其它

　　电动顶起装置，筛卸球装置，密封风机等。

　　1.3 双进双出磨煤机的系统控制

　　为了保证双进双出钢球磨煤机的正常运行，磨煤机由电厂DCS控制系统控制，包括五个闭环控制、磨机启停控制、润滑装置控制等。

　　1.3.1 负荷控制

　　与其它类型的磨机不同，双进双出钢球磨煤机的出力不是靠调节给煤机的运行速度，而是调节进入磨机的一次风量。无论锅炉的负荷怎样变化，磨机筒体内的风煤比始终保持恒定，因此，只需通过改变进入磨机筒体的一次风系统的挡板开度，调节磨机的负荷风量，就可调节出口煤粉的流量。

　　1.3.2 煤位控制

　　磨机的出力直接由输送煤粉的一次风来控制，所以要保证磨机的正常运行就要保证磨内保持有合适的煤量，同时磨机内保持一定数量的煤可以使磨机取得最佳的研磨效率，为此必须不断地对磨机内的煤位进行监测。

　　磨机配有压差和电耳两套煤位测量装置，它们随时检测与煤位有关的信号，并相应控制给煤机的速度，调节给煤机的给煤量。

 

 

图1.4 磨机出力与一次风量分配

　　1.3.3 总风量控制

　　磨机的总风量指的是进入磨机筒体的一次风流量和进入混煤箱的旁路风流量的总和。进入混煤箱的旁路风，负责在任何煤粉流量的情况下，保证煤粉管道中具有足够的煤粉输送速度。另外磨机的出力是靠调节进入磨机筒体内的一次风量来控制。所以即要根据锅炉的负荷保证一定的出力，又要保证在煤粉管道中拥有足够的煤粉输送速度，就要对总风量、入磨风量及旁路风量进行控制。

　　为此需专门设置一个调节单元对总风量进行控制，使旁路风和入磨风成一定比例，见图1.4。

　　1.3.4 一次风温度的控制

　　根据原煤的湿度及保证正常研磨的需要，需设有一组调节单元直接作用于热风和冷风挡板来调节磨机入口一次风温度，保证磨机出口煤粉管道中的风粉混合物的温度在规定的范围之内。

　　1.3.5磨机的一次风压力控制

 

 

图1.5磨机启动时序图

　　磨机的一次风通常为一台锅炉合用一台风机。一次风除了满足调节出力所需的流量，还必须在任意出力下满足一定的压力，以保证磨机在任何负荷下，一次风压力维持在所需范围内保证将煤粉送出磨机。

　　1.3.6 磨机的启停控制

　　磨机的启动和停机自动控制装置应该在绝对安全的情况下，控制启动和停机及改变运行模式的全部操作过程。控制装置不仅充分考虑到与磨机的有关指标，同样也考虑到锅炉的有关指标，以保证整个机组控制系统的完整性及协调性。

　　磨机的启动时序见图1.5，磨机的停机时序与启动时序相反。