第四章 制粉系统
第一节 煤粉的性质
一、煤粉的一般性质
煤粉由各种尺寸不同，形状不规则，尺寸小于500μm的微小颗粒组成，其中以20～50μm的颗粒居多。刚磨制的疏松煤粉的堆积密度为0.4～0.5t/m3，经堆存自然压紧后，
其堆积密度约为0.7t/m3。
煤粉具有较好的流动性。由于煤粉颗粒小，比表面积大能吸附大量的空气，形成煤粉空气混合物，具有很好的流动性，方便管道输送。同时也容易通过缝隙向外泄漏，影响设备的安全和污染环境。若煤粉仓内粉位太低，则会出现自流现象，煤粉会穿过给煤装置，流入一次风管，造成堵塞。
煤粉的自燃和爆炸。因煤粉中吸附了大量空气，极易缓慢氧化，使煤粉温度升高，当达到着火温度时，便引起自燃。煤粉和空气的混合物如果达到适当的浓度和温度下，还可能发生爆炸。影响煤粉爆炸的因素有：煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉浓度和温度等。一般情况下，颗粒愈细小，挥发分含量及发热量愈高，含粉浓度愈接近危险浓度（1.2～2.0kg/m3），含氧浓度愈大，爆炸的可能性愈大。实践证明：当煤粉的干燥无灰基挥发分Vdaf≤10%或颗粒大于100μm时，煤粉几乎不会发生爆炸；对温度低于100℃，含粉浓度避开了危险浓度或含氧浓度小于15%～16%的煤粉气流，也基本上不存在爆炸的危险。
煤粉的水分对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响，水分太高，流动性差，输送困难，且易引起粉仓搭桥，同时也影响着火和燃烧。水分太低易引起自燃或爆炸，同时干燥耗能增加。因此，磨煤机出口的煤粉水分还与磨煤机出口的煤粉细度及煤粉温度有关，较可靠的数值应该通过试验或参照同类机组运行数据确定。一般要求烟煤磨制后的煤粉最终水分
Mmf约等于内在水分Mad，无烟煤Mmf约等于0.5Mad，褐煤Mmf约等于Mad+8。
二、煤粉细度
煤粉细度表示煤粉的粗细程度，是煤粉的重要特性之一。煤粉细度一般用具有标准筛孔尺寸的筛子来测量。取一定数量的煤粉试样，用一组由金属丝编制的带正方形小孔的筛子进行筛分，若标准筛孔边长x（μm），试验煤粉经筛分后称重，通过筛子的煤粉质量（称为过筛量）为b，留在筛子上的煤粉质量（称为筛余量）为a，则该煤粉的细度Rx定义为
Rx=aa+b×100%
（4 1）
Rx代表筛余量占筛分前试验煤粉质量的百分数。对确定的筛子而言，Rx愈小，说明煤粉愈细。
目前国内电厂采用的筛子规格及煤粉细度的表示方法列于表41。通常进行煤粉的全筛分分析时，需要5只筛子叠在一起筛分，一般选用孔径为75μm、90μm、100μm、150μm和200μm的筛子。则R90表示在孔径小于或等于90μm的所有筛子上的筛余量百分数的总和。电厂中无烟煤和烟煤常用R90和R200表示煤粉细度和均匀度。褐煤和油页岩磨碎后呈纤维状，颗粒直径可达1mm以上，常用R200和R500来表示。
表4 1
常用筛子规格及煤粉细度
筛号
6
8
12
30
40
60
70
80
100
孔径（μm）
1000
750
500
200
150
100
90
75
60
煤粉细度符号
R1
R750
R500
R200
R150
R100
R90
R75
R60
三、煤粉的颗粒组成特性
煤粉颗粒的尺寸是大小不一的，磨煤机类型不同，煤粉颗粒的分布特性也是不同的。煤粉颗粒大小如果分布不均匀，虽然R90合适，但大颗粒煤粉含量可能较大，对燃烧不利。在电厂的实际制粉系统中，都采用分离器，将磨制的煤粉进行颗粒分选，使适合燃烧的颗粒通过，过粗的煤粉返回到磨煤机内进一步研磨。这种方法能有效地缩小燃用煤粉的粒径范围，改善粒径分布的情况，提高运行经济性。
大量试验证明，煤的颗粒分布特性可用破碎公式表示：
n
Rx=100e-bx
（4 2）
式中 Rx———孔径为x的筛子上的全筛余量百分数，%；
b———煤粉细度系数；n———煤粉均匀性指数。
对于一定的磨煤机，在x=60～200μm范围内，可以认为是常数，并由下式计算：
n=2.88lg2-lgR200
（4 3）
2-lgR90
n值越大，煤粉粒度分布较均匀。反之，n越小，则过粗和过细的煤粉较多，粒度分布不均匀。制粉系统磨出煤粉，可通过筛分试验测出R200和R90，然后计算出n值。
均匀性指数取决于磨煤机和粗粉分离器的形式。一般n=0.8～1.3。
四、煤粉经济细度
煤粉细度对煤粉气流的着火和焦炭的燃尽以及磨煤运行费用（包括磨煤电耗费用和磨煤设备的金属磨耗费用）都有直接影响。煤粉愈细，着火燃烧愈迅速，机械不完全燃烧引起的损失q4就愈小；但对磨煤设备而言，这将导致磨煤运行费用qm的增加。显然，比较合理的煤粉细度应根据锅炉燃烧技术对煤粉细度的要求与磨煤运行费用两个方面进行技术经济比较来确定。通常把机械不完全燃烧引起的损失q4和制粉系统的能耗之和为最小值时所对应的煤粉细度R90称为经济细度或最佳煤粉细度。
影响煤粉经济细度的因素很多，主要是煤种、运行方式和磨煤机的类型。高挥发分的煤由于易于着火和燃尽，可以比低挥发分的煤磨得粗些；钢球磨煤机的煤粉可磨得较细，中速磨煤机的煤粉细度较粗；高负荷比低负荷时可粗些。在电厂运行时，燃烧设备的形式及锅炉运行工况对煤粉经济细度也有较大影响。因此，在锅炉实际运行时，对于不同煤种和燃烧设备，应通过燃烧调整试验来确定煤粉的经济细度。我国燃用烟煤和无烟煤的电厂
锅炉煤粉细度R90在数值上一般为4+0.5Vdaf，褐煤R90在数值上为Vdaf。