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摘要：河北国华定洲发电有限责任公司的600MW机组锅炉在改用低热值煤后，按照原设计磨煤机五运一备的运行方式，已无法满足机组满负荷运行时所需燃煤量。介绍了通过对单台磨煤机磨盘、磨辊等主要部件的技术改造，增加了单台磨煤机的出力，降低了磨煤机的单耗，从而达到节能降耗的目的。此次技术改造是国内同类型磨煤机增加出力改造的成功实践。
关键词：磨煤机；增加出力；煤粉
作者简介：李国新（1973-），男，天津人，河北国华定洲发电有限责任公司综合生产部经理助理；季广辉（1983-），男，河北国华定洲发电有限责任公司安全技术部，点检工程师。（河北 定州 073000）
中图分类号：TK223.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）09-0116-05
河北国华定洲发电有限责任公司一期两台600MW机组锅炉为亚临界压力控制循环汽包炉，锅炉制粉系统采用冷一次风正压直吹式制粉系统，每台锅炉配六台ZGM113N型中速磨煤机（参数见表1），设计煤种为神府东胜烟煤，校核煤种为神木大柳塔烟煤，燃烧设计煤种时五台磨煤机运行一台备用。单台磨煤机额定出力为53.45 t/h，折算上中后期磨损，每台磨的平均出力在48～49t/h左右。当煤质较差时，投入五台磨煤机运行不能满足机组满负荷时所需煤量，必须启动第六台磨煤机才能达到总煤量需求，导致磨煤机电耗增加，同时制粉系统失去备用磨煤机，给机组安全稳定运行带来隐患。
一、改造方案及实施
1.改造方案的理论依据
ZGM113N型辊式磨煤机在运行过程中几何相似和动力相似是其气（气体、水蒸汽）固（风粉）两相流起主要作用的准则。
在理论模型中，磨辊一次研磨合格煤粉的产量与磨辊下通过的物料厚度、磨辊压入物料的速度、研磨压力和磨辊的宽度成正比。数学表示式如下：
Q= k×S×V×F×B（1）
Q—— 一次研磨合格煤粉的产量；
k——系数；
S——煤层厚度；
V——磨辊压入物料的速度；
F——研磨压力；
B——研磨面积。
由（1）式知，在磨煤机转速一定的情况下，煤层稳定时，研磨面积与磨煤机的出力成正比。在磨煤机转速不变的情况下，增加磨盘面积的同时再增加磨辊的宽度，可达到增加磨煤机的研磨面积的目的。
从（1）可知，增加研磨面积和研压速度可以有效增加磨煤机的出力，从而影响磨煤机磨煤机的出力另外两个参数。而研磨压力和料层厚度在原设计的强度参数下较难改变。通过对ZGM113N型磨煤机内部结构的研究，认为现有磨煤机机体内具有增加磨盘面积和磨辊宽度的空间。
2.主要改造参数的确定
（1）出力计算，见表1。
（2）热平衡计算，见表3。
从计算结果可知，改造后按照单台磨60.26t/h进行热平衡校核计算，目前的热风量和热风温度有裕度。
（3）研磨部件的尺寸确定。
根据锅炉燃煤量的需要，每台炉共改造两台磨，每台磨需要增加6t/h的出力，折算到磨煤机的基点出力上，需要增加7.31t/h的出力。磨煤机机壳外径为3800mm，原设计压架和磨辊辊架的框架尺寸下，磨辊辊套直径由1750mm，增加到1850mm，辊套宽度由585mm可以增加到615mm，磨盘衬板更换为与1850mm辊套相配型线衬瓦。通过上述尺寸的改变，磨盘转速一定的情况下，磨辊直径加大，外沿研磨区的研磨面积和研磨速度分别可增加6%左右，二者共同作用达到增加出力的目的。磨辊上只改动辊套的尺寸，辊芯辊架等结构件等零部件可通用，不需更换。辊套外形见图1，衬瓦外形见图2。
（4）选定的耐磨材质和主要指标。ZGM113N型磨煤机增加出力后对耐磨材质提出了更高的要求。在中速辊式磨煤机中，辊套、衬板、导向板、导向块、防磨板等件为易磨损件，其中，辊套因承受周期性压缩载荷，煤料的磨粒磨损和一定小能量的反复冲击，磨损最为严重。因此，辊套不但要有致密的要求，材质还有硬度、淬透性和塑性等的要求。经过大量的优选试验，主要备选材料有镍硬Ⅳ号耐磨铸铁、Cr2021高铬铸铁材质、Cr26耐磨铸铁、Cr2021 +Nb变质耐磨铸铁、Cr26+Nb变质耐磨铸铁和Cr15系多元合金加复合变质耐磨铸铁等。这些主要材质热处理后的硬度HRC≥60；冲击韧性≥7J/cm2；金相组织均为共晶碳化物+弥散分布二次碳化物+马氏体+残余奥氏体；都有很好的耐磨性能。
1）各主要材质的金相照片（见图3-图5）。
2）生产试验和铸造工艺的确定。
为确定合理的铸造工艺，进行了大量的对比试验和工艺参数的探索，试验了辊套的多冒口等形式，最后确定了单冒口倾斜浇注的铸造工艺，取得了用射线探伤检测评四级以上照片的好效果。
3）磨损效果简介。
采用高铬铸铁耐磨材质生产ZGM磨的耐磨产品，磨损寿命一般在12000～16000小时，寿命较高的达20000小时以上。Cr2021+Nb变质耐磨铸铁在煤质Ke值大于7.85的条件下，实际磨损量平均千小时小于5mm，可以满足差煤质的要求。
（5）新型拉杆连接套研制。对压架进行有限元计算，对拉杆进行强度计算和应力分析，确保运行的可靠性。因磨辊辊套直径将由1750mm增加到1850mm，磨辊压架的位置在垂直方向相应升高小于50mm，而拉杆加载装置的上行程会相应减少，磨煤机正常运行时煤层厚度一般不超过50mm，为了降低改造成本，使用原拉杆并研制新型拉杆连接套（见图6）。
1）压架距离机壳顶部距离为70mm，加载油缸全部伸出长度可达312mm，零接触时伸出长度为228mm，行程为312-228=84mm。
2）现行程要求为70mm，加载缸全部伸出长度应为312-70=242mm。
3）磨辊辊套直径增加100mm，半径对应为50mm，倾斜角度为15°，拉杆长度应增加48mm，结合现场实际测量结果，改造前零接触时加载缸伸出长度为228mm，改造后零接触时加载缸伸出长度应为228+48=276mm，改造后增加长度应为312-276=36mm。因此拉杆连接套需重新设计以满足正常运行要求。技术要求：调质处理，HB=187-229，发蓝、尖角倒钝，光坯探伤，材质选用#45钢，每台磨安装3件。
（6）重新校核设计旋转喷嘴。磨煤机采用旋转喷嘴技术，有效降低磨煤机的阻力和通风电耗。旋转喷嘴（见图7）具有如下特点。
气流在穿过旋转风环时使气流通过旋转环形道产生均匀的速度分布，沿环形通道的气流低速区不必得到速度补偿而减小总速度值，从而降低了气流穿过整个旋转环形通道的压降。动环叶片在旋转时减少了空气流的流通面积，使具有均匀速度分布的空气气流加速穿过每个喷口。穿过后气流减速并离开环形通道时压降能够减小。叶片角反向设置，旋转所产生的鼓风效应将空气气流向上进入逆环流区，使空气气流向上进入环形通道进口的流线更均匀，能使研磨区的压降减小。在环形通道进口下方采用导流流线设计，减小由于磨煤机进风区的尖角或阶梯变化产生的涡流，消除涡流的干扰有助于使气流更均匀地向上流入通道，喷嘴磨损更加均匀。进口通道垂直设计减少了磨煤机零部件诸如磨辊和机壳内壁的磨蚀，方便安装与维修。叶片角度的增加，使得环形风道水平分速度降低，减少了磨煤机正常工作之外的能量消耗，在煤粉悬浮中可以更好地利用垂直分速度。叶片长度的减少使得摩擦损失以及零件重量减轻，减少了铸造缺陷存在的可能性。材料采用低合金铸钢ZG50Mn2，寿命大幅提高。
由于磨煤机出力增加，磨煤机入口一次风流量相应增加约10%。一次风量增加，通风阻力会相应提高。但在几个因素影响下，通风阻力提高幅度较少。
研磨出力增加，煤粉在磨内循环研磨次数减少，煤粉容易携带提升。
旋转喷嘴使得磨盘边缘涡流区向上推移，加上合适的喷嘴流速，使得磨阻减少。改造前磨煤机设计最大通风阻力为6.41kPa，改造后最大通风阻力为6.54kPa。旋转喷嘴环的喉口流速需重新校核，满负荷时控制在75m/s，使得磨煤机出力增加后，通风阻力保持稳定。通过目前的运行状况分析，一次风机压头具有较大的裕度，可以适用改造出力增加的需要。
（7）新型静环研制。动静环的存在，主要是为了将二者结合在一起，完成一次风的导向。目前的设计中，动静环的尺寸存在不合理的因素，主要表现在动静环的尺寸过大，使得一次风在通过喷嘴完成导向时，被迫通过较长的通风孔道；完成导向后，继续通过静环区域。这种运行过程将产生一些不良后果，如通风阻力增大。一次风在通过动静环结合形成的通风孔道区域完成导向时，孔道的长度只须能够满足完全的导向，过长的孔道长度无助于均匀的旋转风场的形成，只会增加通风阻力，形成紊流。一次风在通过动静环结合形成的通风孔道区域完成导向后，继续通过静环高于动环的部分，由于摩擦阻力的存在，在一次风通过喷嘴环后形成的旋转风环的外层，将产生比较严重的紊流。该紊流的存在，一方面不利于均匀的旋转一次风场的形成，影响煤粉在一次风的输送下通过分离器分离的效果；另一方面，还将加速静环的磨损，降低静环的使用寿命。
为了与新喷嘴环匹配并有效减少静环和辊架防磨板的磨损问题，研制了新型静环（见图8），经校核计算静环总体高度为440mm，技术要求：未注铸造圆角R5，铸件未注加工圆角R1，加工棱边倒钝，铸件进行着色探伤试验。
磨环及喷嘴环部分需要更换，包括旋转喷嘴环、静环、磨环托盘、衬板及相应的附件和联接件等，保证下部与传动盘的接口尺寸一致，上部与辊套、衬板的尺寸吻合。
（8）主电机及减速机功率校核。磨煤机主电动机功率为650kW，额定电流为78A，改造前磨煤机的平均电流在50A左右，主电机的容量足够，配套SXJ160主减速机轴功率570kW容量满足。
（9）绞轴装置连接件校核。针对辊套增加尺寸后重新校核绞轴装置连接件强度要求，更换高强度连接件：由原来的GB5783 M24*80 8.8级的六角头全螺纹螺栓更换为GB5783 M24*80 10.9级的六角头全螺纹螺栓，增加了运行的可靠性。
（10）加载压力调整。变加载可以实现磨煤机加载力的大小随磨机出力要求而改变。采用变加载技术使磨机的出力范围由过去的40％～100％扩大到25％～100％，提高了磨机的低负荷性能，满足了机组的调峰需要。磨煤机增加出力后，提高加载力至14MPa，修订磨煤机出力与加载力曲线（见图10、图11），以减少研磨区的滑动摩擦，同时也提高对物料的破碎能力。
3.改造方案的实施
减速机的轴功率和主电动机配套，减速机轴功率亦有裕度，均无需更换。磨煤机联轴器、机座密封、机座、传动盘与刮板、压架、铰轴、机壳、分离器、加载油缸和本体附件等均无需更换。磨煤机加载油量、润滑油量/油压、密封风量/风压等一致，因此其辅助设备稀油站/高压油站/密封风机等均可通用，无需更换。
表4所述部件由北京电力设备总厂制造完成后，河北国华定洲发电有限责任公司对13磨煤机、15磨煤机、23磨煤机、25磨煤机实施改造，由于前期准备工作充分考虑了安装、运行、检修期间存在的问题，均按计划顺利完成安装、调试。
二、性能测试及经济性分析
1.性能测试
（1）试验1。对23磨煤机进行了增加出力改造后试验，磨煤机改造后最大出力达到61.5t/h，比改造前出力52t/h增加了9.5t/h，达到了同比增加6t/h的设计要求，磨煤机出力提高18%。磨煤机增加出力改造后最大出力下通风阻力为5.2kPa，满足最大出力时通风阻力小于6.54 kPa的设计要求。磨煤机增加出力改造后运行平稳，各参数正常（见表5、表6），提高了制粉系统运行可靠性，降低了磨煤机单耗。
（2）试验2。为了检验磨煤机增加出力后的效果，委托河北电力研究院对15磨煤机、25磨煤机进行最大出力性能试验。试验结论：1号锅炉15磨煤机可以在61.5t/h出力下运行，2号锅炉25磨煤机可以在61.55t/h出力下运行，15磨煤机和25磨煤机在其出力为61.5t/h时的通风阻力均为5.2kPa左右。相关参数见图12、表7、表8。
2.经济性分析
（1）磨煤机增加出力改造及维护费用分析。单台磨煤机增加出力改造一次性投入费用为95.45万元，比改造前费用83.85万元增加11.6万元。磨煤机进入大修期后辊套、衬瓦、喷嘴动环均进行补焊修复，价格相差2.6万元左右，磨环托盘、静环、辊架等根据实际磨损情况进行选择性更换，但台磨煤机大修费用均为8万元，由此可见磨煤机增加出力改造前后大修费用基本持平。但由于磨煤机增加出力后磨辊辊套、衬瓦寿命同比增加4000h，同时采用新型静环可有效减少静环和辊架防磨板的磨损问题，延长部件使用寿命，同比检修费用和备件费用可以节约1/4，检修周期内单台节约费用约为23万元。
（2）磨煤机增加出力改造后经济性分析。
1）磨煤机改造前为降低制粉单耗，在不影响机组升负荷的前提下机组440～450MW以上升负荷启动第五套磨煤机，磨煤机增加出力改造后，由于磨出力可以达到61.5t/h，现要求机组负荷在470MW保持四台磨煤机运行，当煤量达到200 t/h以上时，再启动第五台磨煤机，比原来提高30MW启动备用磨煤机。
2）2号机组2009年2月磨煤机单耗为10.01 kWH/t，3月磨煤机单耗为9.91 kWh/t，5月磨煤机单耗为8.95 kW/t，6月磨煤机单耗为9.05 kWh/t，磨煤机增加出力改造后单耗明显低于改造前。
3）磨煤机增加出力改造后两台机组相同负荷下磨煤机运行情况对比：1号、2号机组同在500MW左右负荷情况下，同比功率下降214.3kWh，按照年利用小时5500小时计算，节电117.9万kWh，折合费用41.3万元，考虑检修周期内同比单台节约检修费用和备件费用约为23万元，1.8年左右可以收回改造投资。
三、结束语
通过对磨煤机内部的局部改造，增加了磨煤机的出力。本项目改造部件少，其他非改造部件通用性强，改造实施方便。改造部件作为常规的易损件，可以通过备品—备件的形式提供，大大降低了改造费用。本次改造托盘的同时将原设计830mm的静环高度降低到440mm，有效减少静环和辊架防磨板的磨损。磨煤机出力增加，减少备用磨煤机的运行次数和时间，降低了单位电耗。从实验结果和运行情况分析，本次改造达到了预期的目的。
本项目实现了ZGM113N型磨煤机增加出力，各项性能指标优于设计值，有力地保障了发电机组的安全稳定运行，是同型号磨煤机增加出力改造的成功实践。在设计制造过程中，充分考虑了磨煤机新技术的开发和运行机组的磨煤机存在的问题，使得新型静环、新型拉杆连接套等创新技术在项目中成功实施，收到了显著的成果。
参考文献：
[1]DL/T5145-2002,火力发电厂制粉系统设计计算技术规定[S].
[2]殷庆栋,刘斌杰,等.2010-086定洲发电有限公司15、25磨煤机最大出力试验报告[R].石家庄:河北省电力研究院,2010.
[3]黄勇,等.新一代中速磨煤机研制报告[R].北京:北京电力设备总厂,2009.
[4]DL/T904-2004,火力发电厂技术经济指标计算方法[S].
[5]DL/T467-2004,电站磨煤机及制粉系统性能试验[S].
（责任编辑：刘辉）
关键词：磨煤机；增加出力；煤粉
作者简介：李国新（1973-），男，天津人，河北国华定洲发电有限责任公司综合生产部经理助理；季广辉（1983-），男，河北国华定洲发电有限责任公司安全技术部，点检工程师。（河北 定州 073000）
中图分类号：TK223.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）09-0116-05
河北国华定洲发电有限责任公司一期两台600MW机组锅炉为亚临界压力控制循环汽包炉，锅炉制粉系统采用冷一次风正压直吹式制粉系统，每台锅炉配六台ZGM113N型中速磨煤机（参数见表1），设计煤种为神府东胜烟煤，校核煤种为神木大柳塔烟煤，燃烧设计煤种时五台磨煤机运行一台备用。单台磨煤机额定出力为53.45 t/h，折算上中后期磨损，每台磨的平均出力在48～49t/h左右。当煤质较差时，投入五台磨煤机运行不能满足机组满负荷时所需煤量，必须启动第六台磨煤机才能达到总煤量需求，导致磨煤机电耗增加，同时制粉系统失去备用磨煤机，给机组安全稳定运行带来隐患。
一、改造方案及实施
1.改造方案的理论依据
ZGM113N型辊式磨煤机在运行过程中几何相似和动力相似是其气（气体、水蒸汽）固（风粉）两相流起主要作用的准则。
在理论模型中，磨辊一次研磨合格煤粉的产量与磨辊下通过的物料厚度、磨辊压入物料的速度、研磨压力和磨辊的宽度成正比。数学表示式如下：
Q= k×S×V×F×B（1）
Q—— 一次研磨合格煤粉的产量；
k——系数；
S——煤层厚度；
V——磨辊压入物料的速度；
F——研磨压力；
B——研磨面积。
由（1）式知，在磨煤机转速一定的情况下，煤层稳定时，研磨面积与磨煤机的出力成正比。在磨煤机转速不变的情况下，增加磨盘面积的同时再增加磨辊的宽度，可达到增加磨煤机的研磨面积的目的。
从（1）可知，增加研磨面积和研压速度可以有效增加磨煤机的出力，从而影响磨煤机磨煤机的出力另外两个参数。而研磨压力和料层厚度在原设计的强度参数下较难改变。通过对ZGM113N型磨煤机内部结构的研究，认为现有磨煤机机体内具有增加磨盘面积和磨辊宽度的空间。
2.主要改造参数的确定
（1）出力计算，见表1。
（2）热平衡计算，见表3。
从计算结果可知，改造后按照单台磨60.26t/h进行热平衡校核计算，目前的热风量和热风温度有裕度。
（3）研磨部件的尺寸确定。
根据锅炉燃煤量的需要，每台炉共改造两台磨，每台磨需要增加6t/h的出力，折算到磨煤机的基点出力上，需要增加7.31t/h的出力。磨煤机机壳外径为3800mm，原设计压架和磨辊辊架的框架尺寸下，磨辊辊套直径由1750mm，增加到1850mm，辊套宽度由585mm可以增加到615mm，磨盘衬板更换为与1850mm辊套相配型线衬瓦。通过上述尺寸的改变，磨盘转速一定的情况下，磨辊直径加大，外沿研磨区的研磨面积和研磨速度分别可增加6%左右，二者共同作用达到增加出力的目的。磨辊上只改动辊套的尺寸，辊芯辊架等结构件等零部件可通用，不需更换。辊套外形见图1，衬瓦外形见图2。
（4）选定的耐磨材质和主要指标。ZGM113N型磨煤机增加出力后对耐磨材质提出了更高的要求。在中速辊式磨煤机中，辊套、衬板、导向板、导向块、防磨板等件为易磨损件，其中，辊套因承受周期性压缩载荷，煤料的磨粒磨损和一定小能量的反复冲击，磨损最为严重。因此，辊套不但要有致密的要求，材质还有硬度、淬透性和塑性等的要求。经过大量的优选试验，主要备选材料有镍硬Ⅳ号耐磨铸铁、Cr2021高铬铸铁材质、Cr26耐磨铸铁、Cr2021 +Nb变质耐磨铸铁、Cr26+Nb变质耐磨铸铁和Cr15系多元合金加复合变质耐磨铸铁等。这些主要材质热处理后的硬度HRC≥60；冲击韧性≥7J/cm2；金相组织均为共晶碳化物+弥散分布二次碳化物+马氏体+残余奥氏体；都有很好的耐磨性能。
1）各主要材质的金相照片（见图3-图5）。
2）生产试验和铸造工艺的确定。
为确定合理的铸造工艺，进行了大量的对比试验和工艺参数的探索，试验了辊套的多冒口等形式，最后确定了单冒口倾斜浇注的铸造工艺，取得了用射线探伤检测评四级以上照片的好效果。
3）磨损效果简介。
采用高铬铸铁耐磨材质生产ZGM磨的耐磨产品，磨损寿命一般在12000～16000小时，寿命较高的达20000小时以上。Cr2021+Nb变质耐磨铸铁在煤质Ke值大于7.85的条件下，实际磨损量平均千小时小于5mm，可以满足差煤质的要求。
（5）新型拉杆连接套研制。对压架进行有限元计算，对拉杆进行强度计算和应力分析，确保运行的可靠性。因磨辊辊套直径将由1750mm增加到1850mm，磨辊压架的位置在垂直方向相应升高小于50mm，而拉杆加载装置的上行程会相应减少，磨煤机正常运行时煤层厚度一般不超过50mm，为了降低改造成本，使用原拉杆并研制新型拉杆连接套（见图6）。
1）压架距离机壳顶部距离为70mm，加载油缸全部伸出长度可达312mm，零接触时伸出长度为228mm，行程为312-228=84mm。
2）现行程要求为70mm，加载缸全部伸出长度应为312-70=242mm。
3）磨辊辊套直径增加100mm，半径对应为50mm，倾斜角度为15°，拉杆长度应增加48mm，结合现场实际测量结果，改造前零接触时加载缸伸出长度为228mm，改造后零接触时加载缸伸出长度应为228+48=276mm，改造后增加长度应为312-276=36mm。因此拉杆连接套需重新设计以满足正常运行要求。技术要求：调质处理，HB=187-229，发蓝、尖角倒钝，光坯探伤，材质选用#45钢，每台磨安装3件。
（6）重新校核设计旋转喷嘴。磨煤机采用旋转喷嘴技术，有效降低磨煤机的阻力和通风电耗。旋转喷嘴（见图7）具有如下特点。
气流在穿过旋转风环时使气流通过旋转环形道产生均匀的速度分布，沿环形通道的气流低速区不必得到速度补偿而减小总速度值，从而降低了气流穿过整个旋转环形通道的压降。动环叶片在旋转时减少了空气流的流通面积，使具有均匀速度分布的空气气流加速穿过每个喷口。穿过后气流减速并离开环形通道时压降能够减小。叶片角反向设置，旋转所产生的鼓风效应将空气气流向上进入逆环流区，使空气气流向上进入环形通道进口的流线更均匀，能使研磨区的压降减小。在环形通道进口下方采用导流流线设计，减小由于磨煤机进风区的尖角或阶梯变化产生的涡流，消除涡流的干扰有助于使气流更均匀地向上流入通道，喷嘴磨损更加均匀。进口通道垂直设计减少了磨煤机零部件诸如磨辊和机壳内壁的磨蚀，方便安装与维修。叶片角度的增加，使得环形风道水平分速度降低，减少了磨煤机正常工作之外的能量消耗，在煤粉悬浮中可以更好地利用垂直分速度。叶片长度的减少使得摩擦损失以及零件重量减轻，减少了铸造缺陷存在的可能性。材料采用低合金铸钢ZG50Mn2，寿命大幅提高。
由于磨煤机出力增加，磨煤机入口一次风流量相应增加约10%。一次风量增加，通风阻力会相应提高。但在几个因素影响下，通风阻力提高幅度较少。
研磨出力增加，煤粉在磨内循环研磨次数减少，煤粉容易携带提升。
旋转喷嘴使得磨盘边缘涡流区向上推移，加上合适的喷嘴流速，使得磨阻减少。改造前磨煤机设计最大通风阻力为6.41kPa，改造后最大通风阻力为6.54kPa。旋转喷嘴环的喉口流速需重新校核，满负荷时控制在75m/s，使得磨煤机出力增加后，通风阻力保持稳定。通过目前的运行状况分析，一次风机压头具有较大的裕度，可以适用改造出力增加的需要。
（7）新型静环研制。动静环的存在，主要是为了将二者结合在一起，完成一次风的导向。目前的设计中，动静环的尺寸存在不合理的因素，主要表现在动静环的尺寸过大，使得一次风在通过喷嘴完成导向时，被迫通过较长的通风孔道；完成导向后，继续通过静环区域。这种运行过程将产生一些不良后果，如通风阻力增大。一次风在通过动静环结合形成的通风孔道区域完成导向时，孔道的长度只须能够满足完全的导向，过长的孔道长度无助于均匀的旋转风场的形成，只会增加通风阻力，形成紊流。一次风在通过动静环结合形成的通风孔道区域完成导向后，继续通过静环高于动环的部分，由于摩擦阻力的存在，在一次风通过喷嘴环后形成的旋转风环的外层，将产生比较严重的紊流。该紊流的存在，一方面不利于均匀的旋转一次风场的形成，影响煤粉在一次风的输送下通过分离器分离的效果；另一方面，还将加速静环的磨损，降低静环的使用寿命。
为了与新喷嘴环匹配并有效减少静环和辊架防磨板的磨损问题，研制了新型静环（见图8），经校核计算静环总体高度为440mm，技术要求：未注铸造圆角R5，铸件未注加工圆角R1，加工棱边倒钝，铸件进行着色探伤试验。
磨环及喷嘴环部分需要更换，包括旋转喷嘴环、静环、磨环托盘、衬板及相应的附件和联接件等，保证下部与传动盘的接口尺寸一致，上部与辊套、衬板的尺寸吻合。
（8）主电机及减速机功率校核。磨煤机主电动机功率为650kW，额定电流为78A，改造前磨煤机的平均电流在50A左右，主电机的容量足够，配套SXJ160主减速机轴功率570kW容量满足。
（9）绞轴装置连接件校核。针对辊套增加尺寸后重新校核绞轴装置连接件强度要求，更换高强度连接件：由原来的GB5783 M24*80 8.8级的六角头全螺纹螺栓更换为GB5783 M24*80 10.9级的六角头全螺纹螺栓，增加了运行的可靠性。
（10）加载压力调整。变加载可以实现磨煤机加载力的大小随磨机出力要求而改变。采用变加载技术使磨机的出力范围由过去的40％～100％扩大到25％～100％，提高了磨机的低负荷性能，满足了机组的调峰需要。磨煤机增加出力后，提高加载力至14MPa，修订磨煤机出力与加载力曲线（见图10、图11），以减少研磨区的滑动摩擦，同时也提高对物料的破碎能力。
3.改造方案的实施
减速机的轴功率和主电动机配套，减速机轴功率亦有裕度，均无需更换。磨煤机联轴器、机座密封、机座、传动盘与刮板、压架、铰轴、机壳、分离器、加载油缸和本体附件等均无需更换。磨煤机加载油量、润滑油量/油压、密封风量/风压等一致，因此其辅助设备稀油站/高压油站/密封风机等均可通用，无需更换。
表4所述部件由北京电力设备总厂制造完成后，河北国华定洲发电有限责任公司对13磨煤机、15磨煤机、23磨煤机、25磨煤机实施改造，由于前期准备工作充分考虑了安装、运行、检修期间存在的问题，均按计划顺利完成安装、调试。
二、性能测试及经济性分析
1.性能测试
（1）试验1。对23磨煤机进行了增加出力改造后试验，磨煤机改造后最大出力达到61.5t/h，比改造前出力52t/h增加了9.5t/h，达到了同比增加6t/h的设计要求，磨煤机出力提高18%。磨煤机增加出力改造后最大出力下通风阻力为5.2kPa，满足最大出力时通风阻力小于6.54 kPa的设计要求。磨煤机增加出力改造后运行平稳，各参数正常（见表5、表6），提高了制粉系统运行可靠性，降低了磨煤机单耗。
（2）试验2。为了检验磨煤机增加出力后的效果，委托河北电力研究院对15磨煤机、25磨煤机进行最大出力性能试验。试验结论：1号锅炉15磨煤机可以在61.5t/h出力下运行，2号锅炉25磨煤机可以在61.55t/h出力下运行，15磨煤机和25磨煤机在其出力为61.5t/h时的通风阻力均为5.2kPa左右。相关参数见图12、表7、表8。
2.经济性分析
（1）磨煤机增加出力改造及维护费用分析。单台磨煤机增加出力改造一次性投入费用为95.45万元，比改造前费用83.85万元增加11.6万元。磨煤机进入大修期后辊套、衬瓦、喷嘴动环均进行补焊修复，价格相差2.6万元左右，磨环托盘、静环、辊架等根据实际磨损情况进行选择性更换，但台磨煤机大修费用均为8万元，由此可见磨煤机增加出力改造前后大修费用基本持平。但由于磨煤机增加出力后磨辊辊套、衬瓦寿命同比增加4000h，同时采用新型静环可有效减少静环和辊架防磨板的磨损问题，延长部件使用寿命，同比检修费用和备件费用可以节约1/4，检修周期内单台节约费用约为23万元。
（2）磨煤机增加出力改造后经济性分析。
1）磨煤机改造前为降低制粉单耗，在不影响机组升负荷的前提下机组440～450MW以上升负荷启动第五套磨煤机，磨煤机增加出力改造后，由于磨出力可以达到61.5t/h，现要求机组负荷在470MW保持四台磨煤机运行，当煤量达到200 t/h以上时，再启动第五台磨煤机，比原来提高30MW启动备用磨煤机。
2）2号机组2009年2月磨煤机单耗为10.01 kWH/t，3月磨煤机单耗为9.91 kWh/t，5月磨煤机单耗为8.95 kW/t，6月磨煤机单耗为9.05 kWh/t，磨煤机增加出力改造后单耗明显低于改造前。
3）磨煤机增加出力改造后两台机组相同负荷下磨煤机运行情况对比：1号、2号机组同在500MW左右负荷情况下，同比功率下降214.3kWh，按照年利用小时5500小时计算，节电117.9万kWh，折合费用41.3万元，考虑检修周期内同比单台节约检修费用和备件费用约为23万元，1.8年左右可以收回改造投资。
三、结束语
通过对磨煤机内部的局部改造，增加了磨煤机的出力。本项目改造部件少，其他非改造部件通用性强，改造实施方便。改造部件作为常规的易损件，可以通过备品—备件的形式提供，大大降低了改造费用。本次改造托盘的同时将原设计830mm的静环高度降低到440mm，有效减少静环和辊架防磨板的磨损。磨煤机出力增加，减少备用磨煤机的运行次数和时间，降低了单位电耗。从实验结果和运行情况分析，本次改造达到了预期的目的。
本项目实现了ZGM113N型磨煤机增加出力，各项性能指标优于设计值，有力地保障了发电机组的安全稳定运行，是同型号磨煤机增加出力改造的成功实践。在设计制造过程中，充分考虑了磨煤机新技术的开发和运行机组的磨煤机存在的问题，使得新型静环、新型拉杆连接套等创新技术在项目中成功实施，收到了显著的成果。
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[4]DL/T904-2004,火力发电厂技术经济指标计算方法[S].
[5]DL/T467-2004,电站磨煤机及制粉系统性能试验[S].
（责任编辑：刘辉）