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雙進雙出鋼球磨煤機是在普通（單進單出）鋼球磨煤機基礎上拓展出來的一種電站制粉設備，它具有烘干、粉磨、選粉、送粉等功能，通常用于直吹式粉磨系統，又稱BBD型磨煤機。它主要配套于大型火力發電廠的鍋爐，用于100MW、200MW、300MW、600MW機組以及1000MW以上的超超臨界機組，也可用于化工、建材和磷礦等部門作為制粉的設備。
該設備適用于研磨強磨蝕性、高灰分和低揮發分的煤種，具體煤質范圍參考如下：
發熱量：10~25MJ/kg（低位發熱量）
水 份：8~20%，特殊情況下允許到30%（應用基）
可磨性：HGI 40~70
揮發分：20~40%（可燃基）
灰 分：18~49%（干燥基）
給煤粒度：≤30mm
煤粉細度：T200=75~85%
我國由上世紀90年代初開始從法國STEIN公司（即現在的ALSTOM）引進該系列產品的技術，并于2005年11月推出機械行業標準JB/T10519-2005《MGS雙進雙出磨煤機》，至此MGS系列雙進雙出磨煤機成功實現國產化，現已全部替代進口的BBD系列磨煤機。MGS系列雙進雙出鋼球磨煤機是火力發電廠直吹式磨煤機制粉系統的主體設備，具有連續作業率高、維修方便、出力和細度穩定、儲存能力大、響應迅速、運行靈活性大、較低的風煤比、適用煤種廣、不易受異物影響等優點，適合研磨各種硬度和磨蝕性強的煤種?，F在，該設備與中速磨煤機、高速風扇式磨煤機并稱為火力發電廠鍋爐制粉設備中三大輔機。
目前，國際上設計制造雙進雙出磨煤機廠家有美國的Svedala和Foster Weller、法國的Alstom公司和德國的Babcock公司。Alstom公司的BBD系列可以提供35～105t/h出力，是目前在國內外實際應用比較成熟也是具有較強競爭優勢的一個系列， Svedala和FW公司也在中國有雙進雙出磨煤機的業績，Babcock在90年代在我國也有過銷售業績。
就設計和選型依據而言，我國已熟悉了FW和Svedala的雙進雙出磨煤機，它們與Alstom的BBD型雙進雙出磨煤機構成了當前我國雙進雙出磨煤機的三大設計制造來源。為了使雙進雙出磨煤機盡快實現國產化，國內還需面對青銅瓦的澆鑄工藝、螺旋葉片和給煤機刮板等耐磨材料、煤位控制系統、高低壓潤滑油站和大齒輪噴射潤滑裝置等一些技術難點，這些都需要進行立項進行科技攻關。當前，國內生產制造雙進雙出磨煤機的廠家有沈陽重型機器廠和上海重型機器廠，其均是從法國ALSTOM引進的帶螺旋絞籠進料結構的磨煤機。
作為我公司磨煤機產品系列的延續和補充，雙進雙出鋼球磨煤機由我公司技術中心獨立承擔研發工作，公司各鑄、鍛、鉚焊和通用4個分廠以及各個實驗室提供試制和加工制造條件。
雙進雙出鋼球磨煤機是我公司繼脫硫磨系列之后推出的又一環保節能產品。隨著國家對300MW機組以下電廠的淘汰政策，雙進雙出磨煤機成為電廠筒式磨煤機的唯一選擇。作為當今世界上最先進的直燃式鍋爐的主要制粉設備之一，雙進雙出磨煤機與S型、N型風扇磨煤機，RP型、HP型、MPS型中速磨煤機技術相配套，就更加完善了與我國火力發電站鍋爐配套的磨煤機技術領域，使電站鍋爐對磨煤機有更廣泛的選擇。
更重要的是，它高效節能的特點符合國家節能減排、綠色環保的政策和產業結構調整方向。眾所周知，在電廠中，磨煤機的電能消耗占很大的比重，約占50％的比重。所以電廠中的磨煤機是節能降耗最有潛力的一環。當前電廠為完成其節能指標也無不從減少磨煤機的能耗入手。雙進雙出磨煤機較之普通普通磨煤機配備有一套煤位控制系統，可以根據鍋爐需煤量的變化快速響應于給煤機的進煤量，使得磨機內的煤位始終處于最佳位置，保證磨煤機不會處于過磨或者欠磨等高電耗狀態。正是雙進雙出鋼球磨煤機高效率和對鍋爐變化的快速響應這一特點，迅速得到電廠用戶的青睞，也得到社會的高度認可。
1.1 雙進雙出磨煤機的工作原理
如圖1.1所示，MGS雙進雙出磨煤機具有兩個非常對稱的研磨回路，而且這兩個回路彼此獨立，實際操作過程中可根據情況使用其中一個或同時使用兩個回路。通常工作狀態下，其使用兩個回路，但在低負荷工作狀態下，可使用其中一個回路，實現半磨運行。MGS雙進雙出磨煤機的工作過程可分為煤粉磨制和煤粉分離兩部分。
以下就單個回路的煤粉磨制和煤粉分離兩個過程進行表述。如圖1.2所示。
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原煤斗 |
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給煤機 |
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分離器 |
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PC管 |
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旁路風管 |
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混煤箱 |
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磨機筒體 |
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回粉管 |
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鋼球 |
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磨機臺板 |
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一次風管 |
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螺旋給料器 |
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圖1.1 雙進雙出磨煤機風粉流程圖 |
熱一次風在進入磨機前被分成兩路。其中一路為旁路風，其一方面在混煤箱內與原煤混合對煤進行預干燥，另一方面保證煤粉輸送管道中風的流速保持最佳。另一路為入磨風（或稱為負荷風），由中空軸內的中空管進入磨機筒體內，使原煤和煤粉進一步得到干燥，并將煤粉從與原煤入口相反的方向吹出磨機筒體，帶有煤粉的一次熱風在磨機出口再一次與旁路混合，通過煤粉接管進入磨機上方的分離器。分離器裝有位置可調的葉片，通過調整葉片的位置，可以實現出口煤粉細度的調節和控制。合格的煤粉從分離器上方出口直接送往鍋爐燃燒器，而不合格的煤粉則依靠慣性和重力的作用，通過回粉管返回磨內再次進行研磨。
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圖1.2雙進雙出磨煤機煤粉制備流程 |
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輸煤系統 |
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原煤斗 |
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給煤機 |
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磨煤機 |
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煤粉分離器 |
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PC管 |
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鍋爐燃燒器 |
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原煤緩沖 |
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原煤運輸 |
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調節 稱重 |
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煤粉磨制 |
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煤粉粗細分離 |
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煤粉輸送 |
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用戶 |
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粗粉 |
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細粉 |
MGS雙進雙出鋼球磨煤機主要由筒體、主軸承、大小齒輪裝置、傳動部分、螺旋輸送裝置、混煤箱及進煤管、分離器及其接管、回粉管、自動加球裝置、隔音罩、磨機基礎、大齒輪密封風裝置、高低壓油站、噴射裝置等組成 (見圖1.3)，同時還有差壓煤位測量裝置和電耳煤位測量裝置 。
1.2.1 磨機筒體
磨機筒體由焊接筒體、襯板、端蓋和中空軸組成，它是該設備的關鍵部件之一。筒體由Q235-B鋼板卷制而成，端蓋為大型鑄鋼件，焊后退火消除應力后進行精加工，保證裝配后兩中空軸的同軸度，進而保證筒體轉動的平穩性。整個筒體部由高壓異步電機經過減速器和大小齒輪裝置減速后轉動。
中空軸是最重要的零件之一，它是通過帶有止口的法蘭用高強度螺栓緊緊地和端蓋把合在一起的。它一般是在加工制造過程中就熱裝在端蓋上，但有時為了運輸或滿足用戶的特殊要求，也可分體運輸到設備使用現場，再進行熱裝。
同時也是考慮到運輸或用戶的特殊要求，可將磨機的筒體分成兩個部分，中間用法蘭聯接。
筒體和端蓋內側襯有非對稱波形襯板，每塊襯板通過兩個螺栓與筒體把合，便于安裝拆卸。這些襯板均為鑄造成型，按使用壽命分有錳鋼襯板、中鉻襯板和高鉻鑄鐵襯板等三種。
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圖1.3 雙進雙出磨煤機外形和結構示意圖 |
1.2.2 主軸承
該主軸承采用雙圓弧自調心結構，是一種動靜壓軸承。它由軸承襯、軸承蓋、軸承座等組成，用于回轉筒體的支承和補償筒體在負荷作用下的彎曲下垂。主軸承采取高、低壓聯合潤滑結構，潤滑油由專門的油站提供。
高壓潤滑，也稱靜壓潤滑，在磨機啟動或停止時使用。高壓油是由油站上的高壓泵送出，經過軸承襯上的油孔被送到中空軸與軸承襯之間，在其間形成不小于0.06mm的油膜，使中空軸在軸承襯上被“升浮”起來，形成全液體摩擦潤滑狀態，極大地減少磨機啟動或停止時候的摩擦阻力，保護了軸承襯的工作面，保證磨機的正常啟停。
低壓潤滑，也稱動壓潤滑，在磨機啟動后正常工作時使用。低壓油是由油站上的低壓泵送出，被輸送到中空軸上面，噴淋到中空軸上，利用其在中空軸和軸承襯之間的動壓效應進行潤滑、冷卻。軸承襯上設有測溫熱電阻及冷卻水接口，分別用于檢測軸瓦溫度及對軸瓦進行冷卻。
軸承襯通過雙圓弧柱面與軸承座的圓柱面的聯接在一起，形成線接觸，即保證了整個主軸承對轉動部分的支撐強度，又具有良好的調心性能來補償筒體部在自重和筒體內鋼球等的重力作用下的彎曲下垂。軸承襯是在襯體上澆鑄上一層巴氏合金。整個軸承座是經過退火處理和焊縫滲漏檢查的焊接結構，也是回油的臨時收集箱。
1.2.3 大小齒輪裝置
該裝置由分體的大齒輪、小齒輪和齒輪罩構成。其主要有兩個作用：一方面在減速機后再一次對主電機傳遞過來的轉速進行減速，另一方面是大齒輪用法蘭把在筒體上驅動整個筒體部轉動。
大齒輪考慮安裝、制造和運輸方面的要求，分為兩半。小齒輪和齒輪軸采用分體加工后再熱裝的形式。大齒輪和小齒輪均采用大變位結構。齒輪罩采用徑向形式對整個裝置進行密封。
1.2.4 傳動部分
傳動部分分為主傳動和慢速傳動兩部分。主驅動用于磨機的正常運行，慢速主要用于磨機的安裝和維護檢修。
主傳動通過高壓異步電機經主減速機驅動小齒輪傳動軸，小齒輪與固定在磨機筒體上的大齒輪嚙合來驅動筒體旋轉。
慢速傳動裝置安裝在主電機的后軸伸上。慢速傳動時，磨機筒體以工作速度的1/120進行慢速轉動。在短時間停機時，不必將磨內的煤粉排空，慢傳裝置帶動載有鋼球的筒體緩慢旋轉，以防止局部熱點的形成和筒體變形。在磨機進行安裝或檢修時，也可用慢傳裝置實現磨機在任意位置停車。
慢傳裝置由帶制動的380V電機經過行星減速機，再經過可手動切換的爪形離合器與主電機后軸伸相連，可單向驅動和制動。電動機制動狀態需人工設置。同時爪形離合器有自動脫開功能，在主電機啟動而離合器未人工分開時，由于爪形的特殊設計可以自行脫開，而起到保護的作用。
1.2.5 螺旋輸送裝置
螺旋輸送裝置主要由螺旋推進器、熱風箱、架體、中空管、密封風盒等五部分組成。其主要由以下6個功能：
a.接收原煤，并將原煤推入磨機筒體內；
b.從熱風箱將負荷風引入筒體內；
c.通過加球口向磨機內添加鋼球；
d.以一次熱風為載體，將煤粉送往分離器；
e.引入密封風，保護中空軸和主軸承不受煤粉的侵害，保持現場清潔；
f連接壓差測料位系統與磨機內的測量點之傳感通道。
1.2.5.1 螺旋推進器
螺旋推進器中部是中心管，外部由四根螺旋葉片通過拉鏈焊在中心管上，其作用將熱一次風、煤、鋼球及雜物送進磨機筒體內。為了使螺旋推進器旋轉，螺旋推進器一側由四根支撐桿支撐，支撐桿一端固定在筒體端襯板凹窩內，另一端通過螺母固定在螺旋推進器中心管上。螺旋推進器另一側通過軸支承在熱風箱外側軸承上。為防止筒體旋轉時瀉落煤和鋼球進入中心管內，在中心管內焊有止推螺旋葉片。另外在螺旋推進器主軸與熱風箱之間設有密封風，防止磨內風粉泄漏。
1.2.5.2 熱風箱
熱風箱安裝在架體端面，通過螺栓與架體聯接，從一次風管中來的一次熱風通過熱風盒、螺旋推進器中部的中心管進入筒體內。螺旋推進器的主軸延伸到熱風箱的外側，固定在熱風箱軸承座上。所以，螺栓聯接時必須保證熱風盒與螺旋輸送器體安裝同心精度。熱風箱上開有密封風、消防蒸汽接口和溫度測量接口。
1.2.5.3 架體
架體安裝在磨煤機兩側的基礎上，箱體結構，內部設有耐磨襯板。原煤通過架體進入磨機，煤粉、入磨一次風及旁路風在此混合后進入分離器。架體起到一個橋梁的作用，將各部分功能的兩部件緊湊地連在一起。
1.2.5.4 中空管
中空管一端通過法蘭固定在架體上，另一端延伸到筒體中空軸內，在其內部襯有耐磨鋼板，是原煤進入筒體和入磨一次風攜帶煤粉從筒體內進入分離器的通道。中空管上下還分別埋設有壓差測料位裝置的測量管路。
1.2.5.5 密封風盒
由于磨煤機運行呈正壓狀態，因此在旋轉的磨體中空軸與靜止的架體（中空管）之間裝有一個特殊的密封結構，該結構由一個柔性密封蓋和一個鋼制密封環構成。密封蓋由柔性耐熱合成材料制造，通過環形壓板固定在靜止的架體上；密封環是固定在筒體中空軸端面上的金屬環，表面光滑。密封風機提供的高于磨內一次風壓力的密封風作用在密封蓋上，使密封蓋始終緊貼于旋轉金屬環的斜面位置上，達到磨機密封的效果。
1.2.6 混煤箱和進煤管
從熱一次風引出的旁路風在混煤箱處與從給煤機下來的原煤進行混合，并開始對其進行預干燥，然后再由進煤管一起進入螺旋輸送裝置里。
為了防止銹蝕，混煤箱的部分鋼板和進煤管采用不銹鋼制作?；烀合湓谶\輸時需要有木質支撐，其在安裝前拆除。
1.2.7 分離器及其接管
根據分離器相對磨機螺旋輸送裝置的位置，分離器可分為緊湊型和分離型兩種結構形式。
緊湊型分離器占地面積大，在現場呈平行式布置。煤粉從磨機中空軸排出后直接進入分離器，所以煤粉由于慣性靠近主軸承一側的出口濃度高，另一側濃度低。故該分離器一般出口為1～2個，對于四角噴燃的鍋爐需要增加煤粉分配器。其一般用于低標高的鍋爐，煤粉管道的配置比較方便，但維護和檢修工作量大。
分離型分離器占地面積小，利用空間多，設計成與給煤機在同一個平臺，在現場可以實現靠近鍋爐前墻布置，節約建筑成本。因為其與磨機輸送裝置間有一段長管路，所以分離器出口的煤粉濃度是均勻的，可設計多個出口。對于四角噴燃的鍋爐不需配備分配器。同時，其安裝位置高，便于磨機的維護和檢修。分離型分配器應用最廣泛，是雙進雙出磨煤機的標準配套。
分離型分離器通過分離器接管和返煤管路與螺旋輸送裝置的架體聯接。分離器由外殼、內錐體、葉片裝置及和出口分配器等組成。外殼和內錐體組合而形成變截面的上下通道，在最高處的環形通道上設置可調導向葉片，通過現場調整，使煤粉的流速和流向發生改變，實現煤粉離心和重力分離效果和調節煤粉細度。合格的煤粉從分離器上方出口經PC管直接送往鍋爐燃燒器，不合格的粗粉通過回粉管返回磨機重新進行研磨。為了防止流動的煤粉對分離器的沖刷磨損，分離器的外殼、內錐體、分離器出口和分配器等處都采用耐磨鋼板制造。也可采用普通鋼板制造，再在這些煤粉沖刷處敷設一層高鋁水泥或者耐磨陶瓷材料。
分離器出口分配器上采用氣動閘板閥與用戶煤粉管道聯接。氣源采用由用戶提供的儀表壓縮空氣。另外，分離器上設有消防蒸汽、消防水、溫度測量等接口，還留有備用接口。
分離器接管將分離型分離器和輸送裝置架體連起來，其也是由耐磨鋼板卷制而成。也可用普通鋼板卷制，再在內表面敷設耐磨材料。
1.2.8 自動加球裝置
自動加球裝置由進球斗、承球器、上下閘閥及管道組成，可實現磨機不停機加球。加球時，上閘閥打開，鋼球經進球斗進入下部承球器，然后上閘閥關閉；下閘閥漸漸打開，鋼球通過管路進入輸送器體，與原煤一起由螺旋推進器送入磨內。鋼球卸空后關閉下閘閥。這樣，可隨時補充磨內鋼球消耗，使磨機發揮最佳的粉磨能力。在加球管路中焊有鋼棒，用于阻擋鋼球、減緩鋼球下落速度。
進球斗與給煤機在一個平臺上。
1.2.9 隔音罩
隔音罩采用新型高效模塊式設計，由金屬框架、薄鋼板、隔音材料等組成，能有效隔離降低磨機的噪音。
隔音罩為模塊可拆卸式全封閉結構，將磨煤機噪聲源全面隔離，整體漏空率可達<2‰。隔音罩內有寬裕檢修空間，設置檢修門和巡視窗，還有通風和防爆照明系統，并配帶電源控制箱。隔音裝置與磨煤機本體無任何剛性連接，避免聲橋傳聲。鋼架與隔音模塊之間采用專用裝置連接，并墊有減振密封圈。
1.2.10 大齒輪密封風裝置
該裝置由風機和連接管路組成。風機配有過濾器和集氣口，將過濾后的空氣送入大小齒輪罩子內，使其壓力大于外界壓力，從而使空氣從罩內連續緩慢地流向罩外，能有效地阻止煤粉進入大小齒輪嚙合區，保護開式大小齒輪不受煤粉污染，延長其使用壽命。
1.2.11 高低壓潤滑油站
高低壓潤滑油站由高壓和低壓潤滑系統組成。高壓系統將高壓油引入巴氏合金瓦表面形成油膜，起到靜壓軸承作用，可頂起筒體。低壓系統將油引入主軸承上方，對軸承進行噴淋潤滑及冷卻。油站設有冷卻器，有冷卻水進出口。
1.2.12噴射潤滑裝置
噴射潤滑裝置由閥板、噴嘴、氣動油泵等組成，用于對大小齒輪的噴霧潤滑。噴射循環的時間現場調試設定，間隔周期通常為20分鐘，每次噴油約12秒，噴油后繼續噴氣30秒，吹掃清潔噴嘴。本裝置采用由用戶提供的儀表壓縮空氣作為氣源。
1.2.13 煤位測量裝置
磨煤機煤位測量裝置由電耳測量和壓差測量組成，用于監測磨內的煤位，并通過煤位信號來控制給煤機的給煤量。二種測量方式是相互獨立的，在使用時可根據實際情況通過切換來選用。一般情況下，電耳測量用于筒體從無煤至滿負荷期間煤位監測，壓差測量用于磨內煤位在一定高度范圍內的煤位監測。壓差測量裝置氣源采用由用戶提供的儀表壓縮空氣。
1.2.14 其它
電動頂起裝置，篩卸球裝置，密封風機等。
1.3 雙進雙出磨煤機的系統控制
為了保證雙進雙出鋼球磨煤機的正常運行，磨煤機由電廠DCS控制系統控制，包括五個閉環控制、磨機啟?？刂啤櫥b置控制等。
1.3.1 負荷控制
與其它類型的磨機不同，雙進雙出鋼球磨煤機的出力不是靠調節給煤機的運行速度，而是調節進入磨機的一次風量。無論鍋爐的負荷怎樣變化，磨機筒體內的風煤比始終保持恒定，因此，只需通過改變進入磨機筒體的一次風系統的擋板開度，調節磨機的負荷風量，就可調節出口煤粉的流量。
1.3.2 煤位控制
磨機的出力直接由輸送煤粉的一次風來控制，所以要保證磨機的正常運行就要保證磨內保持有合適的煤量，同時磨機內保持一定數量的煤可以使磨機取得最佳的研磨效率，為此必須不斷地對磨機內的煤位進行監測。
磨機配有壓差和電耳兩套煤位測量裝置，它們隨時檢測與煤位有關的信號，并相應控制給煤機的速度，調節給煤機的給煤量。
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圖1.4 磨機出力與一次風量分配 |
磨機的總風量指的是進入磨機筒體的一次風流量和進入混煤箱的旁路風流量的總和。進入混煤箱的旁路風，負責在任何煤粉流量的情況下，保證煤粉管道中具有足夠的煤粉輸送速度。另外磨機的出力是靠調節進入磨機筒體內的一次風量來控制。所以即要根據鍋爐的負荷保證一定的出力，又要保證在煤粉管道中擁有足夠的煤粉輸送速度，就要對總風量、入磨風量及旁路風量進行控制。
為此需專門設置一個調節單元對總風量進行控制，使旁路風和入磨風成一定比例，見圖1.4。
1.3.4 一次風溫度的控制
根據原煤的濕度及保證正常研磨的需要，需設有一組調節單元直接作用于熱風和冷風擋板來調節磨機入口一次風溫度，保證磨機出口煤粉管道中的風粉混合物的溫度在規定的范圍之內。
1.3.5磨機的一次風壓力控制
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圖1.5磨機啟動時序圖 |
1.3.6 磨機的啟?？刂?/p>
磨機的啟動和停機自動控制裝置應該在絕對安全的情況下，控制啟動和停機及改變運行模式的全部操作過程。控制裝置不僅充分考慮到與磨機的有關指標，同樣也考慮到鍋爐的有關指標，以保證整個機組控制系統的完整性及協調性。
磨機的啟動時序見圖1.5，磨機的停機時序與啟動時序相反。
