周若明

(河北省電力研究院， 石家莊 050021)

1 概述

近年來，國內(nèi)燃用煙煤的300 MW及以上新建火力發(fā)電機組鍋爐制粉系統(tǒng)越來越多地采用了中速碗式磨煤機，中速碗式磨煤機性能考核試驗工作的重要性日益凸顯。目前，國內(nèi)原煤供應緊張，煤種來源復雜，很難保證提供與設計煤種煤質(zhì)完全一致的試驗用煤，同時試驗煤種煤質(zhì)變化對中速碗式磨煤機應用性能的影響在各種磨煤機中是最顯著的，因而急需制定一種科學、合理的中速碗式磨煤機性能考核試驗方法，以確保全面、準確的評價其實際應用性能。針對上述問題，結(jié)合某超臨界新投產(chǎn)機組的中速碗式磨煤機性能考核試驗情況，對試驗煤種煤質(zhì)偏離設計煤種或校核煤種時，試驗方案的優(yōu)化、試驗考核指標的重新計算進行分析、論述。

該性能試驗機組鍋爐是型號為SG-2150/25.4-M976的660 MW超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，鍋爐為四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型，并采用內(nèi)置式無循環(huán)泵的啟動分離系統(tǒng)。該機組制粉系統(tǒng)為中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。磨煤機型號為HP1003/Dyn，分離器為動態(tài)分離器，磨輥加載方式采用彈簧變加載。鍋爐設計煤種為神府東勝煤，校核煤種為神木大柳塔煙煤。

2 試驗過程

2.1 試驗煤質(zhì)參數(shù)

試驗煤種接近設計煤種，水分含量為19.8%，灰分含量為9.0%，低位發(fā)熱量為22 399kJ/kg。

2.2 試驗工況

選擇一套運行正常的制粉系統(tǒng)進行試驗，試驗工況分為保證出力和最大出力2種。進行磨煤機出力及磨煤單耗試驗時，記錄磨煤機運行各相關(guān)參數(shù)，并進行原煤取樣，以便進行工業(yè)分析、發(fā)熱量及哈氏可磨性系數(shù)測定。

2.2.1 保證出力工況

逐漸增加試驗磨煤機出力，調(diào)整磨煤機運行狀態(tài)，使其在最佳控制參數(shù)下運行。在增加磨煤機出力的過程中觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件。當磨煤機達到保證出力時，進行煤粉取樣及分析，當煤粉細度合格時，在該負荷下穩(wěn)定運行2 h，進行磨煤機出力及磨煤單耗試驗，否則應適當降低磨煤機出力，并重新進行煤粉取樣及分析，在煤粉細度合格后，再進行磨煤機出力及磨煤單耗測試。

2.2.2 最大出力工況

當磨煤機保證出力工況完成后，逐漸增加試驗磨煤機出力，并調(diào)整磨煤機運行狀態(tài)，使其在最佳控制參數(shù)下運行。在增加磨煤機出力的過程中觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件。當磨煤機達到設計最大出力時，進行煤粉取樣及分析，當煤粉細度合格時，在該負荷下穩(wěn)定運行2 h，進行磨煤機出力及磨煤機單耗試驗，否則應適當降低磨煤機出力，直至磨煤機運行正常穩(wěn)定后，重新進行煤粉取樣及分析，在煤粉細度合格后，再進行相應磨煤機出力下的磨煤機單耗試驗。

2.3 試驗方法

試驗開始后，逐漸將試驗磨煤機出力增加至合同保證值63.9 t/h，同時觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件；調(diào)整一次風量和風溫，將磨煤機出口風溫控制在正常范圍內(nèi)(65～82 ℃)；調(diào)整旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速并測定磨煤機出口煤粉樣細度，直至磨煤機出口煤粉樣平均細度(R90)接近設計細度(20%)；當磨煤機運行參數(shù)穩(wěn)定且滿足試驗要求后，讀取磨煤機電能表并計算磨煤機磨煤單耗。

在磨煤機單耗試驗結(jié)束后，繼續(xù)提高試驗磨煤機的出力，同時通過調(diào)整運行參數(shù)確保磨煤機一次風量、出口風溫和出口煤粉細度等參數(shù)滿足試驗要求，磨煤機通風量及石子煤排量正常，磨煤機不堵煤。在試驗過程中，當磨煤機磨碗差壓逐漸升高至差壓值的上限，磨入口一次風風量持續(xù)降低，且單位時間內(nèi)石子煤量明顯增加時，立即停止增加磨煤機的出力，并降低1～2 t/h，當磨碗差壓穩(wěn)定在差壓值的上限內(nèi)，磨入口一次風風量和單位時間內(nèi)石子煤量趨于穩(wěn)定時，最終確定此時的給煤機給煤量數(shù)值為磨煤機最大出力。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表1。

表1 第1次試驗結(jié)果

項 目 設計值實測值收到基灰分/%11.09.00收到基全水/%14.0019.80低位發(fā)熱量/(kJ·kg-1)22 79722 399最大出力/(t·h-1)≥7166保證出力單耗/(kWh·t-1)≤9.19.42

由表1可知，試驗煤質(zhì)基本接近設計煤種，灰分含量下降了2%，只有收到全水含量超標，高出設計煤種5.8%；試驗測得的磨煤機保證出力單耗和最大出力2項指標均不合格，磨煤機單耗超出合同考核值0.32 kWh/t；磨煤機最大出力比合同考核值低了5 t/h。通過對合同內(nèi)考核指標的綜合分析可知，其數(shù)值是在采用業(yè)主提供的設計煤種或校核煤種的化驗數(shù)據(jù)的基礎上進行選型計算后確定的，當實際試驗煤種煤質(zhì)與設計煤種有較大偏差時，合同中規(guī)定的考核值已經(jīng)無法準確衡量磨煤機磨制實際試驗煤種的性能水平，需要根據(jù)實際試驗煤種的全新化驗數(shù)據(jù)重新計算磨煤機最大出力和在保證出力下的磨煤機單耗這2項指標，并將之與試驗結(jié)果進行對比，以最終確認磨煤機實際性能能否達標。

3.2 設備性能參數(shù)校核計算

為了解原煤煤質(zhì)的變化對磨煤機保證出力時磨煤機單耗和最大出力2項考核指標的影響，正確判斷磨煤機的實際性能水平，下面按照試驗煤種煤質(zhì)參數(shù)對這2項主要考核指標重新進行校核計算。

3.2.1 磨煤機最大出力

校核計算參考文獻[1]中關(guān)于中速磨煤機碾磨出力的計算公式，對發(fā)生變化的煤質(zhì)數(shù)據(jù)進行修正。

磨煤機實測最大出力，

BM=BM0×FH×FR×FM×FA

(1)

式中：BM0為合同規(guī)定的磨煤機最大出力，t/h；FH為哈氏可磨度(HGI)修正系數(shù)；FR為煤粉細度修正系數(shù)；FM為水分修正系數(shù)；FA為灰分修正系數(shù)。

HGI修正系數(shù)FH=(HGI/55)0.85,HGI按設計煤種HGI=56選取，因此試驗煤種的FH未變；煤粉細度修正系數(shù)FR=(R90/23)0.35, R90按試驗實測R90=20.2%選取，基本與設計R90=20.0%相同，因此試驗煤種的FR未變；水分修正系數(shù)FM=1.0+(12-Mt)×0.012 5，合同中設計煤種全水分Mt為14.0%，對應的FM為0.975，而試驗煤種全水分Mt為19.80%，對應的FM為0.903，兩種煤質(zhì)下的FM相差較大；灰分修正系數(shù)FA=1.0+(20-Aar)×0.005,當收到基灰分Aar≤20%時，F(xiàn)A=1.0，由于設計煤種和試驗煤種收到基灰分均小于20%，因此FA均為1.0。

在磨煤機最大出力BM的各項修正系數(shù)中，僅有原煤全水分修正系數(shù)FM有顯著變化，從而使磨煤機碾磨出力修正系數(shù)降低了1-0.903/0.975=0.074，因此，磨煤機磨制試驗煤種時的最大出力為71×(1-0.074)=65.7 t/h。

3.2.2 磨煤機保證出力單耗

校核單耗EM=WD×FB/BM1

(2)

式中：WD為磨煤機電動機銘牌耗電量，試驗電動機銘牌耗電量為632 kWh；BM1為磨煤機實測保證出力，該試驗計算保證出力為校核最大出力的90%，即59.13 t/h；磨煤機出力修正系數(shù)FB為根據(jù)廠家提供的《能耗-出力修正曲線》查出的相對于磨煤機保證出力時的負荷率下的相對能耗系數(shù), 該試驗查圖所得的相對能耗系數(shù)為0.92。因此，磨煤機磨制試驗煤種時的校核單耗EM=632×0.92/59.13=9.83 kWh/t。

磨煤機磨制試驗煤種時的最大出力和磨煤機保證出力單耗分別為66 t/h和9.42 kWh/t，而相應計算考核值分別為≥65.7 t/h和≤9.83 kWh/t，試驗磨煤機測量結(jié)果均滿足計算考核指標，磨煤機性能達到了廠家所作的性能保證。

4 建議

試驗煤種煤質(zhì)參數(shù)中的全水含量等指標的變化對中速碗式磨煤機性能指標的影響顯著，為檢驗磨煤機的實際性能水平，針對中速碗式磨煤機性能考核試驗，提出以下建議：

a.應該充分重視全水含量和灰分等試驗煤種煤質(zhì)指標對磨煤機性能指標的影響，將其作為判斷試驗煤種是否符合試驗要求的重要指標；

b.當試驗煤種煤質(zhì)參數(shù)中的全水含量和灰分等指標與設計值不一致時，根據(jù)試驗煤種化驗數(shù)據(jù)對磨煤機性能考核指標重新進行校核計算。

參考文獻：

[1] DL/T 5145-2002 ,火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設計計算技術(shù)規(guī)定[S].