劉鋒，郭娟

(1．河南省節(jié)能監(jiān)測中心，鄭州市，450008;2．鄭東新區(qū)熱電有限公司，鄭州市，451464)

0 引言

某電廠鍋爐為DG－3000/26.15－∏1超超臨界，一次中間再熱直流爐，平衡通風、前后墻對沖燃燒。配備6臺HP1203中速磨煤機，編號為A、B、C、D、E、F，每臺磨煤機配備1臺型號為EG3690的電子稱重式給煤機，整個系統(tǒng)共配置2臺一次風機和2臺密封風機。機組燃用設計煤種滿負荷運行時5臺磨煤機運行，1臺磨煤機備用。磨煤機出口采用變頻旋轉(zhuǎn)分離器，可根據(jù)給煤量大小來調(diào)節(jié)分離器轉(zhuǎn)速，達到控制磨煤機出口煤粉細度及煤粉均勻性的目的。由于市場及其他原因，該機組實際燃用煤種偏離設計煤種較大，經(jīng)常燃用印尼煤，其水分高，要求的干燥出力較大，可磨性指數(shù)低，在機組負荷950 MW以上時，基本保持6臺磨煤機運行。

直吹式制粉系統(tǒng)的作用是應保證磨煤機能夠根據(jù)鍋爐負荷的需要，連續(xù)、均勻、有調(diào)節(jié)地供應爐膛質(zhì)量合格的煤粉，其運行磨煤機的出力總和即鍋爐的燃煤量，這一性質(zhì)使磨煤機及制粉系統(tǒng)的運行與鍋爐的運行緊密地聯(lián)系在一起，磨煤機和制粉系統(tǒng)運行工況的改變直接影響鍋爐的運行［1］。制粉系統(tǒng)和鍋爐設備之間必須保持燃料的供需平衡，才能適應出力變化要求，保證鍋爐穩(wěn)定、正常運行。因此，直吹式制粉系統(tǒng)成為鍋爐燃燒系統(tǒng)中不可分割的重要組成部分［2］。為使磨煤機安全經(jīng)濟運行，減少制粉系統(tǒng)電耗，對其進行了一系列試驗優(yōu)化。

1 概述

燃煤發(fā)電機組的制粉系統(tǒng)龐大、工作條件惡劣，故障率較高，是機組非計劃停運的主要因素之一。其次，煤粉細度直接關系到煤粉的燃盡程度，決定鍋爐的經(jīng)濟性，而且制粉系統(tǒng)電耗較大，占據(jù)廠用電的一定份額［3］。因此，制粉系統(tǒng)與機組的安全性和經(jīng)濟性密切相關，有必要研究制粉系統(tǒng)的運行特性，保障制粉系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。試驗目的是首先提高磨煤機出力，保證制粉系統(tǒng)出力可以滿足鍋爐負荷需要，然后在滿足出力的前提下降低制粉系統(tǒng)的電耗，找出制粉系統(tǒng)運行的最優(yōu)工況。分析了制粉系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，提出的優(yōu)化運行參數(shù)可以在一定程度上提高制粉系統(tǒng)出力，降低制粉系統(tǒng)單耗，而且煤粉細度達到設計要求，有利于煤粉的燃盡［4］。

2 動態(tài)分離器的特性分析

對F磨動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速在800～1 050 r/min時的幾個工況的數(shù)據(jù)進行分析，保證給煤量維持在70 ～75 t/h，相應試驗工況的編號為 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，分析結果如表1 所示。

由表1可以看出:隨著分離器轉(zhuǎn)速的增加，磨煤機的通風阻力先下降再上升，但隨著分離器轉(zhuǎn)速的增加，煤粉細度的減小，一方面對送粉管道的磨損減弱，另一方面燃燒經(jīng)濟，未完全燃燒損失減少。當轉(zhuǎn)速處于900～950 r/min時，F(xiàn)磨的制粉單耗最小為19.10 kW·h/t(制粉單耗包括一次風機和磨煤機、動態(tài)分離器的損耗，其中給煤機、密封風機等因為電流變化較小，沒有計算在內(nèi))。圖1是動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速對磨的影響圖，圖2是動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速與制粉單耗關系圖。

3 改變磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙分析

磨輥加載壓力對煤粉細度和磨煤機電耗有一定的影響，F(xiàn)磨煤機的彈簧加載壓力定檢前分別為21，23，20 MPa，定檢后分別為 21，21，21 MPa。磨輥與襯板之間的間隙分別為(定檢前)15，16，17 mm，定檢后分別為10，9，9 mm。取定檢前后的2個代表工況進行分析(取磨煤機的彈簧加載壓力定檢前后分別為23和21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙定檢前后分別為16，10 mm的工況進行對比)，相關數(shù)據(jù)見表2～3。

由表2和表3可以看出磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系，定檢后的磨輥加載壓力為21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為10 mm，比定檢前的磨輥加載壓力23 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為16 mm運行較為經(jīng)濟。

增加磨煤機彈簧加載壓力可提高煤層上的碾磨能力，使磨煤機最大出力增加，煤粉變細和石子煤排量降低。但磨煤機電耗因磨輥負載增大而增大，并且磨煤機的磨損加重，實際上磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系，從燃燒經(jīng)濟性來看:增加碾磨壓力是有利的，尤其當分離器的轉(zhuǎn)速和磨輥磨碗間隙已達到調(diào)整極限位置時更是如此，但是從整個系統(tǒng)的角度來說，加載壓力不應過大，最好不要在超過其設計壓力的工況下運行［5］。

表1 磨煤機特性和磨輥加載壓力的主要數(shù)據(jù)及其結果Tab.1 Analysis results of mill characteristics and grinding roll loading pressure

表2 F磨煤機定檢前的相應數(shù)據(jù)Tab.2 Corresponding data of F Mill before regular inspection

表3 F磨煤機定檢后的相應數(shù)據(jù)Tab.3 Corresponding data of F Mill after regular inspection

4 磨煤機出力特性分析

對F磨動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速為900～950 r/min之間，彈簧加載壓力為21 MPa的工況進行分析，相應試驗工況的編號為 F8、F9、F10、F11、F12，相關數(shù)據(jù)表4。

從表4可以看出隨著磨煤機出力的增加，磨煤單耗(未包括一次風機單耗)趨于下降，說明磨煤機可以達到其設計的最大出力，而且單位耗電量最少。因此，為了保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，磨煤機宜在較大出力下運行。磨煤機出粉量與制粉系統(tǒng)單耗關系見圖3。

圖3 磨煤機出粉量與制粉系統(tǒng)單耗關系Fig.3 Relationsship of mill output and single consumption in pulverizing system

表4 磨煤機出力特性分析的主要數(shù)據(jù)及其結果Tab.4 Analysis and results of mill capacity characteristics

5 一次風溫的影響分析

在實際運行中，提高磨煤機的入口風溫可增加磨煤機的出力能力。因為一次風溫度升高，對煤的干燥作用加強，使煤比較容易磨碎［6］。因此在給煤量不變時，可減少磨煤機內(nèi)的再循環(huán)煤量和煤層厚度，使制粉電耗降低，同時由于開大熱風門、關小冷風門可降低排煙溫度和散熱損失，并對提高燃燒效率有明顯的效果。但是，對于揮發(fā)份高的煤種，一次風溫太高，增加了自燃的可能性［7］，運行不安全，所以在安全允許的條件下推薦維持磨煤機出口溫度在上限運行(每天化驗煤質(zhì)1次，一般煤種一定時，揮發(fā)份變化不大，根據(jù)揮發(fā)份不同的煤種，在進行大量試驗的基礎上得出的結論)。

6 磨碗差壓的影響分析

對F磨煤機出力為75 t/h左右，動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速900～950 r/min之間的相應數(shù)據(jù)進行分析，相應試驗工況的編號為 F13、F14、F15、F16、F17、F18，相關數(shù)據(jù)表5。

由圖4可以看出，磨碗差壓過低或過高都會增加制粉系統(tǒng)的電耗，由于磨碗差壓是隨著磨煤機的負荷率的增加而增加［8］，所以最經(jīng)濟的運行方式是保持磨煤機負荷率在80%左右，使磨碗差壓在3～3.5 kPa。另外由于單臺磨煤機的出力是由鍋爐燃煤量及運行的磨煤機臺數(shù)決定的［9］，所以在磨煤機出力保持不變的情況下，還可以通過調(diào)整磨煤機入口一次風量使得磨碗差壓保持在一個合理的范圍，從而降低制粉系統(tǒng)的電耗。

表5 磨煤機磨碗差壓特性分析的主要數(shù)據(jù)及其結果Tab.5 Analysis results of grinding bowl differential pressure characteristics

圖4 磨煤機磨碗差壓與制粉系統(tǒng)單耗關系Fig.4 Relationship of grinding bowl differential pressurepressure of mill bowl and single consumption of pulverizerin pulverizing system

7 結論

(1)磨煤機分離器轉(zhuǎn)速處于900～950 r/min時，磨煤機的制粉單耗最小為19.10 kW·h/t。

(2)磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系［10］，對該機組磨煤機，磨輥加載壓力為21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為10 mm較為經(jīng)濟。

(3)磨煤機在較高的負荷率下運行比較經(jīng)濟。

(4)對于該電廠，經(jīng)過大量試驗確定磨煤機出口溫度:控制在73℃以下(38% ＜Vdaf＜41%)，控制在65～70℃(41% ＜Vdaf＜45%)，控制在63～67℃(45% ＜Vdaf＜48%)，控 制 在 65 ℃ 以 下 (Vdaf＞48%)。

(5)對于HP型中速磨煤機，最經(jīng)濟的運行方式是保持磨煤機負荷率在80%左右，使磨碗差壓在3～3.5 kPa之間。另外由于單臺磨煤機的出力是由鍋爐燃煤量及運行的磨煤機臺數(shù)決定的，所以在磨煤機出力保持不變的情況下，還可以通過調(diào)整磨煤機入口一次風量使得磨碗差壓保持在一個合理的范圍，從而降低制粉系統(tǒng)的電耗。

［1］趙仲琥，張安國，王文元．火力發(fā)電廠煤粉制備系統(tǒng)［M］．北京:中國電力出版社，1999:121-124．

［2］林江．直吹式制粉系統(tǒng)及中速磨煤機運行特性分析［J］．中國電力，1999，32(1):25-27．

［3］陳華貴，黃磊．正壓直吹式制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整試驗分析［J］．江蘇電機工程，2004，23(6):31-33．

［4］丁軻軻．電站鍋爐制粉系統(tǒng)運行參數(shù)的優(yōu)化［J］．現(xiàn)代電力，2001，18(4):28-31．

［5］賈鴻祥．制粉系統(tǒng)設計與運行［M］．北京:水利電力出版社，1995:175-179．

［6］DL/T 5145—2002火電發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設計計算技術規(guī)定［S］．北京:中國電力出版社，2002．

［7］ASME PTC 4—1998鍋爐性能試驗規(guī)程［S］．閻維平，譯．北京:中國電力出版社，2004．

［8］孟繁兵，齊貴田，孫文選．中速磨煤機制粉系統(tǒng)的優(yōu)化［J］．黑龍江電力，2009，31(2):148-150．

［9］岑可法，周昊，池作和．大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運行技術［M］．北京:中國電力出版社，2003:134-138．

［10］胡志宏，郝衛(wèi)東，楊興森，等.1 000 MW超超臨界鍋爐制粉系統(tǒng)綜合治理［J］．電站系統(tǒng)工程，2008，24(6):33-35．