叢曉蓉，張志剛，張湘禹，尹民權(quán)

(1.中國(guó)華電工程(集團(tuán))有限公司，北京 100035;2.北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司，北京 100039;3.河南第一火電建設(shè)公司，河南 鄭州 450012;4.華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273422)

0 引言

鋼球式磨煤機(jī)因煤種適應(yīng)范圍廣、運(yùn)行可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠中，它已成為電站的主要制粉設(shè)備，占各類磨煤機(jī)的60%以上。早期諸多電廠多注重安全性而忽視經(jīng)濟(jì)性，使得許多電廠的制粉設(shè)備單耗高達(dá)40(kW·h)/t。一般制粉設(shè)備電耗占廠用電的1.5% ～2.0%，由此可以看出，鋼球式磨煤機(jī)的運(yùn)行狀況不但直接影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還關(guān)乎節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠有4臺(tái)300MW(先后改造為335MW)機(jī)組，均采用1000/170－1型亞臨界壓力、中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛燃煤汽包鍋爐。每臺(tái)鍋爐配置4套中間儲(chǔ)倉(cāng)式負(fù)壓制粉系統(tǒng)，采用單進(jìn)單出、低速滾筒鋼球式磨煤機(jī)(參數(shù)見(jiàn)表1)，磨煤機(jī)采用雙側(cè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。每臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)甲、乙2個(gè)煤粉倉(cāng)，容量均為440 m3，有效容積為343 m3，采用乏氣送粉。甲煤粉倉(cāng)為甲、乙制粉系統(tǒng)授粉，乙煤粉倉(cāng)為丙、丁制粉系統(tǒng)授粉。甲、乙煤粉倉(cāng)之間原設(shè)計(jì)有1臺(tái)螺旋(絞龍)可逆式輸粉機(jī)，后因進(jìn)行微油點(diǎn)火裝置改造，為便于臨爐輸粉，改為2臺(tái)鍋爐合用1臺(tái)加長(zhǎng)齒索式輸粉機(jī)，即#1，#2鍋爐共用1臺(tái)輸粉機(jī)，#3，#4鍋爐共用1臺(tái)輸粉機(jī)。

2 磨煤機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

(1)在鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況決定啟、停制粉系統(tǒng)的數(shù)量。一般3套制粉系統(tǒng)即可維持額定負(fù)荷。一般情況下，當(dāng)磨煤機(jī)磨制的煤粉充滿煤粉倉(cāng)后就可停運(yùn)1臺(tái)磨煤機(jī)作為備用。因煤質(zhì)較差及鋼球裝載量不足等原因，該廠近年來(lái)各鍋爐(甲、乙制粉系統(tǒng)供粉甲煤粉倉(cāng))很少出現(xiàn)因磨制滿煤粉倉(cāng)而停運(yùn)1臺(tái)磨煤機(jī)的現(xiàn)象，反而多次出現(xiàn)因磨煤機(jī)鋼球裝載量偏低，煤質(zhì)較差時(shí)不能維持粉倉(cāng)的粉位而被迫運(yùn)行4套制粉系統(tǒng)的狀況。

(2)Ⅰ，Ⅱ期磨煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的空載電流約為14 A，最大為18 A，磨煤機(jī)不加鋼球時(shí)的罐體空載電流一般在30 A左右。磨煤機(jī)設(shè)計(jì)鋼球裝載量為76 t，現(xiàn)在磨煤機(jī)大修或更換襯瓦后第1次添加鋼球的數(shù)量一般在40 t左右。在磨煤機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，電流一般為71～76A，電流低于此數(shù)值就補(bǔ)加鋼球，所以，在當(dāng)前煤質(zhì)情況下磨煤機(jī)的出力維持在40～46 t/h較為適宜。影響磨煤機(jī)效率的因素很多，但鋼球的規(guī)格和鋼球的裝載量會(huì)直接影響磨煤機(jī)的效率。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士推薦的標(biāo)準(zhǔn)，磨煤機(jī)罐體直徑大于3 m，其磨制褐煤時(shí)應(yīng)全部采用直徑40 mm的鋼球，磨制煙煤時(shí)則選擇65%直徑40 mm的鋼球，而直徑30 mm的鋼球只占鋼球總裝載量的35%。在后期磨煤機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，補(bǔ)充鋼球時(shí)只需添加直徑40 mm的鋼球。

(3)通過(guò)幾年來(lái)的跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)Ⅰ，Ⅱ期磨煤機(jī)的鋼球裝載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。2011年9月檢查中發(fā)現(xiàn):在正常運(yùn)行過(guò)程中，電流71 A時(shí)#1鍋爐甲磨煤機(jī)鋼球裝載量明顯偏少;在正常運(yùn)行過(guò)程中，電流達(dá)107 A時(shí)停#7鍋爐F磨煤機(jī)后發(fā)現(xiàn)，鋼球裝載量偏多，主要原因是鋼球中夾雜著大量石子。

(4)由于磨煤機(jī)鋼球裝載量偏低，其抵御煤質(zhì)變化的能力較差，只能適應(yīng)粉倉(cāng)粉位在一定范圍內(nèi)的微量變化，當(dāng)煤質(zhì)突變、水分過(guò)大和斷煤等因素干擾時(shí)，其制粉困難的矛盾就會(huì)凸顯出來(lái)。2011年9月，出現(xiàn)了幾次因制粉困難、粉倉(cāng)粉位過(guò)低導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)而被迫投油助燃及限負(fù)荷的狀況，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3 提高磨煤機(jī)的效率

3.1 磨煤機(jī)的最佳鋼球裝載量

(1)磨煤機(jī)鋼球裝載量直接影響制粉單耗，磨煤機(jī)鋼球裝載量的最佳值與磨煤機(jī)類型、煤種以及鋼球直徑配比等因素有關(guān)。依據(jù)理論計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定裝載量的最佳值，在試驗(yàn)過(guò)程中，通風(fēng)量應(yīng)維持在最佳通風(fēng)量附近。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)鋼球裝載量乘以系數(shù)0.8，基本上就是磨煤機(jī)的最佳鋼球裝載量。在最佳鋼球裝載量確定以后，運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)制粉鋼球消耗及時(shí)補(bǔ)充鋼球，使其維持在最佳鋼球裝載量運(yùn)行。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，觀察磨煤機(jī)最佳鋼球裝載量位置時(shí)，磨煤機(jī)內(nèi)鋼球表面距離磨煤機(jī)空心軸下沿約200mm為宜。例如，山東某電廠為中間儲(chǔ)藏式負(fù)壓制粉系統(tǒng)，采用DTM320/580型單進(jìn)單出鋼球式磨煤機(jī)，設(shè)計(jì)鋼球裝載量為55.0 t，在實(shí)際運(yùn)行中，鋼球裝載量為 37.5 t，制粉單耗為32.7(kW·h)/t。通過(guò)最佳鋼球裝載量試驗(yàn)，將鋼球裝載量調(diào)整為42.3 t，制粉單耗降至22.7(kW·h)/t，明顯提高了制粉系統(tǒng)的效率。

(2)分析以往某電力科學(xué)試驗(yàn)研究院對(duì)制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，磨煤機(jī)存煤量與出力、電耗之間存在一定的關(guān)系。磨煤機(jī)最大出力點(diǎn)與最大功率點(diǎn)并不同步:在達(dá)到最大功率點(diǎn)之前，有效功率最大，制粉電耗最小;磨煤機(jī)達(dá)到最大出力前，出力隨著給煤量、存煤量的增加而增加，而磨煤機(jī)達(dá)到最大出力點(diǎn)后，出力隨著給煤量、存煤量的增加而降低。因此，在磨煤機(jī)達(dá)到最大出力點(diǎn)前，選擇磨煤機(jī)的經(jīng)濟(jì)存煤量比較合適，此工況下磨煤機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性較好。

3.2 影響制粉單耗的因素

(1)影響制粉設(shè)備單耗的因素很多，如磨煤機(jī)的料位控制、煤粉細(xì)度以及通風(fēng)量等。通風(fēng)量太大會(huì)將還未研磨好的煤粉攜帶走，造成粗粉分離器回粉量過(guò)大，導(dǎo)致煤在系統(tǒng)內(nèi)反復(fù)研磨。合適的制粉風(fēng)量可改善沿罐體方向燃料對(duì)鋼球的充滿度，從而提高出力，降低制粉系統(tǒng)電耗。例如，山東某電廠配置中間儲(chǔ)藏式負(fù)壓制粉系統(tǒng)，采用DTM287/470型單進(jìn)單出鋼球式磨煤機(jī)，開(kāi)始由于制粉系統(tǒng)漏風(fēng)加上木塊分離器清理不夠及時(shí)，致使制粉單耗達(dá)35.71(kW·h)/t，調(diào)整到最佳風(fēng)量后，制粉單耗降為 29.54(kW·h)/t。

(2)磨煤機(jī)的存煤量是制粉系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。制粉系統(tǒng)消耗的電功率包括制粉消耗的有效功率和鋼球之間、鋼球與襯板之間碰撞所消耗的無(wú)效功率;有效功率正比于出力，無(wú)效功率正比于鋼球消耗量。通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，改善能耗分配比例，從而增加有效功率，減小無(wú)效功率。

(3)對(duì)于一臺(tái)鋼球式磨煤機(jī)，在其他條件不變的情況下，如果磨煤機(jī)內(nèi)存煤量偏少，鋼球拋落處缺少足夠的煤層來(lái)吸收鋼球的動(dòng)能，則會(huì)造成鋼球與襯板碰撞加劇，無(wú)用能耗增加;反之，磨煤機(jī)內(nèi)存煤量偏多，雖然鋼球的動(dòng)能大部分都被煤層吸收，但由于鋼球拋落點(diǎn)到煤層間的下落高度減小，鋼球的勢(shì)能沒(méi)能得到充分轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致磨煤機(jī)出力下降。因此，在磨煤機(jī)的正常運(yùn)行中，對(duì)于一定的裝球量和通風(fēng)量，存在一個(gè)最佳存煤范圍，當(dāng)磨煤機(jī)在此范圍運(yùn)行時(shí)，磨煤機(jī)的制粉電耗最低。

3.3 提高節(jié)能管理水平

隨著管理水平的不斷提高，制粉系統(tǒng)單耗得到明顯改善，Ⅰ，Ⅱ期鍋爐近年來(lái)制粉設(shè)備單耗、電量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 Ⅰ，Ⅱ期鍋爐近年來(lái)制粉設(shè)備單耗、電量統(tǒng)計(jì)

4 效益分析

(1)提升磨煤機(jī)鋼球裝載量，可極大地提高4臺(tái)磨煤機(jī)的出力，粉倉(cāng)的充滿時(shí)間縮短，可以間斷運(yùn)行磨煤機(jī)，停磨時(shí)間延長(zhǎng)，節(jié)約了一定的電量，其節(jié)約的電量完全可以抵消因磨煤機(jī)電流升高及輸粉機(jī)運(yùn)行消耗的電量。

(2)目前，磨煤機(jī)只維持全天候運(yùn)行，難以出現(xiàn)磨滿粉倉(cāng)停磨的狀況。2臺(tái)650 kW的高壓電動(dòng)機(jī)如果每個(gè)運(yùn)行班停運(yùn)3 h，每天4個(gè)班最長(zhǎng)可停12 h，其節(jié)電效果是很可觀的。由于制粉系統(tǒng)出力提升，節(jié)約了大量廠用電。相當(dāng)于每天有1臺(tái)磨煤機(jī)減少一半的運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)提高了設(shè)備的可靠性，減少了設(shè)備的維護(hù)量與費(fèi)用。尤其是能減少鋼球的用量，可降低制粉鋼球消耗。

(3)磨煤機(jī)鋼球裝載量少，磨煤機(jī)出力低，只有全天候運(yùn)行才能滿足運(yùn)行需求，導(dǎo)致磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)。采用最佳鋼球裝載量后，可使磨煤機(jī)在最佳料位下運(yùn)行，使得鋼球?qū)Σɡ送叩哪p明顯減輕，從而延長(zhǎng)襯瓦的使用壽命。

(4)2010年，Ⅰ，Ⅱ期鍋爐發(fā)電用煤量約為394.392萬(wàn)t，按照制粉單耗量下降5(kW·h)/t計(jì)算，預(yù)計(jì)全年可節(jié)約廠用電量19720 MW·h。

5 磨煤機(jī)運(yùn)行的優(yōu)化措施

(1)應(yīng)盡量避免積粉。貯存的煤粉與空氣接觸發(fā)生氧化發(fā)熱，導(dǎo)致溫度逐步升高，最終會(huì)引起煤粉自燃?？s短煤粉在粉倉(cāng)內(nèi)的儲(chǔ)存和停留時(shí)間，通過(guò)置換新粉達(dá)到避免積粉的目的。

(2)20世紀(jì)90年代，為了減少磨煤機(jī)的頻繁啟、停，磨煤機(jī)的鋼球裝載量為25～30 t。因當(dāng)時(shí)煤質(zhì)好，磨制的煤粉可維持粉倉(cāng)粉位，不用停磨煤機(jī)，減少了操作，尤其是不用跑到粉倉(cāng)層操作。從2002年開(kāi)始，煤炭市場(chǎng)劣質(zhì)煤的問(wèn)題開(kāi)始顯現(xiàn)，制粉與接帶負(fù)荷困難，經(jīng)過(guò)論證后開(kāi)始向磨煤機(jī)內(nèi)補(bǔ)充鋼球，使鋼球的裝載量由30t提高到40t，電廠制粉設(shè)備單耗偏高的問(wèn)題有所改善(鍋爐制粉設(shè)備平均電耗由1994年的 40.03(kW·h)/t降到 2000年 28.86(kW·h)/t)。

(3)借助其他電廠鋼球最佳裝載量試驗(yàn)的成功經(jīng)驗(yàn)，探索某電廠Ⅰ，Ⅱ期鍋爐磨煤機(jī)的鋼球裝載量由40 t調(diào)整為58～61 t的可行性。

(4)為了防止煤粉倉(cāng)溢粉，可以在煤粉倉(cāng)內(nèi)加裝雷達(dá)、遙感、遠(yuǎn)紅外等檢測(cè)設(shè)備，也可在煤粉倉(cāng)外安裝視頻檢測(cè)裝置，達(dá)到溢粉早發(fā)現(xiàn)、早處理的目的。既可避免環(huán)境污染，又可減輕因清理溢粉增加的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(5)在確保鋼球質(zhì)量的前提下，控制好鋼球的規(guī)格及添加時(shí)間，定期甩出碎、小鋼球，保持磨煤機(jī)在最佳鋼球裝載量范圍內(nèi)運(yùn)行。

(6)針對(duì)煤質(zhì)差使磨煤機(jī)波浪瓦磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，利用停運(yùn)磨煤機(jī)的機(jī)會(huì)進(jìn)行磨損量檢測(cè)，做到及時(shí)更換波浪瓦，確保磨煤機(jī)最佳出力。

(7)值得注意是，由于啟/停、切換磨煤機(jī)(和啟/停輸粉機(jī))變得頻繁，不但運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度增加，而且對(duì)其責(zé)任心的要求亦會(huì)相應(yīng)提高。因此，應(yīng)加強(qiáng)管理，強(qiáng)化運(yùn)行人員的責(zé)任心，增加粉位測(cè)量頻率，經(jīng)常采用手動(dòng)或電動(dòng)升降粉標(biāo)來(lái)撞擊物料，刺激煤粉層的自流或垮塌，使其由高料位自動(dòng)流向低料位，保持最佳料位，使磨煤機(jī)保持最佳運(yùn)行時(shí)間以延長(zhǎng)備用磨煤機(jī)的停運(yùn)時(shí)間。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)個(gè)別電廠鋼球式磨煤機(jī)存在的類似現(xiàn)象，如采用最佳鋼球裝載量的運(yùn)行方式，不僅可以明顯降低廠用電量，還會(huì)減少磨煤機(jī)的鋼耗，同時(shí)也符合發(fā)電企業(yè)“節(jié)能降耗”的戰(zhàn)略思路。

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