郝建剛，金　李，車　方

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

HP1043型中速磨研磨褐煤試驗(yàn)研究

郝建剛，金李，車方

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

本文分析HP1043型中速磨煤機(jī)在研磨褐煤可能存在的問(wèn)題，對(duì)磨煤機(jī)出力、風(fēng)煤比以及磨煤機(jī)出口溫度等參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)，證明了中速磨研磨褐煤的可行性，并對(duì)運(yùn)行措施提出了建議。

HP1043型中速磨；褐煤；適應(yīng)性；風(fēng)煤比

0　引言

褐煤是一種煤化程度低的礦產(chǎn)煤，具有“兩高三低”的特點(diǎn)，即高水分、高揮發(fā)分、低灰分、低灰熔點(diǎn)、低熱值。磨煤機(jī)是燃煤發(fā)電機(jī)組重要設(shè)備之一，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。自上個(gè)世紀(jì)70年代末，褐煤作為電力用煤陸續(xù)開(kāi)始使用，而電廠主要采用中速磨，例如元寶山、龍口以及朝陽(yáng)等，該種磨煤機(jī)在研磨褐煤時(shí)頻繁出現(xiàn)機(jī)組帶負(fù)荷能力不足和磨出口風(fēng)溫低等問(wèn)題。后來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)始引進(jìn)前西德EVT公司生產(chǎn)的“S”型風(fēng)扇磨，用于研磨收到基水分Mar≤40%的中老年褐煤，引進(jìn)“N”型風(fēng)扇磨（不帶分離器）用于研磨收到基水分Mar>40%的年輕褐煤[1]。截止到2015年，國(guó)內(nèi)燃用褐煤的電廠共計(jì)運(yùn)行風(fēng)扇磨500余臺(tái)[2]。

中速磨煤機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，金屬耗量少、占地面積小、初投資少；運(yùn)行時(shí)耗電量小（約為鋼球磨煤機(jī)的50%-75%），特別是低負(fù)荷時(shí)單位磨煤電耗增加少，噪聲??；配用回轉(zhuǎn)式粗粉分離器時(shí)，煤粉均勻性很好[3]。因此，電廠在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)一般采用中速磨較多，因此，中速磨研磨褐煤的適應(yīng)性研究對(duì)機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著一定的借鑒意義。

1　設(shè)備概況

某電廠鍋爐采用超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行Π型直流爐，設(shè)計(jì)型號(hào)為SG-2024/26.15-M621，設(shè)計(jì)煤種：淮南煤，校核煤種：淮北煤。采用中速磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配6臺(tái)HP1043型磨煤機(jī)（5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用），煤粉細(xì)度按200目篩通過(guò)量為75%。

表1　HP1043磨煤機(jī)技術(shù)規(guī)范

2　磨煤機(jī)單耗對(duì)比分析

機(jī)組采用的HP1043磨煤機(jī)設(shè)計(jì)最大出力為67t/h，對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)磨煤機(jī)單耗為9.47kWh/t，該機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行期間，入爐煤量在280-310t/h范圍內(nèi)，即各臺(tái)磨煤機(jī)常規(guī)出力應(yīng)在50t/h左右，因此磨煤機(jī)單耗試驗(yàn)均在50t/h出力下測(cè)量。共計(jì)測(cè)試4個(gè)工況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

磨煤機(jī)單耗大小與煤的煤化程度有較大關(guān)系，在正常情況下，總體趨勢(shì)是以煙煤HGI值較高，褐煤和無(wú)煙煤的較低（HGI值越高，煤成粉越容易），相對(duì)于褐煤來(lái)說(shuō)，其Vdaf值越高則HGI值越低，對(duì)于無(wú)煙煤來(lái)說(shuō)含碳量越高，則HGI值越低[3]。表2試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論，研磨褐煤時(shí)磨煤機(jī)單耗均值為11.01kWh/t，研磨煙煤時(shí)磨煤機(jī)單耗均值為9.26kWh/t。

表2　磨煤機(jī)單耗試驗(yàn)結(jié)果

3　磨煤機(jī)最大出力試驗(yàn)

3.1褐煤最大出力試驗(yàn)

褐煤最大出力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

磨煤機(jī)出力受限條件主要有3個(gè)，即研磨出力、干燥出力和預(yù)防煤粉管道中水蒸氣冷卻導(dǎo)致粉管積粉，對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)為磨煤機(jī)電流、磨進(jìn)出口溫度。磨煤機(jī)電流超過(guò)70A時(shí)，磨煤機(jī)存在堵磨的風(fēng)險(xiǎn)，即磨的研磨出力達(dá)到最大。結(jié)合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)及機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，磨出口溫度安全控制值應(yīng)在55℃較為合適，進(jìn)口風(fēng)溫安全控制值應(yīng)在280℃[4]。

表3　試驗(yàn)期間煤質(zhì)數(shù)據(jù)

表4　褐煤最大出力試驗(yàn)

根據(jù)表4可知，褐煤最大出力試驗(yàn)中，磨煤機(jī)電流為68.1A，進(jìn)出口風(fēng)壓差接近8kPa；試驗(yàn)中磨出口溫度為57.09℃，進(jìn)口風(fēng)溫為257.18℃，，磨煤機(jī)干燥出力還有一定余量，但是考慮到此時(shí)磨的研磨出力基本上達(dá)到最大出力。因此，磨煤機(jī)研磨褐煤的最大出力為61.56t/h，從機(jī)組日常運(yùn)行滿負(fù)荷所需燃料量來(lái)看是能夠滿足需求的。

3.2煙煤最大出力試驗(yàn)

煙煤最大出力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　煙煤最大出力試驗(yàn)

根據(jù)表5可知，煙煤最大出力試驗(yàn)中，磨煤機(jī)電力為69.3A，進(jìn)出口風(fēng)壓差接近3.4kPa，而根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，磨煤機(jī)電流到達(dá)70A時(shí)，磨煤機(jī)存在堵磨風(fēng)險(xiǎn)，即此時(shí)磨的研磨出力達(dá)到最大。試驗(yàn)中磨出口溫度為78.6℃，進(jìn)口風(fēng)溫235.93℃，距離進(jìn)口風(fēng)溫安全控制值280℃有一定距離，因此，磨煤機(jī)干燥出力還有一定空間，但是考慮到此時(shí)磨的研磨出力基本上達(dá)到最大出力，因此，磨煤機(jī)研磨煙煤的最大出力為64.98t/h，接近67t/h的設(shè)計(jì)值，能夠滿足機(jī)組日常運(yùn)行[5]。

4　磨煤機(jī)風(fēng)煤比特性分析

4.1煙煤風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)

磨煤機(jī)出力設(shè)定為50t/h，改變磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)量來(lái)改變風(fēng)煤比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

根據(jù)表6試驗(yàn)結(jié)果，各工況磨煤機(jī)單耗分別為8.87kWh/t、9.01kWh/t和9.41kWh/t，磨本體阻力分別為2.60kPa、2.84kPa和3.19kPa之間，磨煤機(jī)單耗隨著風(fēng)量，磨煤機(jī)本體阻力隨磨煤機(jī)單耗增加而上升；同時(shí)對(duì)煤粉進(jìn)行了取樣分析，發(fā)現(xiàn)其細(xì)度R90隨風(fēng)量增加從11.97%增加到17.04%，均勻性指數(shù)均大于1，在可控范圍內(nèi)。

表6　煙煤風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

風(fēng)煤比2.0后，又繼續(xù)進(jìn)行了風(fēng)煤比1.8的試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，#2粉管風(fēng)速?gòu)?6m/s突然下降到18m/s，#3粉管風(fēng)速突然下降到約20m/s，考慮到機(jī)組運(yùn)行安全性，因此常規(guī)煤種的風(fēng)煤比試驗(yàn)最低不能低于2.0。

4.2褐煤風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)

褐煤風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)中磨煤機(jī)出力和調(diào)整手段與與煙煤風(fēng)煤比試驗(yàn)一直，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　磨煤機(jī)磨制褐煤風(fēng)煤比調(diào)整試驗(yàn)

根據(jù)表7中的試驗(yàn)結(jié)果，隨著風(fēng)煤比的增加，煤粉細(xì)度增大，磨煤機(jī)單耗反而增加。一次風(fēng)量增大后，煤粉的攜帶能力提高，磨煤機(jī)研磨出力沒(méi)有增加，煤粉細(xì)度R90從29.9%增加到38.34%，煤粉均勻性指數(shù)變小，同時(shí)使磨煤機(jī)內(nèi)煤層厚度減薄，導(dǎo)致磨煤機(jī)電流略有下降，工況1到工況2的電流變化正是反應(yīng)了這個(gè)過(guò)程。但是風(fēng)量過(guò)大，反而導(dǎo)致磨本體內(nèi)部大量煤顆粒煤揚(yáng)起，抑制了磨煤機(jī)磨輥的研磨，導(dǎo)致磨煤機(jī)出力下降，風(fēng)煤比從2.5調(diào)整到2.7工況時(shí)，出力從50.59t/h反而下降到44.41t/h，導(dǎo)致磨出力下降[6]。

磨煤機(jī)研磨褐煤，為了保證機(jī)組干燥出力和避免粉管積粉，一般均選擇高的一次風(fēng)速，但是由于制粉系統(tǒng)的管徑已經(jīng)固定，所以當(dāng)一次風(fēng)量過(guò)大時(shí)，為了保證風(fēng)量的正常排出，一次風(fēng)速就會(huì)比設(shè)計(jì)值提高很多，首先會(huì)造成制粉管線設(shè)備的磨損加?。黄浯文ッ簷C(jī)的風(fēng)速提高，攜帶粗粉的能力增強(qiáng)，造成煤粉細(xì)度變粗；另外，一次風(fēng)速過(guò)高也容易造成燃燒器煤粉火炬的脫火引起鍋爐滅火事故發(fā)生，因此，一次風(fēng)速建議控制在30m/s，最低不低于27m/s。

5　磨制褐煤磨出口風(fēng)溫的影響

對(duì)磨煤機(jī)出口風(fēng)溫試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)給煤量為54t/h，兩個(gè)工況分別對(duì)應(yīng)的磨出口風(fēng)溫為58℃與60℃，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8　磨煤機(jī)出口風(fēng)溫試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表8試驗(yàn)結(jié)果，出口風(fēng)溫從54℃上升到60℃過(guò)程中磨煤機(jī)單耗從11.41kWh/t變化到11.69kWh/t，出口風(fēng)溫對(duì)煤粉中水分含量影響較大，出口風(fēng)溫從54℃上升到60℃過(guò)程中煤粉含水率從20.84%減小到17.4%[7]。

6　結(jié)語(yǔ)

（1）試驗(yàn)證明，采用中速磨研磨褐煤是可行的，能夠滿足機(jī)組日常運(yùn)行需求，用于褐煤的中速磨煤機(jī)在運(yùn)行時(shí)，主要觀察磨煤機(jī)的干燥出力，同時(shí)兼顧褐煤煤粉的防爆特性。

（2）該電廠660MW機(jī)組制粉系統(tǒng)在基建時(shí)磨煤機(jī)選型偏大，而國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組則采用1003磨（例如蕪湖、鐵嶺和北侖電廠），更有甚者磨煤機(jī)為HP983磨（國(guó)電銅陵等）。因此，該型號(hào)磨煤機(jī)在研磨褐煤時(shí)，干燥出力和研磨出力遠(yuǎn)大于國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組，磨煤機(jī)出力較好，所以機(jī)組在摻燒相同磨臺(tái)數(shù)情況下，制粉系統(tǒng)出力和機(jī)組帶負(fù)荷能力均有較大優(yōu)勢(shì)。

（3）通過(guò)前期完成的制粉系統(tǒng)摸底和優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，煙煤的磨煤機(jī)單耗總體接近設(shè)計(jì)值9.47kWh/t，褐煤的磨煤機(jī)單耗為均值為11.01kWh/t。

（4）褐煤最大出力為61.56t/h，遠(yuǎn)超過(guò)55t/h，而煙煤在顆粒較細(xì)，煤質(zhì)水分相對(duì)較小的情況下，最大出力能夠達(dá)到64.98t/h。

（5）通過(guò)比對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究成果，煤粉在煤粉細(xì)度R90大于35%以后，爐膛出口飛灰可燃物增加較快，同時(shí)煤粉較粗后，爐內(nèi)結(jié)渣趨勢(shì)增加，最高渣型等級(jí)(粘熔)更是偏向爐膛出口。所以，從燃燒經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)安全性方面考慮，煤粉細(xì)度R90以在35%左右為宜。

（6）建議在磨煤機(jī)啟動(dòng)初期應(yīng)將風(fēng)煤比控制在3以上，加強(qiáng)排渣，正常運(yùn)行時(shí)煙煤的風(fēng)煤比應(yīng)控制在2.0以上，褐煤的風(fēng)煤比建議控制在2.3以上，并且要留意磨煤機(jī)出口壓力、出口溫度、電流、風(fēng)管一次風(fēng)速等參數(shù)。

（7）制粉系統(tǒng)一次風(fēng)速建議控制在30m/s，最低不低于27m/s。

[1]李戰(zhàn)國(guó).MPS-HP-Ⅱ型磨煤機(jī)磨制褐煤試驗(yàn)[J].熱力發(fā)電，2007，（9）：96.

[2]李戰(zhàn)國(guó)，袁鴻飛，等.MPS-HP-Ⅱ型磨煤機(jī)磨制高水分褐煤出力計(jì)算及應(yīng)用研究[J].東北電力技術(shù)，2014，（10）：41-43.

[3]周強(qiáng)泰.鍋爐原理[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[4]牛建鋼.基于褐煤摻燒的磨煤機(jī)防爆研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2011.

[5]趙鳳英，任杰，等.褐煤鍋爐中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)出力的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2008，26（4）：13-15.

[6]李文華.提高中速磨煤機(jī)出口溫度對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響[J].中國(guó)電力，2010，（10）：27-30.

[7]曹紅旺，付安正.HP型中速磨煤機(jī)磨制高水分褐煤分析[A].全國(guó)火電大機(jī)組（600MW級(jí)）競(jìng)賽第11屆年會(huì)論文集[C].北京：全國(guó)發(fā)電機(jī)組技術(shù)協(xié)作會(huì)，2009：365-370.

Experimental Research on the Characteristics of HP1043 Speed Mill for Rounding Lignite

HAO Jian-gang，JIN Li，CHE Fang
（Huadian Elictric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Thispaper analyzes thepotentialproblem HP1043 type pulverizers for thegrinding lignite,and experiment on theCapacity ofmedium speedmill,airand coal ratio,themilloutlettemperature,and theexperimentsprove the feasibility medium speedmill forgrinding lignite，Thispaperhassomesuggestionsaboutselection ofmain runningparameters.

HP1043 medium speed mill；lignite；suitability；air and coal ratio

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.011

TK223.25

B

2095-3429（2016）05-0044-04

郝建剛（1983-），男，江蘇南京人，碩士研究生，工程師，主要從事火電廠煤電機(jī)組性能優(yōu)化及燃燒調(diào)整工作。

2016-07-01

2016-08-25