熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000)

某600 MW發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)出力不足原因分析

熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000)

通過試驗(yàn)對(duì)某600 MW發(fā)電廠#1鍋爐存在的制粉系統(tǒng)出力不足問題進(jìn)行了分析，找到了問題所在，并給出了合理的改進(jìn)建議。經(jīng)理論計(jì)算表明，改進(jìn)后#1鍋爐存在的制粉系統(tǒng)出力不足問題得到了明顯改善。

磨煤機(jī)出力；混合風(fēng)壓；制粉系統(tǒng)；阻力

0 引言

磨煤機(jī)有鋼球磨、中速磨、風(fēng)扇磨以及小容量高速錘擊磨等[1]。國(guó)內(nèi)大型鍋爐在燃用無煙煤、貧煤、低質(zhì)煤時(shí),多采用鋼球中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)；部分煙煤和引進(jìn)機(jī)組多采用直吹式制粉系統(tǒng);燃用褐煤時(shí),采用風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)居多。磨煤機(jī)隨著運(yùn)行時(shí)間增加，必然出現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)件磨損、堵塞等諸多問題。而這些問題勢(shì)必影響磨煤機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致其出力不足，甚至影響正常生產(chǎn)[2]。導(dǎo)致磨煤機(jī)出力不足的原因很多[3-4]。研究磨煤機(jī)出力的影響因素，對(duì)提高鍋爐機(jī)組整體的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有重要作用[5-7]。劉玉海等通過對(duì)比不同廠家的鋼球來考察對(duì)磨煤機(jī)的影響[8-10]。

某600 MW發(fā)電廠#1鍋爐目前的制粉系統(tǒng)出力不足問題十分嚴(yán)重，已經(jīng)影響到鍋爐的正常運(yùn)行，對(duì)鍋爐負(fù)荷的提升等造成了極大困擾。為了解決此問題，本文通過一系列相關(guān)試驗(yàn)、計(jì)算及理論分析解決鍋爐面臨的磨煤機(jī)出力不足的問題。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

鍋爐采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的型燃煤汽包爐。設(shè)計(jì)煤種及鍋爐參數(shù)見表1和表2。

#1鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式系統(tǒng)，磨煤機(jī)型號(hào)為ZGM113G，共6臺(tái)，其中1臺(tái)備用。該型號(hào)磨煤機(jī)設(shè)計(jì)煤種出力為58.6 t/h，磨盤轉(zhuǎn)速為24.3 r/min，磨盤工作直徑為2 250 mm，通風(fēng)阻力(包括分離器)為6.34 kPa，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=16%。

表1 設(shè)計(jì)煤種

磨煤機(jī)在磨制試驗(yàn)煤種情況下，時(shí)常出現(xiàn)的問題主要有：磨煤機(jī)出力不足，日常運(yùn)行中基本維持在37.0～50.0 t/h；增加磨煤機(jī)出力會(huì)出現(xiàn)磨煤機(jī)電流增大、磨煤機(jī)出口風(fēng)管風(fēng)速降低、磨煤機(jī)入口風(fēng)量減少等問題，極易發(fā)生堵磨現(xiàn)象；個(gè)別管路時(shí)常出現(xiàn)煤粉沉積，乃至堵塞煤粉管道。

表2 鍋爐參數(shù)

2 磨煤機(jī)出力不足原因分析

為了解決磨煤機(jī)出力不足的問題，本文分別從煤質(zhì)情況、設(shè)備情況、混合風(fēng)壓等方面進(jìn)行分析。

2.1煤質(zhì)分析

燃燒調(diào)整試驗(yàn)期間，煤質(zhì)分析結(jié)果與設(shè)計(jì)煤質(zhì)對(duì)比情況見表3。

表3 設(shè)計(jì)煤質(zhì)與試驗(yàn)期間煤質(zhì)分析結(jié)果

由表3可知，試驗(yàn)煤質(zhì)元素分析和工業(yè)分析結(jié)果與設(shè)計(jì)煤質(zhì)較為接近；設(shè)計(jì)煤質(zhì)哈氏可磨指數(shù)為55，而原煤樣品1哈氏可磨指數(shù)為55、原煤樣品2哈氏可磨指數(shù)為57，在可磨性分級(jí)方面均屬“難磨(哈氏可磨指數(shù)為40～60)”；原煤樣品1沖刷磨損指數(shù)為1.7，原煤樣品2沖刷磨損指數(shù)為1.8；根據(jù)沖刷磨損指數(shù)與煤的磨損性對(duì)照表，上述2 d原煤樣品磨損性均為“不強(qiáng)(1.0～2.0)”。也就是說，試驗(yàn)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)分析結(jié)果整體較為接近，不會(huì)對(duì)磨煤機(jī)出力能力產(chǎn)生大的影響。

2.2磨煤機(jī)設(shè)備和構(gòu)件分析

磨煤機(jī)內(nèi)部構(gòu)件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對(duì)磨煤機(jī)出力能力及煤粉細(xì)度影響較大。制粉系統(tǒng)試驗(yàn)期間，個(gè)別磨煤機(jī)會(huì)顯示某1個(gè)“磨輥降到位”，而其他2個(gè)磨輥顯示正常，可能3個(gè)磨輥安裝不在同一水平面上，導(dǎo)致研磨出力不足，限制了磨煤機(jī)出力，引起煤粉細(xì)度偏粗；試驗(yàn)期間，發(fā)現(xiàn)C磨煤機(jī)和E磨煤機(jī)分離器擋板特性較差，煤粉細(xì)度和磨煤?jiǎn)魏?制粉系統(tǒng)耗電/耗煤量)隨著分離器擋板開度調(diào)整未呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

2.3混合風(fēng)壓分析

鍋爐入口混合風(fēng)壓力不夠是造成鍋爐出力不足的一個(gè)原因，日常運(yùn)行顯示出鍋爐的混合風(fēng)壓力可能偏低很多，故抽檢3根風(fēng)管來驗(yàn)證鍋爐的混合風(fēng)壓力問題。由于鍋爐實(shí)際混合風(fēng)壓和理論值相差太大，抽檢得出來的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠反映出鍋爐混合風(fēng)壓力方面存在的問題。故隨機(jī)抽取C磨煤機(jī)#2管(C2)、E磨煤機(jī)#3管(E3)、A磨煤機(jī)#5管(A5)，并根據(jù)一次風(fēng)速和一次風(fēng)管路設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行阻力核算，其范圍從磨煤機(jī)分離器出口至燃燒器噴口之間，包括可調(diào)縮孔，結(jié)果見表4。

表4 一次風(fēng)管路阻力核算結(jié)果 Pa

一次風(fēng)管A5，E3，C2的管路阻力分別為2 273.66，2 414.36，2 496.61 Pa，磨煤機(jī)通風(fēng)阻力(包括分離器)設(shè)計(jì)值為6 340.00 Pa，若要達(dá)到銘牌出力，磨煤機(jī)入口混合風(fēng)壓應(yīng)分別達(dá)到8 613.66，8 754.36，8 836.61 Pa。

在600 MW機(jī)組負(fù)荷下，假設(shè)投運(yùn)A/B/C/D/E磨煤機(jī)，對(duì)由一次風(fēng)機(jī)出口至磨煤機(jī)入口之間管路進(jìn)行阻力核算，一次風(fēng)機(jī)出口冷風(fēng)靜壓取10.20 kPa，冷風(fēng)溫度取25.0 ℃，熱風(fēng)溫度取330.0 ℃，混合風(fēng)溫度取230.0 ℃，計(jì)算實(shí)際設(shè)備和管路條件下磨煤機(jī)入口的實(shí)際混合風(fēng)壓力，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 混合風(fēng)壓力核算結(jié)果與比較 Pa

表6 熱風(fēng)及混合風(fēng)管改造前后阻力和混合風(fēng)壓力對(duì)比 Pa

圖1 改造前后冷、熱風(fēng)管道布置對(duì)比

從表5可知，A/B/C/D/E磨煤機(jī)核算得到的混合風(fēng)壓力分別為7 866.53，7 759.27，7 574.58，7 907.01，7 912.65 Pa，均低于平均混合風(fēng)壓力8 734.88 Pa。混合風(fēng)壓力偏低的主要原因有：風(fēng)機(jī)選型不合適，造成一次風(fēng)機(jī)出口壓力偏低；鍋爐空氣預(yù)熱器(以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器)存在堵塞問題，導(dǎo)致空預(yù)器阻力整體偏大；個(gè)別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)混合后區(qū)段。

3 改進(jìn)方案

3.1磨煤機(jī)熱風(fēng)及混合風(fēng)管道改造

根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，將熱風(fēng)總管分流至各臺(tái)磨煤機(jī)的熱風(fēng)及混合風(fēng)管道規(guī)格由?1.1 m×1.1 m 改造為?1.3 m×1.3 m，改造前后熱風(fēng)總管分流三通至磨煤機(jī)入口之間管路阻力及混合風(fēng)壓力變化情況見表6。由表6可知，熱風(fēng)及混合風(fēng)管道改造后，各磨煤機(jī)入口風(fēng)道阻力損失均有所降低，混合風(fēng)壓力明顯提高。

3.2改造冷風(fēng)入流位置

本次改造將冷風(fēng)入流位置由熱風(fēng)管道側(cè)面改為正面，同時(shí)將冷風(fēng)管道下移1 m，具體改造前后示意圖如圖1所示。

如前所述，冷風(fēng)流入熱風(fēng)后伴隨著強(qiáng)烈的湍流和換熱，其勢(shì)必對(duì)熱風(fēng)流動(dòng)及混合風(fēng)流通面積產(chǎn)生影響，而這是難以通過阻力計(jì)算得出的，因此通過數(shù)值模擬監(jiān)測(cè)冷風(fēng)入流位置改造前后混合風(fēng)道內(nèi)流場(chǎng)情況。

圖2和圖3分別為改造前風(fēng)道縱剖面上速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布情況。該布置方式下，冷、熱風(fēng)混合均勻性較差，冷風(fēng)在出流區(qū)域形成低速度渦區(qū)，縮小了混合風(fēng)通流面積。

圖4、圖5為改造后風(fēng)道縱剖面上流速場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布情況。比較可知，冷風(fēng)入流位置改造后，混合風(fēng)出流速度分布均勻，無明顯氣流停滯區(qū)域，冷、熱風(fēng)混合均勻。

圖2 改造前風(fēng)道內(nèi)速度場(chǎng)分布

圖3 改造前風(fēng)道內(nèi)溫度場(chǎng)分布

圖4 改造后風(fēng)道內(nèi)速度場(chǎng)分布

圖5 改造后風(fēng)道內(nèi)溫度場(chǎng)分布

4 結(jié)束語

綜合分析認(rèn)為，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)出力不足的原因主要有2點(diǎn)。

(1)磨煤機(jī)設(shè)備及構(gòu)件方面，磨煤機(jī)內(nèi)部構(gòu)件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對(duì)磨煤機(jī)帶出力能力及煤粉細(xì)度影響較大。在停磨期間對(duì)各臺(tái)磨煤機(jī)磨輥進(jìn)行堆焊等處理后，磨煤機(jī)出力由43 t/h提高至52 t/h。

(2)混合風(fēng)壓力偏低的主要原因有：一次風(fēng)機(jī)出口壓力偏低，鍋爐一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓低于其他電廠同類型鍋爐約2 000 Pa；鍋爐空預(yù)器存在堵塞問題，導(dǎo)致空預(yù)器阻力整體偏大，根據(jù)鍋爐說明書，空預(yù)器壓力設(shè)計(jì)值為550 Pa，而實(shí)際運(yùn)行中該阻力約為1 000 Pa；個(gè)別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)混合后區(qū)段，而由強(qiáng)烈湍流和換熱引起的阻力損失及對(duì)通流面積的影響是難以通過阻力核算得到的。

基于以上的分析以及一次風(fēng)系統(tǒng)阻力核算和數(shù)值模擬結(jié)果，得到以下結(jié)論：通過設(shè)備改造提高一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓；通過裝設(shè)在線空預(yù)器沖洗系統(tǒng)，緩解堵塞問題，降低一次風(fēng)流程設(shè)備阻力；通過將熱風(fēng)總管分流至各臺(tái)磨煤機(jī)的熱風(fēng)及混合風(fēng)管道規(guī)格由?1.1 m×1.1 m改造成為?1.3 m×1.3 m，并將冷風(fēng)入流位置由熱風(fēng)管道側(cè)面改為正面，同時(shí)將冷風(fēng)管道下移1m等，可以解決制粉系統(tǒng)出力不足的問題。

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(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2017-03-10；

:2017-06-05

TK 222

：B

：1674-1951(2017)06-0051-04

熊峰(1983—)，男，湖北安陸人，工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行方面的工作(E-mail:81235105@qq.com)。