王建寧,馬駿驥,馬國偉

（1.寧夏國華寧東發(fā)電有限公司，寧夏銀川 750049；2.中國華電集團(tuán)公司寧夏分公司,寧夏 銀川，750002；3.國電科學(xué)技術(shù)研究院，寧夏 銀川，750002)

熱動(dòng)技術(shù)

電站鍋爐磨煤機(jī)出力不足原因分析及解決辦法

王建寧1,馬駿驥2,馬國偉3

（1.寧夏國華寧東發(fā)電有限公司，寧夏銀川 750049；2.中國華電集團(tuán)公司寧夏分公司,寧夏 銀川，750002；3.國電科學(xué)技術(shù)研究院，寧夏 銀川，750002)

針對某330 MW發(fā)電機(jī)組磨煤機(jī)存在石子煤量大、出力不足的問題，應(yīng)用冷態(tài)試驗(yàn)和分析對比的方法，找到了磨煤機(jī)存在問題的原因，提出了磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)和磨輥進(jìn)行技術(shù)改造方案。結(jié)果表明：改造后磨煤機(jī)石子煤量大幅度減少，出力提高至磨煤機(jī)設(shè)計(jì)出力，取得了良好效果。

電站鍋爐；磨煤機(jī)；風(fēng)環(huán)改造

制粉系統(tǒng)是電站鍋爐的主要子系統(tǒng)，磨煤機(jī)作為整個(gè)制粉系統(tǒng)的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到鍋爐帶負(fù)荷能力及爐內(nèi)燃燒的安全性和經(jīng)濟(jì)性。某電廠配備5臺(tái)HP863型磨煤機(jī)，HP型磨煤機(jī)是磨煤機(jī)的主要型式之一，在火電廠被廣泛應(yīng)用。HP型磨煤機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)環(huán)風(fēng)速偏低，這會(huì)造成磨煤機(jī)石子煤量偏大［1］，出力不足［2］等問題。近年來，因煤炭供應(yīng)緊張，價(jià)格不斷上漲，致使火電廠燃料成本持續(xù)走高，燃用低價(jià)劣質(zhì)煤已成為各電廠降低成本的重要途徑。劣質(zhì)煤在磨煤機(jī)中被磨制成煤粉的過程中，對設(shè)備和工藝的要求更加苛刻，煤粉的質(zhì)量直接影響鍋爐燃燒的效果。因此，對HP磨煤機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤蕴岣吣ッ簷C(jī)對非設(shè)計(jì)煤種的適應(yīng)性［3］，以減少石子煤量，提高磨煤機(jī)出力，是當(dāng)前亟需解決的問題。

1 研究現(xiàn)狀及需要解決的問題

1.1 研究現(xiàn)狀

某公司鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的HG-1065/18.5-YM1型、亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用單爐膛、Π型布置、外護(hù)板，采用平衡通風(fēng)以及四角切圓燃燒，爐膛上部布置2層SOFA風(fēng)、1層OFA風(fēng)，設(shè)計(jì)燃用準(zhǔn)東五彩灣煙煤。每臺(tái)鍋爐配套5臺(tái)上海磨煤機(jī)廠生產(chǎn)的HP863中速磨煤機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)4運(yùn)1備。每臺(tái)磨煤機(jī)上部的分離器引出4根一次風(fēng)煤粉管道，分別帶鍋爐同一層的四角噴燃器一次風(fēng)噴口。磨煤機(jī)在運(yùn)行設(shè)計(jì)煤種時(shí)的出力為42.34 t/h，最大出力為47.04 t/h，磨煤機(jī)其他主要參數(shù)見表1［4］。

1.2 原因分析

（1）石子煤排放量大。目前磨煤機(jī)風(fēng)量為70 t/h時(shí)，風(fēng)環(huán)出口平均風(fēng)速為33.41 m/s，運(yùn)行中各磨煤機(jī)石子煤排放量平均約為2 t/h，已遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)排放值（0.037 t/h），影響磨煤機(jī)的正常運(yùn)行。造成HP磨煤機(jī)石子煤排放量大的原因較為復(fù)雜，除了煤質(zhì)、運(yùn)行調(diào)整等原因外，風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速的高低也是影響石子煤排放量的重要因素。磨煤機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，石子煤通過風(fēng)環(huán)自上而下落至石子煤室，一次風(fēng)通過風(fēng)環(huán)進(jìn)入研磨區(qū)。在風(fēng)環(huán)侯口處，流向相反的熱風(fēng)與石子煤進(jìn)行激烈的碰撞，把混在石子煤中較細(xì)的煤粉分離出來重返磨碗，防止煤粉和石子煤一起被排除，所以，磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)處的風(fēng)速是關(guān)系到磨煤機(jī)石子煤排放量大小的關(guān)鍵參數(shù)［5］。為了確認(rèn)磨石子煤排放量大的原因是否和風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速有關(guān)，特進(jìn)行風(fēng)環(huán)處的實(shí)際風(fēng)速的測量，保證磨煤機(jī)入口風(fēng)量表盤示值為70 t/h，用特制靠背管測量磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)出口動(dòng)壓、靜壓，計(jì)算磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速［6］，測試結(jié)果如表2所示。

表1 磨煤機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)（鍋爐最大連續(xù)工況）

表2 磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速測量結(jié)果（70 t/h）

從表2可知，風(fēng)環(huán)出口平均風(fēng)速為33.41 m/s，且各測試點(diǎn)偏差較大，最高34.66 m/s，最低30.96 m/s。根據(jù)文獻(xiàn)［7］，風(fēng)環(huán)流速在任何出力下不得低于40 m/s，如果磨煤機(jī)最低出力按40%、最低通風(fēng)量按75%考慮，則滿負(fù)荷時(shí)的風(fēng)環(huán)風(fēng)速應(yīng)為55 m/s以上。目前風(fēng)環(huán)出口的實(shí)際風(fēng)速普遍低于規(guī)定值，且均勻性差，表明磨煤機(jī)內(nèi)部空氣動(dòng)力特性差，存在結(jié)構(gòu)性缺陷。故著手對風(fēng)環(huán)進(jìn)行改造，優(yōu)化磨煤機(jī)內(nèi)部動(dòng)力場，提高風(fēng)環(huán)出口的風(fēng)速，減少無序漏風(fēng)和紊流，提高磨煤機(jī)整體的性能，降低石子煤量［8-10］。

（2）磨內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)，動(dòng)靜間隙過大，造成一次風(fēng)不完全流經(jīng)風(fēng)環(huán)，而從該間隙旁路進(jìn)入機(jī)體，在相同一次風(fēng)量條件下，造成風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速不足，不能有效托起煤粉，使得部分原煤經(jīng)過風(fēng)環(huán)進(jìn)入側(cè)機(jī)體，被石子煤刮板排出機(jī)體變成石子煤。具體如圖1所示。

圖1 磨內(nèi)檢查

約有至少20%的風(fēng)量從該間隙（圖1圈中區(qū)域）進(jìn)入機(jī)體，從而降低了風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速，另外從間隙進(jìn)入的這部分風(fēng)破壞了磨煤機(jī)內(nèi)的流場，降低了磨煤機(jī)的性能。所以必須調(diào)整葉輪可調(diào)罩與導(dǎo)向板之間的間隙，如現(xiàn)有技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)困難，也可考慮在整體優(yōu)化葉輪裝置時(shí)，統(tǒng)一治理［11］。

（3）磨煤機(jī)出力不足。2臺(tái)鍋爐共計(jì)10臺(tái)磨煤機(jī)普遍存在出力不足缺陷。1號爐磨煤機(jī)歷史最大出力為40 t/h，2號爐A、B、C磨歷史最大出力為35 t/h，D、E磨最大出力為40 t/h；連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過一個(gè)月后，各磨出力均有不同程度下降，已嚴(yán)重影響機(jī)組正常帶負(fù)荷能力和公司開展配煤摻燒工作。磨煤機(jī)出力包括研磨出力、通風(fēng)出力和干燥出力，整個(gè)磨煤機(jī)出力取決于其中的最小者。近期停爐檢修發(fā)現(xiàn)，磨煤機(jī)研磨部件均有不同程度的磨損，磨輥?zhàn)畲竽p量為29 mm，約占輥套總厚度的32%，各輥套外圓均磨成凹狀。研磨件磨損一方面增大磨煤機(jī)結(jié)合面間隙，另一方面由于外形的改變而降低了磨煤機(jī)的研磨制粉能力，所以磨煤機(jī)出力不足的主要原因是磨輥磨損嚴(yán)重所致，可以通過更換金屬陶瓷復(fù)合材料磨輥及襯瓦方式來實(shí)現(xiàn)［12-14］。

1.3 需要解決的問題

根據(jù)磨煤機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行現(xiàn)狀，提高磨煤機(jī)整體的運(yùn)行性能需要從以下幾個(gè)問題入手：

（1）提高磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)出口風(fēng)速，降低石子煤量。（2）提高磨煤機(jī)出力。

（3）提高磨煤機(jī)的檢修周期，降低檢修維護(hù)費(fèi)用。

2 磨煤機(jī)改造方案

2.1 風(fēng)環(huán)改造

該電廠HP磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)風(fēng)速偏低造成石子煤排量大的問題已影響到磨煤機(jī)的整體性能。本方案主要通過在保證磨煤機(jī)通風(fēng)量沒有改變的前提下，減少風(fēng)環(huán)通流面積，通流面積從0.467 9 m2減小至0.355 6 m2，以達(dá)到提高風(fēng)環(huán)處風(fēng)速的目的。同時(shí)旋轉(zhuǎn)噴嘴由原來的鑄件變?yōu)楹附蛹?，延長了使用壽命［15］。

2.2 調(diào)整間隙

如圖2所示，調(diào)整葉輪可調(diào)罩的動(dòng)靜間隙，通常在不影響磨煤機(jī)運(yùn)行條件下，間隙越小，一次風(fēng)旁路風(fēng)量越少，動(dòng)靜間隙寬度的設(shè)計(jì)值為10 mm，由于磨損、調(diào)整不當(dāng)?shù)仍?，?shí)際測量的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，故對此間隙重新進(jìn)行調(diào)整至設(shè)計(jì)值。

圖2 磨煤機(jī)局部結(jié)構(gòu)

2.3 磨輥改造

陶瓷合金復(fù)合輥套、襯板是由陶瓷顆粒與高鉻鑄鐵一次性澆注而成，結(jié)合緊密，兼具了陶瓷與高鉻的特性，即有陶瓷的高耐磨性能，同時(shí)具備了高鉻鑄鐵的機(jī)械性能，不易碎裂、剝落，故更換金屬陶瓷復(fù)合材料磨輥及襯瓦［16］。

3 效果評價(jià)

（1）改造前，風(fēng)環(huán)角度沿筒壁傾斜，且存在一定的沸騰區(qū)域［17］，具體如圖3所示。

圖3 改造前風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)

改造后風(fēng)環(huán)角度向磨碗中心傾斜，且消除了沸騰區(qū)域。改造后風(fēng)掃面積更大，減少磨碗上方的惰性區(qū)域[18]，提高了磨煤機(jī)的輸送出力，另外粗的煤粉顆粒被拋回磨碗，無沸騰區(qū)降低了磨損，同時(shí)也有效降低了石子煤量。

圖4 改造后風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)

改造前后磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)處的參數(shù)如表3所示。

表3 改造前后磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)處的參數(shù)

由表3可知，改造前，風(fēng)環(huán)出口處的速度僅為33.41 m/s，不符合文獻(xiàn)［3］中風(fēng)環(huán)流速在任何出力下不得低于40 m/s的規(guī)定，將目前的面積減小四分之一，則速度上升至48.18 m/s，這一速度和磨煤機(jī)推薦的氣流速度相符［19］。

在保持同樣的煤質(zhì)參數(shù)、同樣煤量、同樣的一次風(fēng)量，參數(shù)穩(wěn)定的情況下，進(jìn)行了風(fēng)環(huán)改造及間隙調(diào)整后的磨煤機(jī)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：石子煤量由改造前的0.08%降低至0.028%，降低了65%，改造后的石子煤量符合磨煤機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［20］。

（2）改造后磨煤機(jī)出力達(dá)到42 t/h，較改造前至少提高20%。徹底解決了因磨煤機(jī)出力不足導(dǎo)致鍋爐出力受限的問題。

（3）提高了磨煤機(jī)的使用壽命，降低了維護(hù)和檢修成本。由于金屬陶瓷復(fù)合材料壽命是普通高鉻鑄鐵材料的3到4倍，磨煤機(jī)的使用壽命大大提高。電廠磨煤機(jī)在使用金屬陶瓷復(fù)合材料，至少可以減少3次磨煤機(jī)大修（3年內(nèi)），目前1臺(tái)300 MW機(jī)組磨煤機(jī)大修費(fèi)用為25萬元左右，則3年可節(jié)省75萬元檢修費(fèi)用。

4 結(jié)論

（1）磨煤機(jī)進(jìn)行風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)改造后，石子煤排放量顯著降低，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行近半年時(shí)間，沒有再出現(xiàn)石子煤排放增加的現(xiàn)象，石子煤排放量大制約磨煤機(jī)出力的問題得到了有效解決。

（2）本次涉及的一系列改造，磨煤機(jī)的整體性能得以提升，煤粉細(xì)度R90降低了3%～5%，煤粉的均勻性也有所提高。

（3）從更換陶瓷磨輥后的改造效果來看，磨煤機(jī)出力可增加20%左右，達(dá)到了磨煤機(jī)最大出力的設(shè)計(jì)要求。

（4）本次成功改造，為同類電廠解決類似問題提供了思路，具有一定的指導(dǎo)意義。

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Causes analysis and solution on the pulverizer undercapacity for the power boiler

WANG Jianning1,MA Junji1,MA Guowei2
(1.Ningxia Guohua Ningdong Power Generation Co.Ltd.,Yinchuan Ningxia 750049,China;2.Ningxia Branch of China Huadian Group Company,Yinchuan Ningxia 750002,China;3.Science&Technology Institute of China Power Group Company,Yinchuan Ningxia 750002,China)

Aiming at the problems of the large quantity of the pebble coal and undercapacity existing in the pulverizer of 330 MW generators,by the method of using cold-state test,analysis and comparison,finds out the problem causes of the pulverizer,puts forward the technique retrofit schemes on the wind ring and grinding roll of the pulvizer.The results show that after the improvement,the quantity of the pebble coal in the pulverizer are greatly reduced,the output is improved to the designed output of the pulverizer and acquires good effects.

power boiler;pulverizer;wind ring improvement

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.05.011

2017-06-26

王建寧（1973），男，工程師，從事電廠集控運(yùn)行工作。

TK227.1

A

1672-3643（2017）05-0064-05

有效訪問地址：http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.05.011