田林峰

（南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司，南京 210000）

某工程3臺(tái)220T/h鍋爐，制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉(cāng)式乏氣（熱風(fēng)）送粉，每臺(tái)爐配備2臺(tái)TDM290/410型球磨機(jī)和2臺(tái)M5-29-11No17D型離心式排粉機(jī)。其工作原理為：原煤輸送到磨煤機(jī)進(jìn)料口，螺旋管將其輸送進(jìn)入磨煤機(jī)內(nèi)部，經(jīng)由熱風(fēng)和再循環(huán)風(fēng)組成的干燥劑在磨煤機(jī)內(nèi)對(duì)煤粉進(jìn)行干燥，分離器將不合格的煤粉顆粒分離出來(lái)，由回粉管送回至進(jìn)料口重新磨制，合格煤粉由旋風(fēng)分離器進(jìn)行分離，然后把煤粉收集到煤粉倉(cāng)。

1 中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

制粉系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）是發(fā)電廠運(yùn)行中主要的系統(tǒng)設(shè)備，包括磨煤機(jī)、排粉機(jī)、給煤機(jī)、螺旋輸粉機(jī)、粉倉(cāng)、粗細(xì)粉分離器及附屬管道閥門等。中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)能耗高、通風(fēng)量過(guò)大、排粉機(jī)設(shè)計(jì)裕量大等問(wèn)題是典型性問(wèn)題。

圖1 制粉系統(tǒng)系統(tǒng)圖

2 影響中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的主要因素[1-2]

2.1 鋼球裝載量

磨煤機(jī)鋼球裝載量G是影響磨煤出力和電能消耗的直接因素：當(dāng)G增加到最佳裝載量后，鋼球下落有效高度減少，撞擊作用減弱，電耗反而顯著增加。因此，選擇合理的鋼球裝載量可以提高磨煤機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，其計(jì)算公式[1]為：

式（1）中：G為磨煤機(jī)鋼球裝載量，t；D為筒體有效內(nèi)徑，m；L為筒體有效長(zhǎng)度，m；γ為筒體容重，t/m3；ψ為填充系數(shù)。

該公式為經(jīng)驗(yàn)公式，主要在γ和ψ的確定上。γ根據(jù)鋼球材質(zhì)來(lái)選定，一般為4.5～4.9t/m3。國(guó)產(chǎn)鋼球磨煤機(jī)ψ一般在0.3～0.35。

TDM290/410型磨煤機(jī)直徑2.9m，長(zhǎng)度4.11m，轉(zhuǎn)速19.34r/min，筒體有效容積27.08m3，通過(guò)公式計(jì)算得出最佳鋼球裝載量范圍在36～46T。

2.2 排粉機(jī)設(shè)計(jì)裕量

制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)總一次風(fēng)量為57260m3/h（28630m3/h/臺(tái)），一次風(fēng)阻力為1500Pa。而排粉機(jī)出口設(shè)計(jì)壓力為8787Pa，直徑為1700mm，轉(zhuǎn)速1450r/min，單臺(tái)流量為48608m3/h，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)風(fēng)量28630m3/h，風(fēng)機(jī)選型過(guò)大，節(jié)流損失較多。同類型機(jī)組大都根據(jù)《泵與風(fēng)機(jī)》原理中轉(zhuǎn)速比計(jì)算公式和切割定律進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)排粉機(jī)進(jìn)行車削節(jié)能改造。

當(dāng)2臺(tái)相似風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)相同，或者為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)，輸送同一流體，比轉(zhuǎn)速[2]簡(jiǎn)化計(jì)算公式：

式（2）中：N為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r/min；Q為風(fēng)機(jī)的體積流量，單位m3/s；P為風(fēng)機(jī)全壓，單位Pa。

由此公式計(jì)算得出排粉機(jī)比轉(zhuǎn)速為6.354，屬于低比轉(zhuǎn)速，對(duì)于低比轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)和泵，當(dāng)≥0 . 9時(shí)，根據(jù)相似三角形定律，可計(jì)算切割后的最小直徑為1530mm，得出最大切割量為170mm，根據(jù)相似三角形計(jì)算公式[2]：

得出：切割后 Q′=37843＞28630m3/h，壓力 P′=5326＞3500Pa，流量壓力均能滿足設(shè)計(jì)需要。

2.3 系統(tǒng)通風(fēng)量

磨煤機(jī)筒體內(nèi)的通風(fēng)工況直接影響燃料沿筒體長(zhǎng)度方向的分布和磨煤出力。通風(fēng)量過(guò)高，粗粉分離器回粉增加，還可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)粗煤粉，影響鍋爐的穩(wěn)定燃燒和運(yùn)行，同時(shí)會(huì)加速磨煤機(jī)各部件磨損；通風(fēng)量不足，筒體出口端鋼球的能量得不到充分利用，出口端部分合格煤粉不能被氣流帶走，此時(shí)磨煤機(jī)出力很低，而磨煤機(jī)電耗卻很高。由此，磨煤電耗和通風(fēng)電耗總和為最小時(shí)的通風(fēng)量，即磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量，其簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式[3]為：

式中：α為最佳通風(fēng)量系數(shù)，單進(jìn)單出磨煤機(jī)選擇0.578；R90為煤粉細(xì)度，化驗(yàn)室提供數(shù)據(jù)（20～25）。根據(jù)磨煤機(jī)參數(shù)計(jì)算得出磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量為48089～51788m3/h。

3 中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的節(jié)能降耗綜合治理措施[3]

3.1 有效控制磨煤機(jī)內(nèi)鋼球裝載量

磨煤機(jī)工作轉(zhuǎn)速一定的條件下，鋼球裝載量與襯板磨損程度、煤種、鋼球直徑等有關(guān)。由于磨煤過(guò)程中能量主要消耗于筒體轉(zhuǎn)動(dòng)和鋼球提升上，在磨煤機(jī)出力足夠的條件下，適當(dāng)降低鋼球裝載量以降低磨煤機(jī)電流，可以有效提高磨煤機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。另外，磨煤機(jī)的額定電流并非最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行電流，公式（3）計(jì)算得出理論最佳鋼球裝載量范圍是36～46T，但實(shí)驗(yàn)得出最佳鋼球裝載量為30T。在煤種不變的情況下，球磨機(jī)的出力還與鋼球直徑有關(guān)，要求有一定的球徑以及不同球徑的球保持一定比例關(guān)系，在檢修期間均會(huì)將直徑小于15mm的鋼球篩選出去，磨煤機(jī)鋼球直徑比為 60∶50∶40∶30=15∶40∶30∶15，并且一個(gè)大修周期整體更換一次磨煤機(jī)襯板。

3.2 排粉機(jī)葉輪切割節(jié)能改造

排粉機(jī)選型與調(diào)節(jié)系統(tǒng)不匹配，風(fēng)壓和風(fēng)量裕量過(guò)大，出現(xiàn)大馬拉小車的情況，在低負(fù)荷運(yùn)行期間，尤為明顯。排粉機(jī)節(jié)能改造一般選用投資小見(jiàn)效快的葉輪切割，通過(guò)公式（2）計(jì)算得出排粉機(jī)葉輪最大切割量為170mm，考慮到排粉機(jī)僅進(jìn)行葉輪切割，而蝸殼等其他條件不變，可能會(huì)帶來(lái)設(shè)備振動(dòng)等不確定因素，所以，第一次僅嘗試對(duì)#1B排粉機(jī)進(jìn)行100mm保守切割，實(shí)驗(yàn)表明#1B排粉機(jī)在一個(gè)檢修周期內(nèi)各參數(shù)運(yùn)行正常，隨后對(duì)#1A排粉機(jī)進(jìn)行120mm切割，機(jī)組啟動(dòng)后，2臺(tái)排粉機(jī)均運(yùn)行穩(wěn)定，6KV排粉機(jī)電流總計(jì)下降達(dá)5.2A（見(jiàn)表1），達(dá)到安全運(yùn)行節(jié)能降耗的目的。在#1爐2臺(tái)排粉機(jī)葉輪切割節(jié)能改造成功的基礎(chǔ)上，分別對(duì)#2、#3爐2臺(tái)排粉機(jī)進(jìn)行120mm切割，均達(dá)到節(jié)能降耗預(yù)期。

3.3 減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)

漏風(fēng)直接影響制粉系統(tǒng)的運(yùn)行工況，降低系統(tǒng)的出力。在運(yùn)行中，應(yīng)重點(diǎn)檢查給煤機(jī)的捅煤孔、磨煤機(jī)鋼球加入孔蓋、木塊分離器檢查門及粗、細(xì)粉分離器等是否嚴(yán)重漏風(fēng)，防止漏風(fēng)導(dǎo)致干燥出力下降、磨煤機(jī)出力下降、降低分離效率、增大三次風(fēng)量、爐膛溫度降低和鍋爐效率降低。

表1 排粉機(jī)葉輪切割前后各參數(shù)對(duì)比

3.4 優(yōu)化磨煤機(jī)運(yùn)行方式

由于磨煤機(jī)設(shè)備本身及系統(tǒng)其他設(shè)備的影響，在實(shí)際運(yùn)行中，各套制粉系統(tǒng)的出力并不相同。因此，應(yīng)合理使用分配輸粉機(jī)，減少磨煤機(jī)的啟、停次數(shù)，調(diào)整分離器擋板角度，并調(diào)整分離器的循環(huán)倍率，以優(yōu)化制粉系統(tǒng)和降低制粉單耗。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述對(duì)中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的原理，節(jié)能降耗綜合治理影響因素的分析，有針對(duì)性地采取相關(guān)節(jié)能降耗措施，不斷嘗試提高中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)工作效率，使中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)每年節(jié)約電能約125萬(wàn)kW·h，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。