蘇 陽， 叢星亮， 陳 劍， 余永生， 謝 紅， 徐鵬程， 李 武

(1. 國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，合肥 230601;2. 安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司，合肥 230601)

由于磨煤機結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷，以及目前電廠實際燃用煤種大多偏離設(shè)計煤種，國內(nèi)實際投運的中速磨煤機普遍存在出力不足、石子煤排放異常等問題[1-2]。目前，受新能源機組裝機容量大幅增加、火電機組裝機容量過剩等影響，燃煤機組發(fā)電時間不斷降低，煤價卻持續(xù)升高，火電廠面臨著嚴(yán)峻的節(jié)能降耗形勢，促使電廠深度挖掘設(shè)備節(jié)能潛力，降低發(fā)電成本，達到降本增效的目的[3-4]。磨煤機的改造和優(yōu)化已經(jīng)成為許多電廠關(guān)注的一個重要方面，如對鋼球磨煤機加裝節(jié)能鋼球[5]、加裝動態(tài)分離器[6]、改造風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)等[7]。

針對某電廠一臺ZGM型中速磨煤機的動靜環(huán)提效改造前后開展性能試驗，對比磨煤機運行參數(shù)、磨煤單耗情況。針對改造前后試驗工況下煤粉細度(R90)不一致、試驗煤質(zhì)存在差異的情況，提出了基于R90和哈氏可磨指數(shù)(HGI)綜合修正的方法，利用同一標(biāo)準(zhǔn)分析改造效果，可為工程上此類改造評估提供參考。

1 制粉系統(tǒng)概況及存在的問題

該電廠2號機組為660 MW超超臨界變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π形鍋爐，墻式布置切圓燃燒。燃煤種類為煙煤，設(shè)計煤種和校核煤種分析見表1。制粉系統(tǒng)為中速正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配套ZGM113K-Ⅱ型中速立式磨煤機，煤粉分離器型式為旋轉(zhuǎn)分離器，磨煤機加載方式為液壓變加載，磨煤機主要性能參數(shù)見表2。

表1 設(shè)計煤種和校核煤種的燃煤特性

表2 磨煤機主要性能參數(shù)

配有A～F共6臺磨煤機，設(shè)計最大出力時5臺運行1臺備用。磨煤機噴嘴為開式形式，目前葉片與外壁(即靜環(huán)部分)間動靜間隙約為10 mm，在靜環(huán)出口及磨輥油位觀察孔處存在輕微磨損及劃痕。因煤質(zhì)變化及磨煤機出力下降等原因，機組6臺磨煤機除C磨煤機制粉出力能達到60 t/h以上，其余5臺磨煤機出力基本在51～54 t/h，現(xiàn)有方式很難滿足機組高負荷運行，且有一定量的石子煤排放。對該電廠B磨煤機的動靜環(huán)進行提效改造，主要更換了新型動環(huán)、靜環(huán)及緊固件，新型動靜環(huán)優(yōu)化了磨煤機的噴嘴環(huán)線型及結(jié)構(gòu)，改善了磨煤機內(nèi)部的空氣動力場。

2 試驗方法及測量項目

試驗依據(jù)DL/T 467—2019《電站磨煤機及制粉系統(tǒng)性能試驗》進行，以改造的B磨煤機為研究對象，改造前后分別開展磨煤單耗試驗與最大出力試驗。

磨煤單耗試驗時，B磨煤機風(fēng)煤比按照設(shè)計值進行設(shè)定，B磨煤機給煤量切手動，調(diào)整到常用出力(50 t/h)，其他磨煤機處于自動狀態(tài)，控制磨煤機出口溫度為90 ℃左右。B磨煤機保持試驗出力穩(wěn)定2 h，記錄相關(guān)試驗參數(shù)，完成原煤、煤粉、石子煤取樣。

磨煤機電耗通過高壓配電間表盤上電度表進行計量，在試驗開始和結(jié)束時分別記錄電度表數(shù)值。磨煤機出力根據(jù)對應(yīng)的給煤機出力計量，給煤機的出力計量裝置已在試驗前進行過標(biāo)定。靜壓測量為磨煤機進、出口靜壓力，用于監(jiān)測磨煤機壓差。原煤取樣在試驗期間從給煤機上每30 min取樣一次，每次取樣 5 kg，取樣結(jié)束后，全部樣品混合均勻。煤粉取樣測點布置在磨煤機出口每根一次風(fēng)管上，試驗期間用平頭式煤粉等速取樣裝置按對數(shù)-線性法原則進行逐點等時取樣，每根一次風(fēng)管內(nèi)各取樣點的取樣時間為20 s，總的煤粉取樣質(zhì)量不少于100 g。

磨煤單耗試驗結(jié)束后，開始最大出力試驗，繼續(xù)逐漸增加B磨煤機出力。磨煤機的最大出力應(yīng)滿足磨煤機壓差和石子煤量的要求。磨煤機壓差超過設(shè)計值，磨煤機屬于非設(shè)計運行工況；石子煤量大于額定出力時石子煤量的0.05%，或石子煤發(fā)熱量超過6.27 MJ/kg時，磨煤機屬于非正常運行工況。磨煤機調(diào)整至最大出力后，保持試驗出力穩(wěn)定運行1 h，記錄相關(guān)試驗參數(shù)，完成原煤、煤粉、石子煤取樣。

3 磨煤機改造前后性能對比

表3是試驗工況下，試驗?zāi)ッ簷C各粉管中煤粉細度分析數(shù)據(jù)，表4為試驗?zāi)ッ簷C原煤及石子煤的燃燒特性分析數(shù)據(jù)。

表3 試驗工況煤粉細度分析表

表4 試驗煤質(zhì)及石子煤的燃燒特性

表4(續(xù))

中速磨煤機磨煤單耗和煤粉細度的關(guān)系如下：

E=k(R90)-x

(1)

式中：E為磨煤單耗，kW·h/t;k為系數(shù)；x為系數(shù)，對于MPS型中速磨煤機，x=0.29。

(2)

kgr=0.014 9kHGI+0.32

(3)

式中：kgr為煤的可磨性系數(shù)；Es為磨制標(biāo)準(zhǔn)煤樣消耗的能量，kW·h/t；kHGI為哈氏可磨性指數(shù)[8]。 由表3、表4可知改造前后采用的煤質(zhì)接近。考慮改造前后試驗工況煤粉細度不一樣、試驗煤質(zhì)存在差異，將煤粉細度R90修正至20%(設(shè)計值)、HGI修正至61(設(shè)計煤種)，從而得到綜合修正磨煤單耗。相關(guān)運行參數(shù)、試驗數(shù)據(jù)及計算數(shù)據(jù)見表5。

表5 試驗數(shù)據(jù)記錄及計算表

由表5可知：改造前后分離器頻率、加載油壓及進出口風(fēng)溫接近，但改造后磨煤機電流明顯降低。在磨煤機常用出力為50 t/h左右時，改造后磨煤單耗由10.28 kW·h/t降至7.81 kW·h/t，降低了2.47 kW·h/t；經(jīng)煤粉細度R90和HGI綜合修正，改造前后綜合修正磨煤單耗分別為11.96 kW·h/t、9.72 kW·h/t，降低了2.24 kW·h/t，降幅達18.8%。改造后，磨煤機的最大出力由52.9 t/h增至60.0 t/h，相對提升了約13.4%，且改造后最大出力工況下沒有石子煤排放。這可能是因為對磨煤機動靜環(huán)進行改造，優(yōu)化了噴嘴環(huán)線型及結(jié)構(gòu)，改善了磨煤機內(nèi)部的空氣動力場，一次風(fēng)分配更合理，有效提高了煤粉分離器的效率，

提高磨煤機的出力。

4 結(jié)語

磨煤機實施動靜環(huán)提效改造后，磨煤機電流明顯降低，在磨煤機常用出力50.0 t/h下，磨煤單耗由10.28 kW·h/t降低至7.81 kW·h/t，經(jīng)煤粉細度R90和HGI綜合修正對比，綜合修正磨煤單耗由11.96 kW·h/t降低至9.72 kW·h/t，降低了18.8%。磨煤機最大出力由52.9 t/h增加至60.0 t/h，提升了13.4%，且石子煤排放量為零。動靜環(huán)提效改造，有助于降低磨煤單耗，提高最大出力，提高制粉系統(tǒng)穩(wěn)定運行水平，進而提高機組安全性、經(jīng)濟性，值得廣泛推廣應(yīng)用。