謝明杰

（華陽電業(yè)有限公司，福建 廈門 361000）

目前，國際、國內(nèi)煤炭市場價格不斷飆升且居高不下，為降低生產(chǎn)運(yùn)營成本，后石電廠燃用低熱值、高灰分煤的比例逐年上升。燃用低熱值煤時須加大給煤量，造成全投磨煤機(jī)、灰渣系統(tǒng)和飛灰傳送系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，設(shè)備一旦故障就須限載[1]。因此，后石電廠經(jīng)研討和優(yōu)化調(diào)整，將CP1～CP4單臺磨煤機(jī)從常態(tài)出力58t/h提升至最大出力69t/h，將CP5～CP7單臺磨煤機(jī)出力從常態(tài)出力48t/h提升至最大出力58t/h。改進(jìn)后，燃用18.42～19.25kJ/kg的低熱值煤時磨煤機(jī)不需要全投，保留1臺備用。如果磨煤機(jī)全投不考慮備用，當(dāng)燃煤熱值＞16.74kJ/kg時，機(jī)組可帶滿負(fù)荷，并增設(shè)燃料不足、快速降載邏輯以穩(wěn)定工況。在CP5～CP6的DCC原有外殼體下，將原液壓馬達(dá)驅(qū)動改為雙變頻電機(jī)驅(qū)動，并重新設(shè)計傳動輪系，更換驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、張緊輪、鏈條和刮板等，優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)，提升DCC出力。對CP1～CP7飛灰傳送系統(tǒng)進(jìn)行靜電除塵器電源交叉改進(jìn)和優(yōu)化電場二次電流設(shè)定值，擬將第一、二級輸灰管路由8根管增至16根管，并提升配套壓縮空氣系統(tǒng)和灰?guī)熵?fù)壓系統(tǒng)出力，優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)，配合2023年定檢，擬先于CP3試點(diǎn)，后續(xù)視效果再進(jìn)行推廣[2]。

1 現(xiàn)狀說明

后石電廠燃用低熱值、高灰分煤的比例逐年增加，2022年入爐煤平均熱值約18.78kJ/kg，比原設(shè)計熱值23.86kJ/kg低21.3%以上，其中＜18.84kJ/kg的低熱值煤約428萬t，約占全年燃煤47.8%，見表1。

燃用低熱值煤時須加大給煤量，磨煤機(jī)出力系數(shù)降至0.8左右，負(fù)荷500MW以上就必須全投，導(dǎo)致研磨困難，煤粉顆粒較粗。由于沒有備用磨煤機(jī)，申請“磨煤機(jī)定保”常常不獲批準(zhǔn)，從而使磨煤機(jī)無法正常按期定保，造成惡性循環(huán)，任一臺磨煤機(jī)故障就必須限載[3]，因此提升單臺磨出力尤其迫切。

燃用低熱值、高灰分煤時灰渣量變大，DCC出力超出原設(shè)計值，發(fā)生故障時容易過載，無法正常出渣且容易大塊結(jié)焦，一旦掉渣就可能導(dǎo)致DCC故障，CP5/CP6的DCC出力沒有得到提升，異常狀況尤為突出，異常統(tǒng)計見表2。

表2 CP5～CP6機(jī)組DCC異常統(tǒng)計表

燃用低熱值、高灰分煤時，煤粉細(xì)度不足會導(dǎo)致飛灰顆粒粗、灰量多，EP一、二電場傳送頻率增加，使飛灰傳送管道磨損加劇，常造成堵管、破洞，導(dǎo)致灰無法正常傳送。同時對高負(fù)荷的處理時間不足，往往以加抱箍、打耐磨膠等方式臨時處理，造成短時間內(nèi)可能再次出現(xiàn)異常。如此循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致迎峰度夏期間經(jīng)常出現(xiàn)多個灰斗料位增高。為了防止灰斗脫落甚至電場坍塌，影響電除塵的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要采取人工放灰的方式，進(jìn)而出現(xiàn)飛灰揚(yáng)塵污染環(huán)境、灰袋無法自然分解且處理困難的情況，同時售灰收入也有所減少。

2 改進(jìn)重點(diǎn)

低熱值煤的主要特點(diǎn)是含碳量低、水分高且灰分高，機(jī)組在同樣負(fù)荷下需要加大給煤量，并且研磨困難，煤粉顆粒較粗，燃燒產(chǎn)生的灰渣量和飛灰量加大、顆粒也較粗。該文針對低熱值煤特點(diǎn)制定改進(jìn)技術(shù)對策，如圖1所示。

圖1 根據(jù)低熱值煤種特點(diǎn)制定的技術(shù)對策

2.1 制粉系統(tǒng)改進(jìn)

后石電廠的鍋爐設(shè)計為CP1～CP4機(jī)組磨煤機(jī)4運(yùn)1備可帶滿負(fù)荷，CP5～CP6磨煤機(jī)5運(yùn)1備可帶滿負(fù)荷，而在燃用低熱值煤后，變成全投磨煤機(jī)才能帶滿負(fù)荷。經(jīng)研究決定，在提升單臺磨煤機(jī)出力的同時保證煤粉細(xì)度，即可滿足設(shè)計要求。但單臺磨出力增大，一旦出現(xiàn)故障，影響較大，因此通過增設(shè)邏輯來迅速降負(fù)荷，以穩(wěn)定工況。

2.1.1 提升單臺磨煤機(jī)出力

2.1.1.1 優(yōu)化磨煤機(jī)控制參數(shù)

通過調(diào)研其他電廠，并結(jié)合設(shè)備設(shè)計參數(shù)和試驗數(shù)據(jù)，該文通過調(diào)整磨煤機(jī)入口溫度來增加干燥出力，并調(diào)整磨煤機(jī)入口風(fēng)量來增加通風(fēng)出力。改進(jìn)后，CP1～CP4單臺磨煤機(jī)從常態(tài)出力58t/h提升至最大出力69t/h，燃煤熱值＞19.25kJ/kg時，磨煤機(jī)4運(yùn)1備可帶滿負(fù)荷。CP5～CP7單臺磨煤機(jī)從常態(tài)出力48t/h提升至最大出力58t/h，燃煤熱值＞18.42kJ/kg時，磨煤機(jī)5運(yùn)1備可帶滿負(fù)荷。并根據(jù)磨煤機(jī)最大出力測試結(jié)果修訂操作規(guī)程（SOP）、報警值和記錄表。如果磨煤機(jī)全投不考慮備用，燃煤熱值＞16.74kJ/kg時，機(jī)組可帶滿負(fù)荷。

2.1.1.2 優(yōu)化旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速

良好的煤粉細(xì)度可有效保證燃燒完全，降低灰渣和飛灰中可燃物的含量。通常煤粉細(xì)度會隨磨煤機(jī)出力的提升而下降，特別是在磨煤機(jī)出力提升的階段，煤粉細(xì)度R75從31.6%升至37.6%，R200由0.8%大幅升至6.8%。確保磨煤機(jī)電流和差壓等參數(shù)在設(shè)計范圍內(nèi)，優(yōu)化旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速，經(jīng)實際測量，煤粉細(xì)度R75和R200分別降至28%和1.2%。具體修訂參數(shù)見表3。

表3 旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速修訂

2.1.2 新增“RUN DOWN”邏輯

燃用低熱值煤高負(fù)荷運(yùn)行過程中，每臺磨煤機(jī)出力均接近上限，當(dāng)任一臺磨煤機(jī)故障跳閘時，其余磨煤機(jī)無備用調(diào)節(jié)空間，鍋爐水燃比不匹配，如果降載不及時或降載速率較慢，可能會因主蒸汽溫度低而造成鍋爐主燃料跳閘（MFT）。經(jīng)過探討，該文通過所有運(yùn)行磨煤機(jī)最大出力演算出最高負(fù)荷，并與鍋爐輸入指令進(jìn)行對比，當(dāng)偏差超過設(shè)定值時“RUN DOWN”動作，自動快速降負(fù)荷。目前CP1～CP4新增跳磨“RUN DOWN”邏輯，CP5～CP7新增“總?cè)剂狭坎荒苤萎?dāng)前負(fù)荷” RUN DOWN觸發(fā)條件。當(dāng)“RUN DOWN”動作時，報警提示“降載動作或燃料不足”，控制模式自動切換至BI（鍋爐輸入控制），負(fù)荷自動降載至“可滿足上限”。

2.2 灰渣系統(tǒng)DCC改進(jìn)

CP1～CP6灰渣系統(tǒng)DCC原設(shè)計出力為3t/h～10t/h，其中CP1～CP4三菱鍋爐為雙爐膛結(jié)構(gòu)，灰渣量較多，已于2014年提升出力至10t/h～30t/h后，效果明顯。CP5～CP6的CE鍋爐為單爐膛結(jié)構(gòu)，灰渣量相對較少，當(dāng)時并未改進(jìn)。在運(yùn)行方面，優(yōu)化鍋爐吹灰順序，特別是針對前屏過熱器LS-02A/B吹灰時容易掉大渣，將一對同時吹灰改為單根吹灰，并通過攝像頭實時監(jiān)視DCC渣量情況，及時停止吹灰，以匹配DCC出力。但現(xiàn)出力已不能滿足燃用低熱值煤的需求，異常情況見表2。因此擬在CP5～CP6的DCC原有外殼體下，將原液壓馬達(dá)驅(qū)動改進(jìn)為雙變頻電機(jī)驅(qū)動，重新設(shè)計傳動輪系，更換驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、張緊輪、鏈條和刮板等，優(yōu)化PLC控制系統(tǒng)，提升DCC出力。CP7的DCC原設(shè)計出力10t/h～30t/h可滿足需求，無須改進(jìn)。

2.3 飛灰傳送系統(tǒng)改進(jìn)

后石電廠電除塵器采用單室五電場形式，逐級分4列布置共20個電場，配置20臺可控硅整流變以提供高壓電場電源。電場內(nèi)部分布G型陽極板與螺旋線圈型陰極絲，每個電場分別配置2個集灰斗與飛灰傳送器，共40個灰斗與飛灰傳送器。配置2臺除塵空壓機(jī)與干燥器，以提供壓縮空氣，為輸灰系統(tǒng)提供氣源。

首先，原設(shè)計4臺ACB開關(guān)各帶一列電場，其中一臺ACB開關(guān)故障跳閘，就會造成一列電場全部跳閘，相應(yīng)跳閘電場對應(yīng)灰斗灰粒變粗，導(dǎo)致灰無法正常傳送，也易造成煙囪粉塵濃度超標(biāo)。經(jīng)過電除塵電源交叉改進(jìn)后（如圖2所示），當(dāng)一臺ACB開關(guān)跳閘時，不會出現(xiàn)一整列電場跳閘，而是不同列個別電場跳閘，最多失電2個電場，仍有3個電場正常運(yùn)行，問題得以改進(jìn)。

圖2 電除塵電源交叉改進(jìn)

其次，電除塵飛灰產(chǎn)生量估算如下：總煤量×飛灰含量（百分比）×0.85（0.15底渣）×0.8（一電場收集80%飛灰。同理，二電場收集剩下的80%，以此類推）。當(dāng)飛灰含量大于20%時，高負(fù)荷產(chǎn)生的飛灰量大于傳送量（一電場設(shè)計飛灰傳送量46t/h），灰斗料位就會繼續(xù)上升?？紤]高料位多發(fā)生在電除塵一、二電場對應(yīng)的灰斗，因此重新優(yōu)化電場的二次電流與充電比參數(shù)，降低前2個電場出力，增大后面3個電場出力。但經(jīng)實際驗證發(fā)現(xiàn)，該方案效果有限，燃用低熱值煤種時，容易出現(xiàn)煙囪粉塵濃度超標(biāo)，并且后面3個電場對應(yīng)的灰傳送量超過設(shè)計值，高料位灰斗數(shù)量也會增加。

最后，參考麥寮電廠，擬將靜電除塵器（EP）傳送負(fù)荷最大的第一、二電場，由原來的2個傳送器共享一根輸灰管道改進(jìn)為獨(dú)立傳送，即將原8根輸灰管道增至16根，并提升配套的壓縮空氣系統(tǒng)和灰?guī)熵?fù)壓系統(tǒng)出力，優(yōu)化改進(jìn)PLC控制系統(tǒng)，傳送負(fù)荷較輕的第三、四、五電場輸灰管道保持不變。

2.4 設(shè)備保養(yǎng)和改進(jìn)

在燃用低熱值、高灰分煤后，磨煤機(jī)故障率增加，如磨輥和磨盤磨損嚴(yán)重造成磨本體差壓升高。為防止出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，需要降低單臺磨出力。沖刷會使煤粉管漏粉頻發(fā)，磨煤機(jī)襯板脫落，造成磨煤機(jī)內(nèi)部故障。鍋爐受熱面受沖刷影響而增大（高灰分），發(fā)生爆管概率也隨之增大。保養(yǎng)和改進(jìn)方法如下：1）更換磨輥、磨盤焊材。磨輥、磨盤磨損后通常采用堆焊的方式進(jìn)行修復(fù)，升級磨輥、磨盤堆焊材料材質(zhì)，提升其耐磨性能。2）磨煤機(jī)襯板螺栓頭部原為外凸式，容易受到磨損，無法牢固固定襯板，改為沉孔式可避免磨損[4]。3）檢查旋轉(zhuǎn)分離器葉片。結(jié)合定檢檢查，及時更換磨損嚴(yán)重的葉片，有效保持合格的煤粉細(xì)度，盡量避免產(chǎn)生較粗的飛灰顆粒。4）充分利用定檢、調(diào)停機(jī)會檢查鍋爐受熱面是否存在出列或變形的管排，如果有應(yīng)及時恢復(fù)，對無法及時恢復(fù)增加防磨瓦并采取防偏轉(zhuǎn)措施進(jìn)行防護(hù)[5]。對重點(diǎn)部位和發(fā)生過異常的部位逢停必檢，縮短保養(yǎng)周期，并適當(dāng)提前更換磨損嚴(yán)重的爐管。

3 完成情況

截至2022年11月30日，全廠38臺磨煤機(jī)均已完成最大出力測試和調(diào)整，CP1～CP4磨煤機(jī)最大出力為69t/h、CP5～CP7磨煤機(jī)最大出力為58t/h，可連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行。新增“RUN DOWN”快速降載邏輯，CP1～CP7邏輯已載入，機(jī)組啟動后測試正常。CP5/CP6的DCC已于2022年7月11日訂購，待結(jié)合2023年定檢實施。改進(jìn)了飛灰傳送系統(tǒng)，配合2023年定檢擬先擇CP3試點(diǎn)，后續(xù)視經(jīng)營狀況和改進(jìn)效果，再擇1～2部機(jī)實施改進(jìn)，逐步滿足燃用低熱值煤的需求。

4 改進(jìn)效果

節(jié)約煤炭采購成本：以每年可多燃用100萬t低熱值煤、采購低熱值煤以40元/t有利價差保守估算，年節(jié)約煤炭采購成本人民幣4000萬元，折單部機(jī)組效益約571.4萬元。

減少限載：經(jīng)統(tǒng)計，2022年煤質(zhì)因素限載次數(shù)比2021年同比下降約75%，限載負(fù)荷由500MW～520MW提升至550MW～570MW。

減少跳機(jī)：新增“總?cè)剂狭坎荒苤萎?dāng)前負(fù)荷” RUN DOWN快速降載邏輯，提高機(jī)組自動控制水平，降低了磨煤機(jī)跳閘后水燃比嚴(yán)重失配導(dǎo)致跳機(jī)的可能性[6]。

5 結(jié)語

通過上述改進(jìn)措施，后石電廠成功提升了機(jī)組燃用低熱值煤能力，降低了煤炭采購成本，同時減少了機(jī)組限載和被迫停機(jī)的情況，確保了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。在今后的生產(chǎn)經(jīng)營中，后石電廠將繼續(xù)優(yōu)化技術(shù)策略和工作方法，使機(jī)組運(yùn)行更高效、穩(wěn)定、可靠而安全。