HP型中速磨制粉系統(tǒng)運(yùn)行特性試驗(yàn)研究

荀兆樂，秦鵬，肖杰

（1.揚(yáng)州發(fā)電有限公司，江蘇揚(yáng)州225002；2.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京211102）

近年來我國火電裝機(jī)容量逐年增加，電煤供應(yīng)緊張，電煤質(zhì)量得不到保證，電廠不得不進(jìn)行雜煤的摻配燃燒，容易導(dǎo)致飛灰含碳量增加，另外由于煤的來源復(fù)雜，煤質(zhì)變化大，若控制不當(dāng)容易導(dǎo)致制粉電耗增加，遇到難磨制煤種甚至?xí)霈F(xiàn)堵磨的情況，嚴(yán)重影響到火電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。利用HP863型磨煤機(jī)進(jìn)行磨制雜煤時的制粉系統(tǒng)特性試驗(yàn)，得到了一定的試驗(yàn)結(jié)論，對電廠節(jié)能降耗及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

1 設(shè)備概況

1.1 研究對象

該鍋爐為四角切圓燃燒、固態(tài)排渣，鍋爐型號為HG-1018/18.6-PM19，亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。制粉系統(tǒng)采用5臺HP863中速磨煤機(jī)配正壓直吹制粉系統(tǒng)，設(shè)計(jì)煤種為貧煤。磨煤機(jī)參數(shù)見表1。

表1 HP863磨煤機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 煤質(zhì)特性

鍋爐設(shè)計(jì)煤種及所磨制雜煤煤質(zhì)特性見表2。

可以發(fā)現(xiàn)所燃用煤種均偏離設(shè)計(jì)值較大、摻配煤灰分較大、揮發(fā)分較低、水分較小、煤質(zhì)波動大，但其可磨性基本得到了保證。

2 測量裝置及方法

試驗(yàn)時從煤粉分配器出口一次風(fēng)粉管道上抽取煤粉樣品，經(jīng)縮分混勻后進(jìn)行煤粉細(xì)度R90，均勻性指數(shù)及水分化驗(yàn)。取樣采用德國進(jìn)口AKOMA自動平衡取樣裝置，實(shí)現(xiàn)全截面網(wǎng)格法等速自動樣[1，2]。系統(tǒng)見圖1。

表2 設(shè)計(jì)煤種及所磨制煤種特性

圖1 AKOMA等速取樣裝置系統(tǒng)

其余主要參數(shù)如磨煤機(jī)進(jìn)口風(fēng)壓、出口風(fēng)壓、磨碗差壓、磨煤機(jī)電流以及風(fēng)機(jī)電流等由電廠控制系統(tǒng)記錄。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

煤粉細(xì)度表征的是煤粉的粗細(xì)程度，煤粉越細(xì)，著火燃燒越迅速，鍋爐不完全燃燒損失越小，但制粉電耗越多，金屬磨損量也越大，因此存在一個最佳的經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度R90zj，可采用下式計(jì)算[3]：

式中：n為煤粉的均勻性指數(shù)；Vdaf為煤的干燥無灰基揮發(fā)分含量，%。

考慮到所磨制煤種屬于貧瘦煤，揮發(fā)分較低，灰分較大，煤粉較難著火，煤粉細(xì)度粗不利于煤粉燃燼，因此將煤粉細(xì)度調(diào)整目標(biāo)設(shè)定為R90≤14%。

3.1 變煤粉分離器折向擋板特性試驗(yàn)

煤粉分離器通過改變折向擋板刻度，利用重力及離心力達(dá)到將粗粉分離的目的。試驗(yàn)時保持磨進(jìn)口一次風(fēng)量分散控制系統(tǒng)（DCS）顯示為67 t/h，磨出力31 t/h，磨出口風(fēng)溫92℃附近穩(wěn)定。分別調(diào)整分離器折向擋板刻度指示為50%、55%、60%及65%進(jìn)行試驗(yàn)。

如圖2所示，HP863磨煤機(jī)在磨制摻配雜煤時，煤粉細(xì)度隨折向擋板刻度指示值的增加而變小。通過試驗(yàn)可知折向擋板刻度指示為50%～65%為有效調(diào)節(jié)區(qū)間。在此范圍內(nèi)，煤粉細(xì)度R90由14.35%減小到11.72%。隨折向擋板刻度增加，煤粉均勻性指數(shù)n呈現(xiàn)降低的趨勢，R200變化幅度較小，這主要由于自磨內(nèi)至分離器回粉口的短路氣流增加所致[4]。總體上煤粉均勻性指數(shù)遠(yuǎn)在1.1以上，煤粉顆粒細(xì)度均勻性較好。

圖2 折向擋板刻度與煤粉細(xì)度的關(guān)系

HP磨煤機(jī)變折向擋板刻度試驗(yàn)時的磨碗差壓與磨出口風(fēng)壓關(guān)系見圖3?？梢园l(fā)現(xiàn)在折向擋板刻度變化范圍內(nèi)，磨出口風(fēng)壓變化較小，磨碗差壓隨著折向擋板刻度的增加而增大。擋板刻度由50%調(diào)整到65%后，磨碗差壓由1.8 kPa增加到2.3 kPa，說明隨著折向擋板刻度的增加，回粉量增大，磨煤機(jī)阻力增加較大。

磨電流及磨煤電耗隨著折向擋板刻度的變化趨勢見圖4。

由圖4可以發(fā)現(xiàn)，隨著折向擋板刻度的增加，磨電流及磨煤電耗均呈現(xiàn)增長的趨勢。擋板由50%增加到65%，磨電流由32.0 A增加到34.3 A，磨煤電耗由7.01kW·h/t-1增加到7.45kW·h/t-1。

圖3 擋板刻度與磨碗差壓及磨出口風(fēng)壓關(guān)系

圖4 折向擋板刻度與磨電流、磨煤電耗的關(guān)系

3.2 磨煤機(jī)變通風(fēng)量特性試驗(yàn)

由于所磨制煤種水分較小，干燥出力較易滿足，因此磨煤機(jī)通風(fēng)量主要從氣流對煤粉的攜帶能力上影響磨煤機(jī)的運(yùn)行性能。試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)通風(fēng)量分別設(shè)定為60 t/h，66 t/h及71 t/h，控制出口風(fēng)溫95℃左右。分離器擋板放置于60%，磨出力為31 t/h。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 磨煤機(jī)通風(fēng)量與煤粉細(xì)度的關(guān)系

隨通風(fēng)量增加，風(fēng)環(huán)噴口射流流速增加，對煤粉的攜帶能力增強(qiáng)，煤粉細(xì)度變粗。通風(fēng)量由60 t/h增加到71 t/h，煤粉細(xì)度R90由11.87%增加到12.42%，在試驗(yàn)范圍內(nèi)風(fēng)量變化對煤粉細(xì)度的影響較小。考慮到所磨制原煤灰分較大，揮發(fā)分較小，稍低的一次風(fēng)量有利于煤粉燃燼，運(yùn)行期間，在滿足通風(fēng)需要的情況下，一次風(fēng)量不宜過大。

如圖6所示，磨出口風(fēng)壓隨著磨煤機(jī)通風(fēng)量的增加而增加，磨電流則出現(xiàn)減小的趨勢，磨碗差壓基本變化不大，這說明由風(fēng)量增加帶來的流動阻力增加值與磨碗煤層厚度減薄帶來的流動阻力下降值基本相當(dāng)。

圖6 通風(fēng)量與電流、差壓及磨出口風(fēng)壓的關(guān)系

3.3 磨煤機(jī)變出力特性試驗(yàn)

在滿足鍋爐燃燒的情況下適當(dāng)增加煤粉細(xì)度有利于磨煤機(jī)出力的增加，同時可以降低制粉單耗，因此有必要通過制粉試驗(yàn)了解HP863磨煤機(jī)在安全的前提下的最大出力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

將折向擋板刻度放置于60%，控制磨煤機(jī)出口風(fēng)溫92℃左右。逐漸增加給煤量直至磨煤機(jī)最大出力運(yùn)行，通風(fēng)量控制投自動。煤粉細(xì)度隨磨出力的變化如圖7所示。

圖7 磨出力與煤粉細(xì)度的關(guān)系

試驗(yàn)表明，隨著磨煤機(jī)出力的增加，煤粉細(xì)度增加較快，磨出力由31 t/h增加到40 t/h后煤粉細(xì)度R90由12.05%增加到17.41%。

磨電流、磨煤電耗及磨碗差壓隨磨出力的變化如圖7及圖8所示，隨著給煤量增加，磨碗煤層厚度增加，磨電流及磨碗差壓均出現(xiàn)了大幅度的增大（電流增加了1.7 A，磨碗差壓增加了1 kPa）。磨煤電耗隨著磨出力的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，磨出力由31 t/h增加到40 t/h，磨煤電耗由7.45kW·h/t下降到7.01kW·h/t，降幅達(dá)6%。

圖8 磨出力與磨出口風(fēng)壓及磨煤電耗的關(guān)系

由試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在磨出力為40 t/h時，磨碗差壓較大，達(dá)到2.7 kPa，其余各運(yùn)行參數(shù)正常，其磨制的煤粉細(xì)度較粗為17.41%，由于所磨制煤種屬于貧瘦煤，該細(xì)度會導(dǎo)致燃燒不完全的現(xiàn)象，這將抵消磨煤電耗下降帶來的經(jīng)濟(jì)性，因此在平時運(yùn)行期間建議實(shí)際磨出力應(yīng)當(dāng)按照35 t/h考慮。

4 試驗(yàn)結(jié)論

（1）在分離器折向擋板刻度50%～65%的有效調(diào)節(jié)區(qū)間內(nèi)，煤粉細(xì)度R90隨刻度的增加而下降。

（2）磨碗差壓、磨電流及磨煤電耗均隨著分離器折向擋板刻度的增加而上升。

（3）隨通風(fēng)量的增加，煤粉細(xì)度R90呈現(xiàn)增加的趨勢，磨電流呈現(xiàn)降低的趨勢。

（4）隨著磨煤機(jī)出力的增加，煤粉細(xì)度R90及磨碗差壓均增加較快。

（5）隨著磨煤機(jī)出力的增加，磨電流快速增加，磨煤電耗則大幅降低。

[1] Vgr Technical Association of Large Power Plant Operators.Coal Dust Measurements by Means of the Zero-pressure PendulumProbe[M].Essen：VGB-Kraftwerkstechnik GmhH，2000.

[2] 肖杰，劉躍珍.直吹式制粉系統(tǒng)煤粉取樣方法探討[J].熱力發(fā)電，2008，37（7）：30-34.

[3] 岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[4] 黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2003.