磨煤機旁路風改造

王 震，邸若冰

（陽城國際發電有限責任公司，山西 陽城 048102）

陽城國際發電有限公司6×350MW機組采用雙進雙出球磨機，一次風機正壓直吹式制粉系統。D-10-D型雙進雙出鋼球磨煤機是由美國福斯特-惠勒公司制造的，適用于哈氏可磨系數為55的無煙煤。由于實際使用哈氏可磨系數為38或48的無煙煤，造成磨煤機出力不足，鍋爐帶滿負荷時燃燒不穩定，經常需要投油穩燃。針對以上問題在2007年進行了磨煤機襯瓦和磨煤機分離器改造。改造前各臺鍋爐風煤比一般在1.3～1.6 之間，改造后風煤比一般在 1.0～1.1之間，有時甚至低于1.0。風煤比過低，一次風攜帶煤粉能力增強，導致了進入磨煤機的一次風量下降，磨煤機干燥出力不足，磨煤機出口一次風粉溫度降低。尤其在高負荷階段風粉溫度低于設定值較多，有時可低至83℃左右。由于著火階段，溫度是保證煤粉著火的重要條件，一次風粉溫度的降低，直接影響了煤粉著火，嚴重影響鍋爐運行的經濟性。鍋爐低負荷運行時，由于一次風帶粉能力增強，一次風需求量減少，磨煤機負荷調節擋板開度小于15%, 負荷調節擋板進入了工作的非線性區，造成燃料量、二次風量、機組負荷大幅擺動，協調難以控制，需要解除部分磨煤機自動運行，嚴重影響鍋爐運行的安全性。

為了解決磨煤機分離器改造后出現的新問題，2008年公司決定對磨煤機進行旁路風改造。由西安院對旁路風管道進行了設計，見圖1。

從磨煤機入口引一路熱風，接至給煤機出來的落煤管上，以滿足磨煤機干燥出力的要求，并控制磨煤機風煤比在合適的范圍之內。旁路風隨原煤一起進入制粉系統，旁路風從落煤管口直接向上進入粗粉分離器，不通過磨煤機，不會對磨煤機料位產生太大影響，對磨煤機出力影響也不大。

1 控制系統

1.1 控制任務

該系統的控制任務是在系統正常運行時，控制一定的熱一次風來加熱2個落煤管道，間接提高磨煤機出口風粉混合物溫度和風煤比，從而優化煤粉的燃燒。

(1) 控制設備：旁路風調節擋板。

(2) 被調量：旁路風流量。

1.2 調節器入口偏差信號的形成

該調節器為單回路定值PID調節器，即由設定值回路生成旁路風調節擋板閥位設定值，經限制回路后形成最終閥位設定值，與實際閥位比較后形成偏差信號進入調節器。調節器偏差形成回路由3路信號疊加而成，第1路為燃料主控給該磨的實際負荷指令；第2路為磨煤機出口風溫控制回路的偏差信號(設定值與實際值之差）；第3路為操作員通過畫面手動設定的偏置指令。

磨煤機負荷指令函數為一多段變斜率函數，其參數設定如表1所示。從表1可知，磨煤機負荷指令使旁路風的閥位設定值在40%～60%內變化。

表1 磨煤機負荷指令參數設定

磨煤機出口風溫控制回路的偏差信號經過死區限制器，即偏差信號在死區(-2°～5°之間可調)時該回路輸出指令為0。當偏差大于死區設定后，回路將輸出“實際偏差-死區”值。

為了使操作員能夠根據煤種變化以及實際燃燒狀況進行修正，在OM畫面設定一手動偏置設定值塊。操作員可根據具體工況手動設定回路輸出在-100至100之間變化。

正常工況時，旁路風擋板主要根據磨煤機負荷回路設定值調節。當出現磨煤機出口風粉混合物溫度超過設定值太大時，磨煤機出口風溫控制回路參與共同調節。操作員可隨時設定偏置值對自動調節回路的輸出做出修正。

1.3 旁路風調節限值回路和跟蹤回路

為保證旁路風正確提高磨煤機出口溫度，必須對旁路風擋板開度做出限制。過大的擋板開度并不適合所有工況，在個別工況下只能適得其反，因此在3路設定值出口設置一限值回路，使3路設定值最終只能在0～60%之間輸出。即旁路風擋板無論怎么調節(手動除外)都只能在0～60%之間變化。

當旁路風擋板為手動控制時，PID調節回路入口偏差自動切為0，調節回路進入跟蹤狀態，手動偏置回路自動跟蹤磨煤機負荷設定值回路與磨煤機出口溫度控制設定值，使3路輸出相加后一直為0。

1.4 負荷擋板控制參數優化

因旁路風取在負荷調節擋板后，所以一次風流量中必須扣除旁路風流量才是真正的攜粉流量。旁路風改造后，由于一次風攜粉能力增強，鍋爐指令較改造前有明顯減小，實際運行中鍋爐指令和機組負荷指令偏差較大。為了保證機組負荷指令和鍋爐指令的匹配，對協調中一次風流量折算的燃料量進行了修正和補償，使其基本能夠代表實際的鍋爐負荷。同時由于改造后一次風中風煤比變化較大，實際測得的一次風流量所代表的一次風量也有偏差，對其所折算的一次風量系數也進行了修正，使其能正確反映實際的一次風量。由于改造后一次風量降低，負荷擋板開度變小，升降負荷時負荷擋板的開度變化容易造成系統參數的大幅擾動，所以對4臺磨煤機的負荷擋板控制參數也進行了優化，以保證系統能全程投入自動。

2 試驗結果

(1) 在5號機C磨煤機增加旁路風后，維持磨煤機通風量在41500Kg/h時，調整旁路風調節擋板，隨著旁路風量增加，風煤比可以從1.07調節到1.27；隨著旁路風量增加，磨煤機出力由38.75t/h下降到32.97t/h，其主要原因是：由于磨煤機入口總風量不變，而旁路風量，增加減少了進入磨煤機的風量，從而使磨煤機攜帶出的煤粉減少，造成磨煤機出力降低，隨旁路風量增加煤粉逐漸變細。

(2) 當磨煤機出力固定在35t/h左右時，通過調整磨煤機旁路風調節擋板開度，風煤比可以在1.04～1.24范圍內調節，隨旁路風量增加煤粉逐漸變粗，但煤粉細度變化較小。

(3) 在磨煤機旁路風調節擋板固定在60%時，磨煤機通風量從25000Kg/h增加到40000Kg/h，風煤比在1.66～1.24范圍內變化。隨磨煤機通風量增加，旁路分量占磨煤機通風量的份額逐漸減少，因此在磨煤機通風量增加時，風煤比在逐漸減小。

從試驗結果可以看出，磨煤機出力在35t/h時，磨煤機旁路風調節擋板全開，最大的風煤比可調到1.24左右，實現了調整風煤比的目標，同時對煤粉細度、出力影響不大(在制粉系統出力35t/h，風煤比為1.24時，煤粉細度R75<15%)。在磨煤機旁路風調節擋板固定在60%時，隨著磨煤機通風量增大風煤比從1.66降低到1.24，旁路風占磨煤機通風量的比例從0.38降低到0.23，磨煤機出口的煤粉細度也隨著磨煤機通風量的增加逐漸變粗。

3 運行注意事項

(1) 機組正常運行過程中，當原煤水分大或機組負荷高時，磨煤機出口風粉溫度低、干燥出力不足，使煤粉著火困難、著火點推后，煤粉整體燃燒時間縮短，煤粉不易燃盡，不完全燃燒損失增加，同時造成爐膛溫度下降，燃燒穩定性下降。此時應及時調節磨煤機旁路風調節檔板，提高磨煤機出口風粉溫度，使其維持在 93℃左右，保證磨煤機干燥出力，以及鍋爐燃燒的經濟性和安全性。

(2) 機組運行過程中，通過調節磨煤機旁路風調節擋板，提高風煤比后發現，一個合適的風煤比，能使鍋爐的燃燒明顯變好，煤耗下降。通過長期調整總結得出，煤質著火特性好、原煤的哈氏可磨系數高、煤粉細度好時，較高的風煤比對燃燒是有利的；否則，旁路風只要滿足干燥出力即可。因此，當煤質著火特性不好時，如果干燥出力能滿足，冷風調節擋板有較大開度，則應適當關小磨煤機旁路風調節擋板。風煤比調節范圍要求不超過 1.4，一般維持在 1.0～1.2 之間。

(3) 當干燥出力達到要求后，通過調節磨煤機旁路風擋板可保證磨煤機兩側出力平衡，使爐膛燃燒均勻，避免火焰偏斜造成爐膛結焦，保證鍋爐兩側煙氣溫度平衡。

(4) 實踐證明，多臺磨煤機同時大幅調節磨煤機旁路風擋板，對鍋爐燃燒有較大影響。為防止調節時對燃燒擾動太大，各臺磨煤機應逐步進行調節，避免大幅度操作，以便在保證機組安全穩定運行的前提下，最大程度地降低供電煤耗。

(5) 磨煤機運行時，若其中1臺處于停運狀態的給煤機下閘板開啟，而磨煤機旁路風擋板未關閉，則通過旁路進入的熱風會上竄進入給煤機。由于旁路風溫高達280℃～330

℃，易造成給煤機皮帶燒毀事故。為防止此類事故發生，給煤機停運時，應及時關閉給煤機下閘板；或在給煤機運行正常后，才逐漸開啟旁路風。

(6) 磨煤機啟動暖磨階段，要謹慎投入磨煤機旁路風。如果磨煤機內存煤少，或給煤機停運，旁路風有造成磨煤機耳軸溫度升高的可能性。因此，應在磨煤機啟動正常后，逐漸開啟磨煤機旁路風調節擋板。停運磨煤機過程中，應逐漸關小磨煤機旁路風調節擋板，防止出現給煤機皮帶燒毀和造成耳軸溫度高現象。

4 改造效果

(1) 磨煤機旁路風改造后，通過調節磨煤機旁路風調節擋板，得到一個合適的風煤比例，獲得較大的火焰傳播速度，利于穩定著火；另一方面一次風所提供的氧氣，能滿足揮發分著火燃燒的需要。調節磨煤機旁路風旁路擋板提高了磨煤機出口風粉溫度，減小著火熱需要量，從而可加快燃料的著火。由于該廠燒的無煙煤揮發分含量僅為5.7%，采用較高的磨煤機出口風粉溫度有利于揮發分析出燃燒；風煤比例提高后，使單位煤粉卷吸煙氣量相對增加，利于著火，使鍋爐的燃燒變好。磨煤機改造前該鍋爐和相鄰機組在同負荷、同煤種情況下比較，煤耗明顯偏高，改造后明顯低于相鄰機組。

(2) 通過調節磨煤機旁路風調節擋板，增大一次風量，在低負荷時控制磨煤機負荷調節擋板開度大于15%(使其進入線性區)，使燃料量、二次風量、機組負荷大幅擺動現象明顯減少，協調控制穩定，鍋爐運行的安全性得到了可靠保障。

(3) 磨煤機低負荷運行時，風煤比提高后使磨煤機出口管道積粉可能性大大降低，避免了由于積粉導致磨煤機出口管道出力降低、甚至堵死的現象發生。