超超臨界機組中速磨煤機性能分析及其運行優化

劉鋒，郭娟

(1．河南省節能監測中心，鄭州市，450008;2．鄭東新區熱電有限公司，鄭州市，451464)

0 引言

某電廠鍋爐為DG－3000/26.15－∏1超超臨界，一次中間再熱直流爐，平衡通風、前后墻對沖燃燒。配備6臺HP1203中速磨煤機，編號為A、B、C、D、E、F，每臺磨煤機配備1臺型號為EG3690的電子稱重式給煤機，整個系統共配置2臺一次風機和2臺密封風機。機組燃用設計煤種滿負荷運行時5臺磨煤機運行，1臺磨煤機備用。磨煤機出口采用變頻旋轉分離器，可根據給煤量大小來調節分離器轉速，達到控制磨煤機出口煤粉細度及煤粉均勻性的目的。由于市場及其他原因，該機組實際燃用煤種偏離設計煤種較大，經常燃用印尼煤，其水分高，要求的干燥出力較大，可磨性指數低，在機組負荷950 MW以上時，基本保持6臺磨煤機運行。

直吹式制粉系統的作用是應保證磨煤機能夠根據鍋爐負荷的需要，連續、均勻、有調節地供應爐膛質量合格的煤粉，其運行磨煤機的出力總和即鍋爐的燃煤量，這一性質使磨煤機及制粉系統的運行與鍋爐的運行緊密地聯系在一起，磨煤機和制粉系統運行工況的改變直接影響鍋爐的運行［1］。制粉系統和鍋爐設備之間必須保持燃料的供需平衡，才能適應出力變化要求，保證鍋爐穩定、正常運行。因此，直吹式制粉系統成為鍋爐燃燒系統中不可分割的重要組成部分［2］。為使磨煤機安全經濟運行，減少制粉系統電耗，對其進行了一系列試驗優化。

1 概述

燃煤發電機組的制粉系統龐大、工作條件惡劣，故障率較高，是機組非計劃停運的主要因素之一。其次，煤粉細度直接關系到煤粉的燃盡程度，決定鍋爐的經濟性，而且制粉系統電耗較大，占據廠用電的一定份額［3］。因此，制粉系統與機組的安全性和經濟性密切相關，有必要研究制粉系統的運行特性，保障制粉系統的安全性和經濟性。試驗目的是首先提高磨煤機出力，保證制粉系統出力可以滿足鍋爐負荷需要，然后在滿足出力的前提下降低制粉系統的電耗，找出制粉系統運行的最優工況。分析了制粉系統運行的經濟性，提出的優化運行參數可以在一定程度上提高制粉系統出力，降低制粉系統單耗，而且煤粉細度達到設計要求，有利于煤粉的燃盡［4］。

2 動態分離器的特性分析

對F磨動態分離器轉速在800～1 050 r/min時的幾個工況的數據進行分析，保證給煤量維持在70 ～75 t/h，相應試驗工況的編號為 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，分析結果如表1 所示。

由表1可以看出:隨著分離器轉速的增加，磨煤機的通風阻力先下降再上升，但隨著分離器轉速的增加，煤粉細度的減小，一方面對送粉管道的磨損減弱，另一方面燃燒經濟，未完全燃燒損失減少。當轉速處于900～950 r/min時，F磨的制粉單耗最小為19.10 kW·h/t(制粉單耗包括一次風機和磨煤機、動態分離器的損耗，其中給煤機、密封風機等因為電流變化較小，沒有計算在內)。圖1是動態分離器轉速對磨的影響圖，圖2是動態分離器轉速與制粉單耗關系圖。

3 改變磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙分析

磨輥加載壓力對煤粉細度和磨煤機電耗有一定的影響，F磨煤機的彈簧加載壓力定檢前分別為21，23，20 MPa，定檢后分別為 21，21，21 MPa。磨輥與襯板之間的間隙分別為(定檢前)15，16，17 mm，定檢后分別為10，9，9 mm。取定檢前后的2個代表工況進行分析(取磨煤機的彈簧加載壓力定檢前后分別為23和21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙定檢前后分別為16，10 mm的工況進行對比)，相關數據見表2～3。

由表2和表3可以看出磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系，定檢后的磨輥加載壓力為21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為10 mm，比定檢前的磨輥加載壓力23 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為16 mm運行較為經濟。

增加磨煤機彈簧加載壓力可提高煤層上的碾磨能力，使磨煤機最大出力增加，煤粉變細和石子煤排量降低。但磨煤機電耗因磨輥負載增大而增大，并且磨煤機的磨損加重，實際上磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系，從燃燒經濟性來看:增加碾磨壓力是有利的，尤其當分離器的轉速和磨輥磨碗間隙已達到調整極限位置時更是如此，但是從整個系統的角度來說，加載壓力不應過大，最好不要在超過其設計壓力的工況下運行［5］。

表1 磨煤機特性和磨輥加載壓力的主要數據及其結果Tab.1 Analysis results of mill characteristics and grinding roll loading pressure

表2 F磨煤機定檢前的相應數據Tab.2 Corresponding data of F Mill before regular inspection

表3 F磨煤機定檢后的相應數據Tab.3 Corresponding data of F Mill after regular inspection

4 磨煤機出力特性分析

對F磨動態分離器轉速為900～950 r/min之間，彈簧加載壓力為21 MPa的工況進行分析，相應試驗工況的編號為 F8、F9、F10、F11、F12，相關數據表4。

從表4可以看出隨著磨煤機出力的增加，磨煤單耗(未包括一次風機單耗)趨于下降，說明磨煤機可以達到其設計的最大出力，而且單位耗電量最少。因此，為了保證系統運行的經濟性，磨煤機宜在較大出力下運行。磨煤機出粉量與制粉系統單耗關系見圖3。

圖3 磨煤機出粉量與制粉系統單耗關系Fig.3 Relationsship of mill output and single consumption in pulverizing system

表4 磨煤機出力特性分析的主要數據及其結果Tab.4 Analysis and results of mill capacity characteristics

5 一次風溫的影響分析

在實際運行中，提高磨煤機的入口風溫可增加磨煤機的出力能力。因為一次風溫度升高，對煤的干燥作用加強，使煤比較容易磨碎［6］。因此在給煤量不變時，可減少磨煤機內的再循環煤量和煤層厚度，使制粉電耗降低，同時由于開大熱風門、關小冷風門可降低排煙溫度和散熱損失，并對提高燃燒效率有明顯的效果。但是，對于揮發份高的煤種，一次風溫太高，增加了自燃的可能性［7］，運行不安全，所以在安全允許的條件下推薦維持磨煤機出口溫度在上限運行(每天化驗煤質1次，一般煤種一定時，揮發份變化不大，根據揮發份不同的煤種，在進行大量試驗的基礎上得出的結論)。

6 磨碗差壓的影響分析

對F磨煤機出力為75 t/h左右，動態分離器轉速900～950 r/min之間的相應數據進行分析，相應試驗工況的編號為 F13、F14、F15、F16、F17、F18，相關數據表5。

由圖4可以看出，磨碗差壓過低或過高都會增加制粉系統的電耗，由于磨碗差壓是隨著磨煤機的負荷率的增加而增加［8］，所以最經濟的運行方式是保持磨煤機負荷率在80%左右，使磨碗差壓在3～3.5 kPa。另外由于單臺磨煤機的出力是由鍋爐燃煤量及運行的磨煤機臺數決定的［9］，所以在磨煤機出力保持不變的情況下，還可以通過調整磨煤機入口一次風量使得磨碗差壓保持在一個合理的范圍，從而降低制粉系統的電耗。

表5 磨煤機磨碗差壓特性分析的主要數據及其結果Tab.5 Analysis results of grinding bowl differential pressure characteristics

圖4 磨煤機磨碗差壓與制粉系統單耗關系Fig.4 Relationship of grinding bowl differential pressurepressure of mill bowl and single consumption of pulverizerin pulverizing system

7 結論

(1)磨煤機分離器轉速處于900～950 r/min時，磨煤機的制粉單耗最小為19.10 kW·h/t。

(2)磨輥加載壓力和磨輥磨碗間隙有一個最佳匹配關系［10］，對該機組磨煤機，磨輥加載壓力為21 MPa，磨輥與襯板之間的間隙為10 mm較為經濟。

(3)磨煤機在較高的負荷率下運行比較經濟。

(4)對于該電廠，經過大量試驗確定磨煤機出口溫度:控制在73℃以下(38% ＜Vdaf＜41%)，控制在65～70℃(41% ＜Vdaf＜45%)，控制在63～67℃(45% ＜Vdaf＜48%)，控 制 在 65 ℃ 以 下 (Vdaf＞48%)。

(5)對于HP型中速磨煤機，最經濟的運行方式是保持磨煤機負荷率在80%左右，使磨碗差壓在3～3.5 kPa之間。另外由于單臺磨煤機的出力是由鍋爐燃煤量及運行的磨煤機臺數決定的，所以在磨煤機出力保持不變的情況下，還可以通過調整磨煤機入口一次風量使得磨碗差壓保持在一個合理的范圍，從而降低制粉系統的電耗。

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