HP型中速碗式磨煤機密封風系統優化方案設計

摘要：結合現場設備實際運行情況，針對蕪湖發電有限責任公司660MW超超臨界投產以來，HP型中速碗式磨煤機密封風系統運行中存在的問題進行分析，并提出系統優化方案，同時從安全可靠性、經濟性兩方面對方案進行比較。

關鍵詞：密封風；設備管理；優化

作者簡介：黃守群（1977-），男，安徽蕪湖人，中電國際蕪湖發電有限責任公司，工程師。（安徽 蕪湖 241009）

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）18-0154-02

HP型磨煤機是在RP磨煤機的基礎上改進、發展起來的一種新型中速磨煤機，它革新和創造了新型部件結構，同時吸收了其他中速磨煤機的優點，采用了當今世界上一些成熟的先進技術。蕪湖發電有限公司#1機組自投產以來，磨煤機密封風系統安全可靠性始終難以達到運行控制要求，如何從設備管理創新入手對該系統進行優化，在確保安全可靠性的同時提高經濟性是該公司專業技術人員的努力方向。

一、設備簡介

蕪湖發電有限責任公司五期#1機組于2010年底投產運行，鍋爐型號為：BWB-2091/26.15-M660MW超超臨界鍋爐，配備6臺HP1063型中速磨煤機的正壓直吹式制粉系統，36只雙調風旋流燃燒器前后墻布置、對沖燃燒。制粉系統共設2臺9-26No11.2D型離心式密封風機，一運一備，每臺密封風機配電電機電壓等級為380V，額定電流237A，額定功率132kW。密封風機為磨前冷一次風總管取風，進口裝有K917動力式空氣過濾器，通過密封風總管提供磨煤機和給煤機的密封風，風量42221m3/h，風壓6382Pa。

二、密封風用途介紹

該公司機組每套制粉系統所用密封風均取自密封風機出口母管，主要用途如下表1所示。

三、存在的主要問題

該公司機組投產運行后，密封系統存在的主要問題集中于以下幾點。

1.密封風壓偏低，達不到運行控制要求

機組正常運行時，一次風機出口壓力在10～11kPa，磨煤機熱風母管壓力控制在8.5kPa，密封風母管壓力只能維持在9.5～10.5 kPa，難以滿足運行控制要求。

2.密封風機運行負荷大，易超電流

密封風機額定電流為237A，實際運行中經常超電流運行，最高曾達到255A，對電機安全運行構成風險。

3.磨輥油封及彈簧加載污染較嚴重

該公司#1機組自投產以來，兩臺磨煤機磨輥因磨輥油封及彈簧加載污染導致停轉，利用檢修機會對磨煤機進行檢查，發現6臺磨煤機均存在磨輥油封及彈簧加載污染較嚴重現象。

四、主要原因分析

1.設備選型不合理

由于制粉系統所有密封風均接自密封風母管，鍋爐正常運行時整體密封風耗用量大，密封風機所供風量偏小，導致密封風壓偏低，難達到運行要求，易造成設備被污染風險。

2.系統結構設計不合理

（1）從各路密封風的品質要求分析，磨輥油封氣封、磨彈簧加載氣封及熱風隔絕門氣封要求高，其余磨碗刮板室處氣封、磨出口粉閘氣封、給煤機氣封對品質要求適中即可，冷一次風品質就能滿足；從各路密封風風壓要求分析，磨輥油封氣封、磨彈簧加載氣封、磨碗刮板室處氣封對風壓的要求嚴格，磨出口粉閘氣封、給煤機氣封風壓滿足運行即可。但上述所有密封風均取自密封風母管，加大密封風總量需求，加大密封風機負荷，存在一定的不合理性。

（2）給煤機密封風量調整無參考依據。給煤機內下煤口處無風壓監視儀表，給煤機密封風調整無明顯參考依據。從控制角度看，給煤機密封風適當高于磨煤機熱風壓力，保證熱風不反流。過高易造成給煤機皮帶原煤吹落，引起給煤機內部積煤，加重清掃電機負載，過低則存在熱風反流引起自燃的風險。運行中為了防止自燃發生，各給煤機密封風手動門開度大，使得密封風用量增加。

3.控制邏輯不合理

（1）正常運行中磨煤機出口氣封蝶閥無法關閉。磨出口粉閘氣封用風主要起到隔離保護作用，該路控制氣動蝶閥必須保證鍋爐運行期間磨煤機停運及磨檢修隔離時開啟。磨煤機正常運行中由于磨煤機出口風壓遠遠高于爐內壓力，該路密封風在磨煤機正常運行時應關閉。由于密封風屬于冷一次風，磨煤機正常運行時該路密封風的開啟會對煤粉氣流會引起干擾，同時會降低煤粉氣流溫度、提高著火熱，同時對火焰中心產生影響，冷風量的增加也對排煙溫度產生不利影響。現場控制邏輯中該蝶閥“關允許”條件為“磨煤機出口粉閘全部關閉狀態”，磨煤機正常運行中該閥無法關閉，增加了密封風用量。

（2）機組啟動過程中設備投入順序不當。機組啟動過程中從制粉系統投用步驟為：先通過磨煤機建立風道，然后啟動一次風機，再啟動密封風機。該啟動過程對于磨煤機來說是先供一次風，后供密封風。按照該邏輯順序執行，如果建立風道時磨煤機未吹掃干凈或跳閘磨內有存煤，易造成磨輥油封及彈簧加載被污染。

4.制粉系統風門擋板缺陷多

（1）磨煤機石子煤排放閥經常存在內漏。特別是對于備用磨煤機來說，排放閥內漏加大了密封風用氣量，使得密封風壓下降，密封風機負荷加大。

（2）備用密封風機入口門內漏。在投入連鎖情況下，備用密封風機出口擋板為開啟狀態，該門內漏會導致風機倒轉，易造成備用密封風機損壞，同時使得運行風機負荷增加，密封風母管壓力下降。

（3）其他風門擋板內漏。如給煤機下煤閘板、冷熱一次風隔絕風門及調整門經常出現內漏現象。若在制粉系統投用及隔離時操作順序、步驟不正確，易導致磨輥油封及彈簧加載裝置被污染。

五、系統優化方案設計

1.密封風系統結構優化

（1）對密封風機及電機進行換型。一種方案是僅電機換型，風機易超電流的問題可以得到解決，但密封風壓仍然難達到運行要求；另外一種方案是對電機和風機共同換型，可以解決密封風風壓及電機超電流問題，安全可靠性得到提高。上述兩種方法雖然操作復雜性一般，但電機換型后功率增加，整體經濟性差。

（2）對給煤機密封風及磨出口粉閘氣封氣源管路進行改造。該方案是通過增加一路冷一次風母管，將給煤機密封風及磨出口粉閘氣封兩路密封風風源改為該路冷一次風母管供風。從檢修角度隔離看，冷一次風母管與增加的母管之間聯絡管路需增加一總隔離門。該方案改造相對簡單，冷一次風能滿足給煤機氣封及磨出口粉閘氣封風壓及品質要求，相對一次風機來說整體用風量沒有增加，降低了密封風機負荷需求，使得密封風機出口風壓提高，改造后現用密封風機能滿足磨碗、磨輥油封及彈簧加載密封風壓及負荷要求，安全可靠性能得到保證，但運行經濟沒有得到提高。

（3）在冷一次風母管與密封風機出口母管間設置旁路管道。用冷一次風直供密封風，保持密封風機長期備用。該方案從安全可靠性分析，系統冷一次風壓能滿足密封風壓控制要求，因為磨煤機正常運行時通過冷、熱風調整門節流后磨煤機內部壓力一般低于7.5kPa，但在運行控制中要避免磨煤機啟動過程中冷風調整門開度過大（超過75%開度）情況出現，也要避免磨煤機未吹掃干凈時出口粉閘全部關閉情況下只供冷一次風，上述兩種情況會使得密封風與磨內壓差減小，存在磨輥油封和彈簧加載被污染的風險。為避免該情況的發生，可以從控制邏輯上進行控制，即磨煤機出口粉閘全部關閉情況下，磨冷一次風隔絕風門閉鎖“開允許”條件。在安全性保證情況下該方案改造實施相對復雜，需要考慮密封風濾網的布置、管道與增加的風門布置以及相應熱控邏輯修改。國內成功案例是江蘇徐州闞山發電廠的密封風系統節能改造，該方案具備實施條件，同時該方案經濟性高，每年按照300天運行算，大概可以節約廠用電132×24×300=950400kWh/年，同時密封風機保持備用，使得運行調節手段可靠性提高，機組啟動過程中也能保證磨煤機內密封風與一次風同時供應。

2.優化控制邏輯

（1）將磨煤機出口粉閘密封風蝶閥“關允許”邏輯進行修改，使得磨煤機正常運行時該路密封風能正常關閉，磨煤機停運時出口粉閘關閉后應聯鎖打開。

（2）在現行系統狀況下，機組啟動過程中可以采取一次風機與密封風機同時啟動方案，啟動前建立風道的制粉系統磨碗密封風電動隔離門需先處于開啟狀態。

3.現有系統設備管理及運行策略

未優化改造前，密封風系統設備管理及運行策略需從以下幾個方面著手：

（1）加強設備維護，消除制粉系統各風門擋板內漏缺陷。

（2）在給煤機下煤口處增加就地壓力表，便于給煤機密封風的調整與控制。

（3）機組啟動過程中，用吹掃干凈的磨煤機建立風道。

（4）正常磨煤機恢復備用過程中，先開啟磨碗密封風電動隔離總門，后開啟給煤機密封風，防止給煤機下煤閘板內漏造成煤粉雜質污染磨輥油封和彈簧加載裝置。

六、結語

通過從安全性和經濟性兩方面進行比較，采用一次風機提供的冷一次風替代原密封風機提供的密封風，使密封風機處于末端備用方案最佳。該方案的具體實施需經過實際測量和理論計算，同時應結合現場設備的實際布置情況進行設計，力求最佳。

參考文獻：

[1]李慧人.中速磨煤機[M].北京:電力工業出版社，1980.

[2]蕪湖發電有限公司五期“上大壓小”工程磨煤機選型專題研究報告[R].華東電力設計院，2008.

[3]HP1023-1103運行維護手冊[Z].上海重型機械廠有限公司，2008.

（責任編輯：劉輝）