中間儲倉式制粉系統三次風管道的優化

黃文強李 勁

（1.廣東粵電中山熱電廠有限公司，廣東，中山 528445；2.廣東連州發電廠，廣東，連州 513435）

0 概 述

制粉系統是燃煤機組的重要輔助系統，制粉系統的可靠性直接影響機組的安全運行。在燃用低揮發分煤種鍋爐系統中，普遍采用中間儲倉式制粉系統。中間儲倉式制粉系統的運行方式靈活，為了確保制粉系統運行在最佳經濟模式下，當粉倉粉位較高時，需要停止某側制粉系統的運行，因此中間儲倉式制粉系統啟停次數較多，每次啟停均會改變爐膛的燃燒工況。減少制粉系統啟停時，對燃燒參數的影響極為必要。

1 設備的布置及工況

某電廠2臺鍋爐的額定容量為440t／h，燃用無煙煤，每臺鍋爐配2臺鋼球磨煤機及2臺排粉風機，采用中間儲倉式制粉系統，熱風送粉?？疹A器出口處的350～370℃部分熱風進入磨煤機，熱風從磨煤機出來后，成為溫度80～90℃的乏氣，再通過排粉機進入爐膛，排粉機出口設有5根風管，其中4根按對角布置的方式進入爐膛，另1根接至磨煤機入口，即排粉機再循環管，改造前的三次風系統的布置，如圖1所示。

圖1 改造前三次風系統圖

2 系統布置存在的問題

2.1 主、再熱蒸汽溫度偏差大

在啟動或停運某側制粉系統的過程中，經常出現爐膛出口兩側煙氣溫度偏差過大現象，偏差值在100～180℃，造成主、再熱蒸汽溫度偏差過大，從而造成主、再熱蒸汽超溫或低溫，運行人員經常要通過將一側減溫水閥門全關，而另一側減溫水閥門全開來調整主、再熱蒸汽溫度。統計鍋爐超溫和低溫次數（統計標準為鍋爐出口蒸汽溫度大于545℃且持續時間超過1min計為1次；小于515℃且持續時間超過1min計為1次）。在啟動和停運制粉系統過程中，出現的超溫或低溫現象，平均每年可達80次，占據了年度超溫、低溫次數的90%。啟停制粉系統成為運行人員監控的最大壓力，同時也威脅機組安全運行。

2.2 三次風管噴口炭化變形嚴重

自機組投運后，三次風管噴口常出現嚴重炭化現象，三次風管噴口需每年更換，即使選用廠家提供的高等級的材料，平均每年仍要進行更換。由于爐膛溫度高，維護人員形成習慣性思維：認為此類設備是需要定期更換，因此沒有進一步采取優化措施。前幾年，因1號爐連續運行，未更換三次風管噴口，致使三次風管噴口的炭化變形嚴重，造成三次風吹損周圍水冷壁引起爆管，機組被迫停運搶修。

2.3 冷卻風門的故障頻繁

三次風管冷卻風的主要作用是當制粉系統停運時，冷卻風門自動打開，從二次風箱來的冷卻風冷卻三次風管噴口，防止噴口燒壞，但該機組三次風管的冷卻風門頻繁出現電動裝置故障或閥門卡澀，三次風冷卻風門故障平均每年約21次，故障率較高。

3 原因分析及其改造方案

3.1 主、再熱蒸汽溫度偏差大原因

統計了啟動或停運制粉系統期間爐膛出口兩側的煙氣溫度，統計結果表明，溫度變化沒有明顯的規律，但每次出現溫度偏差超標后，經運行人員調整配風后，爐膛出口兩側煙氣溫差會逐漸縮小，再恢復至正常范圍。在兩側或單側制粉系統運行以及兩側制粉系統同時停運的工況下，爐膛出口兩側煙氣溫度偏差30～60℃，在正常范圍。當制粉系統啟動或停運操作結束，達到某個穩定的運行工況后，爐膛兩側出口煙氣溫差在正常范圍。

通過統計分析，啟停制粉系統時的三次風擾動是爐膛出口溫度偏差的主要原因，從而造成了蒸汽溫度出現偏差。

為了確保機組運行經濟性，必須根據粉倉粉位啟停制粉系統。如何設法降低三次風對爐膛的影響，只能從制粉系統中查找原因。從圖1可知，鍋爐配置2套制粉系統，A排粉機出口有4根三次風管，分別從爐膛A、C角上層燃燒器頂部進入爐膛，分上、下兩層布置；B排粉機出口也有4根三次風管，分別從爐膛B、D角上層燃燒器頂部進入爐膛，分上、下兩層布置；這樣對角布置的三次風管，在啟停某側制粉系統時，三次風形成的切圓被破壞，對爐膛燃燒切圓影響較大。

為了減少三次風對爐膛燃燒工況的影響，需對排粉機出口的三次風管重新優化布置，即將A排粉機出口4根三次風管，分別從爐膛A、B、C、D角上層燃燒器頂部進入爐膛，統一布置在下層；B排粉機出口4根三次風管，也分別從爐膛A、B、C、D角上層燃燒器頂部進入爐膛，統一布置在上層，如圖2所示。這樣布置的三次風管，無論啟停任一側制粉系統，爐膛四個角的三次風將同步變化，三次風形成的切圓仍保持完好，對爐膛燃燒工況的影響會減弱，該改造方案已在機組的A級檢修中實施完成。

圖2 改造后三次風系統簡圖

3.2 三次風管噴口高溫碳化原因

三次風管噴口高溫碳化原因。（1）爐膛溫度過高；（2）三次風管的冷卻風量不足；（3）材料選擇錯誤。通過對爐膛溫度進行測試，發現爐膛溫度在正常范圍。查詢了原制造廠的噴口材料，該噴口材料已選用目前高等級的材料，材料的選用也正確。因此，造成三次風噴口碳化的主要原因是冷卻風冷卻效果無法滿足要求。

由于鍋爐燃燒所需的二次風量需要根據鍋爐負荷進行調整，且設計中留有一定的調整余量，每個角的二次風箱的風壓都通過二次風總門進行調整，正常運行時，經過節流后的二次風箱的風壓為500～1 000Pa，原設計的冷卻風是從二次風箱引出，因此造成冷卻風量不足。為了增加三次風噴口的冷卻風量，改變了冷卻風管的布置，將冷卻風管加長5～6 m，改接至二次風母管（即二次風箱總門前），如圖2所示，并將冷卻風管直徑由125mm改為150mm。鍋爐運行時，二次風母管的風壓為2 200～2 400Pa，這樣就提高了三次風噴口的冷卻風量，該項改造方案在該機組的B級檢修中實施完成。

3.3 冷卻風門故障原因

原設計的冷卻風直接從二次風箱頂部引出，由于受空間大小的限制，風門及其電動執行機構只能安裝在二次風箱頂部，而二次風箱頂部周圍環境的溫度高，工作環境相對惡劣，因此造成風門故障率高。將冷卻風管改接至二次風母管時，同步將風門及其執行機構抬高2.5m重新安裝布置，避開了高溫下工作環境。

4 改造效果

通過對制粉系統三次風管、冷卻風管的重新布置和優化，雖未能徹底消除啟停制粉系統對爐膛燃燒工況的影響，但降低了啟停制粉系統過程中爐膛出口兩側煙氣溫度的波動幅度。改造后的統計數據表明：由于啟停制粉系統造成的主、再熱蒸汽超溫和低溫，平均每年只有20次；延長了三次風噴口的使用壽命，由改造前的每年更換，現可運行至2.5～3年后更換；三次風門的故障率，由改造前的年均21次降低至5次，通過改造和優化，提高了該機組運行安全性，延長了設備使用壽命，降低了維護成本，實施改造后的效果很明顯。