提高HP型中速磨出口溫度的安全性與經濟性分析

陳樹偉

（廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠，廣東東莞 523936）

提高HP型中速磨出口溫度的安全性與經濟性分析

陳樹偉

（廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠，廣東東莞 523936）

通過提高HP型中速磨出口溫度試驗，分析提高HP型中速磨出口溫度的安全性與經濟性，指出提高磨煤機出口溫度的可行性和經濟效益。

HP型中速磨；出口溫度；安全性；經濟性

0 引言

提高HP型中速磨煤機出口溫度，一方面可以使原煤更易磨碎，對降低磨煤機功率存在有利一面，另一方面可以減少冷一次風旁路率，降低排煙溫度，提高效率；但不利的一面是制粉系統和噴口的安全性能可能降低[1]。為此需要經過詳細的試驗，對提高HP型中速磨出口溫度的安全性與經濟性進行充分評估。

1 提高HP型中速磨出口溫度的試驗

1.1 設備概況

試驗在沙角C電廠2號鍋爐進行，沙角C電廠2號鍋爐系美國ABB-CE公司設計制造的亞臨界、一次再熱、單汽包、控制循環、單爐膛、Π型露天布置、四角雙切圓燃燒、固態排渣煤粉爐，與660 MW汽輪發電機組配套。鍋爐爐膛寬19 558 mm，深16 433 mm，寬深比為1.19，爐膛高度56 995 mm[1]。爐膛四周為內螺紋鰭片管膜式水冷壁，爐膛上部布置有墻式輻射再熱器（前墻）、過熱器分隔屏和屏式過熱器，兩級屏式再熱器布置于水平煙道，鍋爐后煙井依次布置有低溫過熱器和省煤器，兩臺三分倉再生式空氣預熱器布置于尾部煙道。

鍋爐配備了6臺ABB-CE公司生產的HP983碗式中速磨煤機，采用直流擺動式煙煤型燃燒器，布置在爐膛下部四角，形成雙切向燃燒方式，一次風采用小切圓，輔助風采用大切圓，以減少一次風粉對水冷壁的沖刷，避免水冷壁結渣。一、二次風燃燒器為間隔布置，6層一次風，7層輔助風和2層燃燼風。一次風燃燒器帶有燃料風（即周界風），可上下擺動20°，輔助風噴口可在-30°～+30°范圍內擺動，燃燼風噴口可在-5°～+30°范圍內擺動。燃料風、輔助風、燃盡風風門擋板均隨負荷自動調節，燃燒器擺角隨蒸汽參數變化可自行調節[2]。每臺鍋爐配備6臺HP983型中速碗式磨煤機，額定工況時5臺磨煤機運行，1臺磨煤機備用，磨煤機的額定容量65.455 t/h，設計煤種出力53.084 t/h，校核煤種出力47.677 t/h。

1.2 試驗的目的

根據DL/T 466-2004《電站磨煤機及制粉系統選型導則》，在HP磨磨制高熱值煙煤時，磨出口溫度應小于82℃，但由于提高出口溫度一個方面可以降低磨煤機功率，另一個方面可以增加熱一次風量，從而增加空氣預熱器的煙氣——空氣換熱量，降低鍋爐的排煙損失，所帶來的經濟效益十分明顯，因此適當提高磨煤機的出口溫度是值得嘗試的。提高磨煤機出口溫度對鍋爐安全性的影響主要有兩個方面，一個方面是原煤加熱研磨過程中CO的析出，另一個方面是石子煤夾帶下少量原煤或粗顆粒煤粉落在渣室上，這部分原煤被熱風加熱后氧化甚至燃燒，表現為石子煤落下的同時，有不同大小的火星落入石子煤斗。這部分原煤或煤粉產生CO，甚至會產生CO2，并被熱風帶入煤粉氣流中。通過試驗，可以觀察提高磨煤機出口溫度以后，鍋爐排煙溫度、磨煤機功率、煤粉細度、煤粉氣流中的CO含量、石子煤排放情況等的變化，從而在經濟性和安全性之間找到一個平衡點。

1.3 試驗結果分析

2D磨煤機提高出口溫度試驗結果如表1所示，試驗煤種為澳洲煤，揮發份Vad=27.40%。

如表1所示，當出口溫度從82℃提升至90℃，相應入口風溫從248℃升高至268℃，煤粉細度R200增粗2.0%，R75增粗6.3%，但煤粉均勻性指數提高0.04，磨煤機平均功率下降19 kW，瞬時最大功率從512 kW降至503 kW，磨碗差壓保持不變，石子煤量沒有變化。觀察2D磨煤機出口溫度提高前后的2D噴口煤粉的著火情況，發現噴口煤粉著火變化不明顯，因此在磨出口溫度提高后噴口仍是安全的。

從以上的磨出口溫度試驗可以得出結論，隨著磨出口溫度提高，出現以下情況。

（1）煤粉細度總體會略有變粗。一方面，磨出口溫度提高后，煤粉變干燥，同樣粒徑的煤粉重量減輕，一次風體積流量增大，在同樣的一次風質量流量和分離條件下，能夠離開分離器進入粉管的煤粉粒徑會有所增大；另一方面，磨出口溫度提高，原煤更易磨碎，對成粉的煤粉細度存在有利一面。由于煤粉細度主要由分離條件決定，因此磨的煤粉細度總體會略有變粗。

（2）磨平均功率明顯下降，瞬時最大功率也下降，可極大改善磨煤機因功率限制導致的帶負荷能力的下降。

（3）磨碗差壓不變，或略有降低。

（4）噴口煤粉著火情況變化不明顯，仍然安全。

表1 2D磨煤機提高出口溫度試驗結果

1.4 提高磨出口溫度后制粉系統運行安全性評估

制粉系統運行的安全性與煤粉在制粉系統內的沉積氧化、以及原煤加熱研磨過程中揮發份的析出，主要是CO的析出有關，在磨煤機出口溫度提高時，煤粉變得干燥，煤粉流動性改善，有利于防止煤粉在制粉系統內的沉積，因此可提高煤粉輸送過程的安全性。原煤加熱研磨過程中CO的析出量可通過監測粉管煤粉氣流的CO濃度來實現，因此CO濃度監測系統成為制粉系統防爆的一個主要手段，但尚沒有文獻資料表明粉管的CO濃度到底多少是安全的。

粉管煤粉氣流中的CO含量受兩個因素的影響：

（1）原煤加熱研磨過程中CO的析出；

（2）石子煤夾帶下少量原煤或粗顆粒煤粉落在渣室上，這部分原煤被熱風加熱后氧化甚至燃燒，表現為石子煤落下的同時，有不同大小的火星落入石子煤斗。這部分原煤或煤粉產生CO，甚至會產生CO2，并被熱風帶入煤粉氣流中。

如表2所示，2C和2D磨同時磨制廣匯混煤的粉管CO濃度比較直接說明CO的產生來源，2D磨由于石子煤較多，火星也較多，在出口溫度只有73℃時，粉管的CO濃度卻達到65～70 ppm，并出現0.03%的CO2；而2C磨雖然出口溫度有80℃，但粉管的CO濃度最大只有20 ppm，并且檢測不到CO2。

表2 不同出口溫度下粉管的CO、CO2和O2濃度

經過不同煤種的試驗，如揮發份Vad接近30%的澳洲煤、混煤、神混1號煤、神華外購1煤、山西優混煤、神華石炭煤、匯能混煤（內蒙煤）以及印尼煤等煤種，得出以下的結論。

（1）試驗煙煤在入口風溫≤300℃、出口溫度＜100℃，印尼煤入口風溫≤270℃、出口溫度≤75℃條件下，在加熱研磨過程中CO析出量極少或幾乎沒有；有原煤或粗顆粒煤粉落在渣室上是影響粉管煤粉氣流中的CO濃度大小的主要因素。

（2）隨出口溫度提高，原煤CO析出量可能略有增大或基本不變。

（3）提高磨煤機出口溫度運行是安全的，被石子煤夾帶下的原煤或粗顆粒煤粉在渣室的積聚反而是主要的風險因素。

2 磨出口溫度對鍋爐運行性能的影響

磨出口溫度對鍋爐運行性能的影響試驗結果

表3 磨出口溫度對鍋爐運行性能的影響試驗結果

如表3所示，試驗在660 MW負荷下進行，ABCDE磨運行，氧量控制值2.3%。

由表3可見隨磨出口溫度提高，各性能參數變化趨勢如下。

（1）飛灰可燃物略有增加，煙氣中CO含量增加，原因與出口溫度提高后煤粉細度略有增粗有關；

（2）經漏風、空預器進口煙溫、入口風溫修正的排煙溫度下降，下降幅度基本與冷一次風旁路率的下降對應，即0.41℃/1%冷風旁路。

（3）鍋爐熱效率提高，93℃出口溫度比78℃出口溫度熱效率提高0.28%，扣除吹灰影響后，熱效率提高0.21%。

（4）磨煤機總功率下降，一次風機功率增加，主要原因是冷風旁路減少后，經過空預器的一次風量增加，一次風壓升高。

（5）鍋爐主要輔機的總功率下降，廠用電率下降，主要有幾方面的原因：一是磨煤機功率的下降值高于一次風機功率的增加值；二是排煙溫度下降后引風機和增壓風機功率下降；三是鍋爐效率提高后，總煤量略有下降，導致總風量下降。

（6）現對供電煤耗下降，93℃出口溫度比78℃出口溫度下降1.1 g/kWh，扣除吹灰因素后下降0.82 g/kWh，對應的正平衡供電煤耗也下降。

（7）NO排放值略有升高，93℃出口溫度比78℃出口溫度升高約7%，原因可能與磨出口溫度升高后著火略有提高有關。

（8）汽溫略有升高。

3 結語

經過在沙角C電廠2號爐進行的提高磨煤機出口溫度試驗表明，如果把磨的出口溫度提高到90℃左右，磨煤機運行仍具有一定的安全余量，并不會導致磨煤機內產生CO析出的問題，但提高磨煤機出口溫度以后，需要加強對磨煤機排渣箱的巡查頻度，發現異常及時處理；另外，不同的煤種析出CO存在差異，需要針對煤質制定出最優的磨煤機出口溫，不可盲目提高磨煤機的出口溫度，從而在確保磨煤機運行安全的前提下，提高鍋爐運行的經濟性。

［1］李文華.提高中速磨煤機出口溫度對鍋爐運行的影響［J］.中國電力，2010（10）：27-30.

［2］陳剛.沙角C電廠660 MW機組內部培訓教材鍋爐分冊［M］.武漢：華中科技大學出版社，2000.

Security and Economy Analysis of Improving HP Type Medium-Speed Pulverizer Outlet Temperature

CHEN Shu-wei
（Shajiao C Power Station of Guangdong Yuedian Group Co.，Ltd，Dongguan523936，China）

According to test of improving HP type medium speed pulverizer outlet temperature,analyzed the security and economy on improving HP type medium-speed pulverizer outlet temperature,point out the feasibility and economic benefits of improving HP type medium-speed pulverizer outlet temperature.

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TM621.2

A

1009－9492(2014)02－0029－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.008

陳樹偉，男，1981年生，廣東揭陽人，碩士，工程師/技師。研究領域：電廠運行。

(編輯：王智圣)

2013－08－21