600 MW超臨界機組磨煤機提高出力改造

孟德彪

（淮浙煤電鳳臺發(fā)電分公司,安徽淮南 232131）

0 引言

隨著火電機組可利用小時數(shù)的降低，為降本增效，一些電廠進行了低熱值煤摻燒的試驗研究，并取得不少成果。燃煤發(fā)熱量降低，煤質(zhì)變差，機組煤耗增加，磨煤機出力能否滿足需要成為主要制約因素。磨煤機設計出力裕量不足，就需對磨煤機進行調(diào)高出力改造。

1 改造背景

某電廠一期2×600 MW機組鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。生產(chǎn)廠家為東方鍋爐（集團）股份有限公司，鍋爐型號DG1900/25.4-II1。制粉系統(tǒng)采用冷一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配備6臺北京電力設備總廠生產(chǎn)的ZGM113G磨煤機（參數(shù)見表1）。設計校核燃用煤種均為淮南煙煤，磨煤機5臺運行1臺備用。單臺磨煤機的銘牌出力為59.8 t/h。磨損中后期，磨煤機出力（53～55）t/h。機組燃用低熱值煤煤量常≥290 t/h，需要啟動6臺磨煤機，導致制粉電耗增大，機組失去備用磨煤機，給機組安全穩(wěn)定運行造成隱患。

2 理論依據(jù)

ZGM113G型輥式磨煤機在運行過程中幾何相似和動力相似是其氣（氣體，水蒸氣）固（風粉）兩相流起主要作用的準則。在理論模型中，磨輥一次研磨合格煤粉的產(chǎn)量與磨輥下通過的物料厚度、磨輥壓人物料的速度、研磨壓力和磨輥的寬度成正比，數(shù)學表示式：Q=K×S×V×F×B。式中Q是次研磨合格煤粉的產(chǎn)量，K是系數(shù)，S是煤層厚度，V是磨輥壓入物料的速度，F(xiàn)是研磨壓力，B是研磨接觸面積。

由數(shù)學表達式可知，磨煤機出力大小與設計系數(shù)、每層厚度、磨輥壓入物料的速度、研磨壓力、研磨接觸面積相關(guān)。只要某一個或幾個參數(shù)提高，磨煤機出力就可以提高。

（1）K為磨煤機選型設計、運行因素影響綜合系數(shù)，在磨煤機設計選型一定、煤質(zhì)穩(wěn)定的情況下，只與運行調(diào)整有關(guān)。在保證煤粉細度的前提下，運行調(diào)整手段有限，只能調(diào)節(jié)風量、風溫及加載油壓。風量要滿足送粉且管道不能積粉的要求，風溫要保證干燥出力要求又要保證設備安全，調(diào)節(jié)范圍有限，對提高磨煤機出力影響較小。

（2）煤層厚度S與磨煤機設計出力和磨盤設計大小有關(guān)，磨煤機內(nèi)空間有限，提高煤層厚度有限，且提高每層厚度磨煤機制粉單耗增加，磨煤機渣量增大，還可造成堵磨風險。

表1 ZGM113G磨煤機參數(shù)

（3）磨輥壓入物料的速度V即磨煤機轉(zhuǎn)速，磨煤機轉(zhuǎn)速提高，單位時間內(nèi)磨盤上煤粉被碾壓的次數(shù)增加，單位時間內(nèi)碾磨出來的合格煤粉數(shù)量增加，可以提高磨煤機出力。

（4）研磨壓力F與磨輥、壓架重量，液壓油加載壓力有關(guān)，在原設計的強度參數(shù)下，提高有限。

（5）研磨接觸面積B與磨輥和磨盤的接觸面積有關(guān)，提高磨盤與磨輥面積，在單位時間內(nèi)更多的煤粉顆粒受到碾壓，可碾磨出更多的合格煤粉，也可提高磨煤機出力。

分析可知，影響磨煤機出力主要因素是磨煤機磨輥壓入物料的速度即磨煤機轉(zhuǎn)速、磨煤機研磨接觸面積。提高磨煤機出力可從這兩方面入手，設法提高磨煤機轉(zhuǎn)速與增大研磨接觸面積。

3 改造方案選擇及實施

3.1 改造方案

提高磨煤機轉(zhuǎn)速可通過改造磨煤機減速機實現(xiàn)，改變磨煤機磨煤機減速變比，更換傘齒即可，比較容易實現(xiàn)，且可根據(jù)需要選擇提高輸出轉(zhuǎn)速，較為靈活。一般轉(zhuǎn)速提高分為提高12%（轉(zhuǎn)速27.1 r/min）和提高24%（轉(zhuǎn)速30 r/min）兩擋。轉(zhuǎn)速提高12%，磨煤機出力提高約10%，經(jīng)核算磨煤機軸功率約600 MW，原配電機630 MW，仍可繼續(xù)使用。因磨煤機出力提高，相應配風也需改變，磨煤機噴嘴可根據(jù)一次風壓余量選擇保留或更換。磨煤機轉(zhuǎn)速提高24%，出力提高約20%，配套電機功率需達到710 MW，電機需進行更換或擴容改造。因磨煤機出力提高較大，磨煤機噴嘴需進行配套改造。

提高磨煤機研磨接觸面積可通過重新設計輥套、襯板來實現(xiàn)，需增大磨輥直徑及寬度，但磨煤機內(nèi)部空間有限，研磨接觸面積提高受限，輥套襯板換型后保持架、拉桿、鉸軸等配件需重新校核換型，變動較大，投資也較大。

根據(jù)電廠情況，只要保證磨煤機在檢修周期內(nèi)出力≥60 t/h，就可滿足磨煤機5運1備，保障機組安全運行需要。考慮磨煤機研磨件磨損后期出力降低，磨煤機最大出力在66 t/h即可滿足需要。根據(jù)投資成本及改造實現(xiàn)難易程度，選擇提高磨煤機轉(zhuǎn)速方案，磨煤機轉(zhuǎn)速提高12%，保留原電機，磨煤機油站、噴嘴等不做改動，只對減速機進行改動。

3.2 熱平衡計算校核

磨煤機提高轉(zhuǎn)速改造后理論最大出力為66 t/h，按正常運行磨煤機出口溫度85℃，以正常燃煤成分分析為依據(jù)，進行熱平衡計算校核，現(xiàn)熱一次風量及溫度均滿足需要，詳見表2。

3.3 改造實施

為驗證提速改造提高磨煤機出力的效果，電廠選1臺磨煤機進行改造實驗，減速機改造由磨煤機生產(chǎn)廠家北京電力設備總廠負責實施，安裝由電廠招標單位負責，北京電力設備總廠技術(shù)人員現(xiàn)場指導。

3.4 性能試驗

試驗用煤為電廠日常用煤，煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表3。最大出力試驗期間，磨煤機煤量從55 t/h逐步增至68 t/h。煤量達到68 t/h期間，一次風母管壓力10 kPa，熱風門開度85%，磨煤機出口溫度85℃，磨煤機穩(wěn)定運行4 h。繼續(xù)增大煤量，進口一次風量有所下降，進出口差壓降低，增加煤量有堵磨風險，故認為其達到最大穩(wěn)定出力。磨煤機最大出力時各參數(shù)，見表4和表5。

表3 試驗入爐煤分析

表4 68 t/h最大出力下運行參數(shù)

表2 磨煤機熱平衡計算表

表5 68 t/h最大出力下各粉管煤粉細度及風速

試驗結(jié)果顯示，改造后磨煤機最大出力達到68 t/h，出力提高13%，達到了改造的目的。改造后，磨煤機的煤粉細度良好，磨煤機電耗與改造前相比略有下降，磨煤機電機、潤滑油系統(tǒng)、液壓油系統(tǒng)滿足改造后需要，減速機推力瓦較改造前溫度略微上升，設備運行穩(wěn)定，改造效果良好。

［1］趙仲琥，張安國，等.DL/T5145-2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設計計算技術(shù)規(guī)定［S］.國家發(fā)改委，2002.

［2］吳建波，王準，等.2016-R-02-031《淮浙煤電有限公司磨煤機最大出力試驗報告［R］.浙江省浙能技術(shù)研究院，2016.

［3］黃勇，等.ZGM113G型中速輥式磨煤機使用和維護說明書［R］.北京電力設備總廠，2009.

［4］張安國.DL/T467-2004電站磨煤機及制粉系統(tǒng)性能試驗［S］.國家發(fā)改委，2004.