中儲式制粉系統排粉機電流異常波動的研究

王瑞君

（華電國際十里泉發電廠，山東 棗莊 277100）

0 引言

華電國際十里泉發電廠330MW機組鍋爐采用了美國CE燃燒工程公司的引進技術。鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環鍋爐，采用平衡通風、四角切圓燃燒技術、中儲式熱風送粉系統，燃料為煙煤。本廠采用的是中儲式熱風送粉系統，采用4臺350／600低速鋼球磨煤機。原煤由原煤倉經皮帶式給煤機送入球磨機，經空氣預熱器預熱后的熱空氣作為干燥劑送入磨煤機，對煤進行加熱干燥的同時，排粉機將煤粉吸入粗粉分離器，并在粗粉分離器中將不合格的粗粉分離出來后，經回粉管道送至磨煤機中重新研磨，而合格的細煤粉進入細粉分離器，在細粉分離器中，依靠離心力分離的作用，把細粉直接送入其下方的煤粉倉或經輸粉機送到相鄰的煤粉倉中去[1-3]。

運行過程會出現排粉機電流異常波動的現象，使得排粉機的振動加劇，嚴重影響機組的安全運行。為徹底解決排粉機電流異常波動的問題，本文基于現場系統運行數據，結合相關理論知識，對制粉系統進行了全面的定量和定性分析，確定了細分分離器的鎖氣器動作，造成乏氣送粉濃度增加，進而引發排粉機電流異常波動，通過調整鎖氣器重錘，增加鎖氣器動作頻率，以此解決排粉機電流異常波動的問題，保障了機組的安全穩定運行[4]。

1 排粉機電流異常波動的描述

2018年1月～7月，正常運行過程中，#7爐共發生4次B排粉機電流異動的情況，第1次是機組正常運行期間，沒有進行任何操作的情況下，排風機電流的峰值為80.83A；第2次是機組進行了停止磨煤機后，倒風過程中關小回風門的操作，在3s內排粉機電流波動峰值為101.03A；第3次是機組正常運行期間，略微開大磨煤機冷風擋板的過程中，排風機電流的峰值為66.11A；第4次是停止磨煤機的過程中，進行了減少給煤量，關小系統風熱風擋板，開大系統風冷風擋板的操作，在2s內排粉機電流異動峰值為81.83A。

2 排粉機電流異動的原因分析

本廠330MW機組排粉機采用離心風機，其工作原理為：葉輪隨轉軸旋轉時，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉而獲得慣性離心力，并使氣體從葉片間的出口甩出，被甩出的氣體擠入機殼，于是機殼內的氣體壓強增高，最后被導向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強降低，外界氣體就能從風機的吸入口通過葉輪前盤中央的孔口吸入，源源不斷地輸送氣體[5,6]。

制粉系統正常運行過程中，當出現給煤機斷煤、磨煤機滿煤、粗粉分離器堵塞、細粉分離器堵塞、排粉機入口防爆門爆破時，會造成排粉機電流異常波動，但是這4次排粉機電流為瞬間波動，持續時間很短，經就地檢查，上述原因均已被排除[7]。

通過對制粉系統的工作原理分析，結合現場的PI（實時數據系統）對現場數據進行全面采集，需要采集數據點有負荷、B排粉機入口乏氣流量、B粗粉分離器后負壓、B排粉機出口壓力、B排粉機入口溫度、B排粉機入口壓力、B排粉機出口溫度、B排粉機電流、B磨煤機出口溫度、B磨煤機出口壓力、B磨煤機出口差壓、B磨煤機入口負壓、B磨煤機入口風溫、B磨煤機A電機電流、B磨煤機B電機電流、B給煤機給煤量、A粉倉粉位I、A粉倉粉位II、B排回風門反饋、B排粉機熱風擋板位置、B排粉機冷風擋板位置、B磨煤機熱風擋板位置、B磨煤機冷風擋板位置、B磨煤機再循環風擋板位置、B1給粉機轉速、B3給粉機轉速、C1給粉機轉速、C2給粉機轉速、C3給粉機轉速、C4給粉機轉速、B1一次風速、B3一次風速、C1一次風速、C2一次風速、C3一次風速、C4一次風速、B1一次風煤粉濃度、B3一次風煤粉濃度、C1一次風煤粉濃度、C2一次風煤粉濃度、C3一次風煤粉濃度、C4一次風煤粉濃度。

在排除上述常規分析原因后，結合采集的PI數據，選擇排粉機電流異動前后較短時間的數據分析，為了更好地進行原因分析，現在采取對比分析的方式，選擇兩個數據段AB分別為2018/06/29 10:36:0至2018/06/29 10:40:59、2018/06/30 08:34:00至2018/06/30 08:38:59，數據采集精度為1秒鐘采集一次。

根據排粉機異步電動機定子電流特性，其定子電流異常變大，說明此時異步電動機輸出的軸功率變大，而異步電動機輸出的軸功率用于排粉機有效做功和克服摩擦做功。因此，需要分析排粉機離心風機的軸功率變化情況。

A時間段B排粉機入口風溫最大值和最小值相差0.1949℃，B排粉機出口風溫最大值和最小值相差0.0929℃，B磨煤機出口風溫最大值和最小值相差0.2233℃，B磨煤機入口風溫最大值和最小值相差6.4626℃。因此，可以排除B排粉機出、入口風溫和B磨煤機出口風溫的影響，同時需要考慮B磨煤機入口風溫的影響。B時間段B排粉機入口風溫最大值和最小值相差0.0787℃，B排粉機出口風溫最大值和最小值相差0.0796℃，B磨煤機出口風溫最大值和最小值相差0.1313℃，B磨煤機入口風溫最大值和最小值相差8.2831℃。因此，可以排除B排粉機出、入口風溫和B磨煤機出口風溫的影響，同時需要考慮B磨煤機入口風溫的影響。

A時間段為機組正常運行期間，沒有任何操作，現在對該時間段B制粉系統各個風門狀態進行統計分析，只有B磨煤機再循環風門有所動作，其他風門基本沒有變化。

一次風速的變化如圖1所示，從A時間圖中可以看出，在150s附近，C1一次風速瞬間下降，B1、C1和C2變化較小，B3、C3和C4瞬間風速變大；從B時間圖中可以看出，在167s附近，6個一次風管對應的風速異常增大。折算后的一次風煤粉濃度差壓，如圖2所示。由于折算后的一次風煤粉濃度差壓基本維持在0～0.35之間，所以一次風煤粉濃度差壓在該區域處于線性區，可以認為代表一次風煤粉濃度差壓，在拋棄排粉機溫度和一次風速影響的因素下，在峰值附近發生了風粉濃度的瞬時增大，同時考慮到給粉機轉速在該范圍內下降，對應的下粉量在下降，說明此時乏氣送粉的濃度增大。

B排粉機入口乏氣流量在峰值點附近，A時間段出現瞬間下降的趨勢，B時間段出現小幅下降趨勢。排粉機全壓在峰值點附近，排風機全壓瞬間增大，A時間段比B時間段的變化幅度更大。考慮到該時間段負荷變化很小，排粉機所帶給粉機的負荷應該保持基本不變。綜合在峰值點附近，給粉機轉速下降，一次風煤粉濃度增加，A時間段正常運行，沒有操作的情況下，B排粉機入口乏氣流量瞬間減少，排粉機全壓瞬間增大。雖然排粉機所帶負載有效功率在該瞬間迅速增加，但全時間段觀察可以看出，其功率變化未異常超出合理范圍內，必然克服摩擦功率會大幅增加。因此，可以推斷出，在進入排粉機的風煤粉濃度存在瞬間增大的現象。

排粉機入、出口壓力在峰值點前后時間段內，基本呈現排粉機入口風壓先減小再增大后減小的趨勢，排粉機出口風壓呈現先增大后減小的趨勢。B粗粉分離器后負壓在峰值點前后時間段，B粗粉分離器后負壓呈現先增大后減小的趨勢。

圖1 一次風速的變化趨勢Fig.1 Change trend of wind speed

圖2 折算后的一次風煤粉濃度差壓變化趨勢Fig.2 Percent variation trend of the differential pressure of a wind pulverized coal concentration after calculation

綜上分析，由于排粉機電流異動為瞬間的，同時排除機械故障，各相關參數也是瞬間變化。因此，可以判定造成排粉機電流異動的原因為細粉分離器的鎖氣器在煤粉積累較多時瞬間動作，造成乏氣送粉濃度增大，進而造成排粉機出口風壓增大，增大排風機軸功率，為維持排粉機風壓穩定，促使B磨煤機再循環風擋板瞬間動作，進而引發制粉系統其它參數的變化。

3 結論

本廠排粉機電流異常波動時間短暫，為徹底解決排粉機電流異常波動，通過PI系統進行數據采集。為達到研究精度的要求，采樣時間選擇1s。結合相關理論知識，對制粉系統進行了全面的定量和定性分析，通過各要素間的關系分析，確定了細分分離器的鎖氣器動作，造成乏氣送粉濃度增加，進而引發排粉機電流異常波動，造成相關制粉系統參數的瞬間變化。通過調整鎖氣器重錘，增加鎖氣器動作頻率，解決了排粉機電流異常波動的問題，保障了機組的安全穩定運行。