660MW燃煤機(jī)組鍋爐磨煤機(jī)入口一次風(fēng)流場(chǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用研究

國(guó)家能源集團(tuán)宿遷發(fā)電有限公司 房 新 肖 榮 西安熱工研究院有限公司 朱晉永 梅振鋒

國(guó)家能源集團(tuán)宿遷發(fā)電有限公司二期裝設(shè)兩臺(tái)660MW 燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為超超臨界壓力二次再熱直流鍋爐，采用單爐膛塔式布置、四角切向燃燒、擺動(dòng)噴嘴加煙氣再循環(huán)調(diào)溫、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、固態(tài)干排渣，鍋爐燃用煙煤。機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，鍋爐磨煤機(jī)入口在線一次風(fēng)量測(cè)量長(zhǎng)期存在偏差過(guò)大、波動(dòng)劇烈等問(wèn)題，導(dǎo)致磨入口熱一次風(fēng)門(mén)始終無(wú)法投入自動(dòng)，一次風(fēng)煤比控制十分粗放，日常運(yùn)行中始終將磨入口一次風(fēng)量控制在較高水平，對(duì)鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生了諸多不利影響：磨煤機(jī)出口粉管風(fēng)速長(zhǎng)期保持高速運(yùn)行，管道、風(fēng)門(mén)和燃燒器磨損加劇；燃燒器出口一次風(fēng)速過(guò)大，煤粉著火燃燒推遲，屏式過(guò)熱器等高溫受熱面壁溫超溫、灰渣可燃物含量上升；磨煤機(jī)入口冷一次風(fēng)滲入量過(guò)大，鍋爐的排煙溫度上升等。因此，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量在線測(cè)量不準(zhǔn)，鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性都受到了嚴(yán)重影響。

1 優(yōu)化內(nèi)容

磨煤機(jī)入口上游布置有冷、熱一次風(fēng)混合風(fēng)道，風(fēng)量測(cè)點(diǎn)及溫度測(cè)點(diǎn)布置在磨煤機(jī)入口處，由于現(xiàn)場(chǎng)布置空間的限制，從冷、熱一次風(fēng)混合風(fēng)道到風(fēng)量測(cè)量截面之間的管道距離極短，冷、熱一次風(fēng)難以混合均勻，一次風(fēng)道內(nèi)流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布不均勻直接導(dǎo)致一次風(fēng)測(cè)量不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響磨入口一次風(fēng)量的精細(xì)化自動(dòng)控制[1,2]。本文采用的磨煤機(jī)入口一次風(fēng)道流場(chǎng)優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)并設(shè)置磨入口一次風(fēng)混流及均流裝置[3]，改善一次風(fēng)道內(nèi)冷、熱風(fēng)的混合和均布，得到更加均勻的一次風(fēng)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布，提升磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量的準(zhǔn)確性，主要改造內(nèi)容包括冷風(fēng)滲入口改造、增加冷風(fēng)風(fēng)箱以及增加全截面多點(diǎn)自清灰式在線風(fēng)量測(cè)量元件(圖1)。

圖1 優(yōu)化方案示意圖

表1為CFD 數(shù)值模擬結(jié)果，優(yōu)化后，在線風(fēng)量測(cè)量元件截面處的流速分布相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差由優(yōu)化前的24.0%降低至7.5%，溫度分布的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差由優(yōu)化前的12.8%降低至3.9%，速度及溫度偏差均顯著減小，優(yōu)化效果明顯。

表1 一次風(fēng)流場(chǎng)分布數(shù)值模擬結(jié)果統(tǒng)計(jì)（優(yōu)化前后對(duì)比）

2 應(yīng)用效果

磨煤機(jī)入口一次風(fēng)流場(chǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用后，在不同的風(fēng)量工況條件下，依據(jù)等截面網(wǎng)格的原則[4-6]對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)進(jìn)行了速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)測(cè)試，并將改造前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。表2為優(yōu)化改造后磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果，以D 磨為例，優(yōu)化后在線風(fēng)量測(cè)量裝置在不同風(fēng)量下的系數(shù)最大相對(duì)偏差均低于4%，風(fēng)量系數(shù)的線性較好。表3為C 磨和F 磨入口一次風(fēng)阻力對(duì)比結(jié)果。通過(guò)改造前后磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓損的比較，得出改造后阻力變化值，結(jié)果表明磨煤機(jī)流場(chǎng)優(yōu)化后風(fēng)道阻力未增加。

表2 D 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果

表3 C、F 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓損對(duì)比

表4和表5為500MW 負(fù)荷下，磨入口一次風(fēng)量?jī)?yōu)化試驗(yàn)結(jié)果及煤耗分析。500MW 負(fù)荷下，將B、C、F 磨入口熱一次風(fēng)門(mén)適當(dāng)關(guān)小，A、D、E磨入口風(fēng)門(mén)開(kāi)度保持不變，磨入口總風(fēng)量從450t/h 減小至417t/h，一次風(fēng)機(jī)總電流從256.2A 減小至244.2A，減小了12A，同時(shí)，排煙溫度從138.8℃降低至137.3℃，降低了1.5℃，鍋爐熱效率提升了0.09個(gè)百分點(diǎn)，供電煤耗降低約0.3g/kWh。

3 結(jié)語(yǔ)

磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)風(fēng)元件位置截面的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布不均，是造成一次風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)確的根本原因。通過(guò)設(shè)置磨入口一次風(fēng)混流及均流裝置，能夠在不增加風(fēng)道阻力的前提下，大大改善磨煤機(jī)入口一次風(fēng)流場(chǎng)及溫度場(chǎng)的均勻性，為一次風(fēng)量在線精確測(cè)量奠定基礎(chǔ)。磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量的精確測(cè)量能夠直接減小風(fēng)機(jī)電流，降低排煙溫度，提升鍋爐效率，有利于鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

表4 500MW 負(fù)荷磨入口一次風(fēng)量?jī)?yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

表5 500MW 負(fù)荷磨入口一次風(fēng)量?jī)?yōu)化煤耗分析