雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)靈活性安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

華能湖南岳陽(yáng)發(fā)電有限責(zé)任公司 鐘世有 王 磊 袁 旭

電廠生產(chǎn)過(guò)程中，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，屬于電廠中電能消耗量最大的構(gòu)成部分，幾乎占比整個(gè)電廠整體用電量的20%，其在構(gòu)成組件上主要以鋼球煤機(jī)和給煤機(jī)兩大設(shè)備構(gòu)成。但目前此系統(tǒng)在運(yùn)行期間仍存在較多的安全性問(wèn)題，同時(shí)在運(yùn)行期間的系統(tǒng)生產(chǎn)效益也具有較大的提升空間，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。

華能岳陽(yáng)電廠是湖南電網(wǎng)裝機(jī)容量最大的火力發(fā)電廠。投產(chǎn)初期制粉系統(tǒng)耗電率較高，制粉單耗一度超過(guò)32kWh/t，高于國(guó)內(nèi)同類機(jī)組平均水平。在近年的運(yùn)行中深挖制粉系統(tǒng)節(jié)能潛力，運(yùn)行維護(hù)水平不斷提高，制粉單耗降低到26kWh/t 左右，實(shí)現(xiàn)了雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的靈活性提升，且在安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面也取得初步成效。

1 雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)

1.1 制粉研磨原理

圖1 雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)由兩個(gè)完全對(duì)稱的回路組成，原煤通過(guò)變頻起重式給煤機(jī)送入落煤管中，再由螺旋輸送裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將煤送入至磨煤機(jī)內(nèi)。待原煤被磨煤機(jī)磨粉干燥后，由風(fēng)、粉氣流按原煤落入磨煤機(jī)的反方向?qū)⒚悍蹘С銮蚰C(jī)進(jìn)入煤粉分離器進(jìn)行分離，煤粉經(jīng)過(guò)分離后，顆粒符合標(biāo)準(zhǔn)的通過(guò)分離器出口經(jīng)煤粉管道送至燃燒器，而顆粒較大的則落入中口軸重新進(jìn)入研磨機(jī)再次研磨。

1.2 磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量

在雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)構(gòu)成中，磨煤機(jī)的鋼球裝載量變化對(duì)于鋼球磨筒之內(nèi)的空間變化具有很大影響，同時(shí)其也會(huì)影響到鋼球磨制煤粉的作業(yè)效率[1]。相關(guān)理論研究顯示，磨煤機(jī)與鋼球量之間出力比率呈0.6次方正比關(guān)系，功率比率呈0.9次方正比關(guān)系，在此理論基礎(chǔ)之上，一旦鋼球裝載量數(shù)值高于最適宜參數(shù)值，那么設(shè)備的出力增力會(huì)低于設(shè)備功率所消耗的增加數(shù)值，但此時(shí)設(shè)備的實(shí)際制粉單耗卻會(huì)出現(xiàn)增加的狀況[2]。此時(shí)為進(jìn)一步降低制粉系統(tǒng)的單耗量，同時(shí)提升磨煤機(jī)出力效果，就必須做好磨煤機(jī)設(shè)備上鋼球裝載量時(shí)刻處于最佳參數(shù)值處理工作[3]。通常情況下，磨煤機(jī)設(shè)備上的鋼球最佳裝載量數(shù)值會(huì)受到不同指標(biāo)變化的影響，各類指標(biāo)分別包括臨界轉(zhuǎn)速、充球系數(shù)、滾筒容積以及設(shè)備本身的轉(zhuǎn)速等，目前大部分電廠在生產(chǎn)期間，在進(jìn)行最佳狀態(tài)量的調(diào)整時(shí)均會(huì)借助試驗(yàn)的方式進(jìn)行更適宜本廠生產(chǎn)所用的裝載量。

本次研究中的華能岳陽(yáng)電廠生產(chǎn)期間，所投用的磨煤機(jī)型號(hào)為RKD420/650，且在進(jìn)行磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量的確認(rèn)時(shí)，將磨煤機(jī)的“峰值”設(shè)定為一個(gè)關(guān)鍵性的參考依據(jù)，而在進(jìn)行磨煤機(jī)“峰值”確認(rèn)時(shí)，主要進(jìn)行了如圖2所示曲線計(jì)算工作。

圖2 磨煤機(jī)功率曲線圖

圖3 磨煤機(jī)功率曲線圖

圖2中M 主要視作最佳鋼球裝載量的磨煤機(jī)運(yùn)行功率計(jì)算曲線，其中P1所指代的是磨煤機(jī)的“峰值”點(diǎn)，當(dāng)設(shè)備內(nèi)鋼球的磨損量過(guò)高時(shí)、且充球工作開(kāi)展不及時(shí)，磨煤機(jī)的運(yùn)行功率就會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)降為N 曲線，此時(shí)“峰值”也會(huì)隨之降到P2，并伴隨設(shè)備出力不足問(wèn)題產(chǎn)生。對(duì)于此類狀況，在進(jìn)行磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量處理時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備“峰值”參數(shù)為1400kW 之時(shí)為最佳裝載量，最終初步實(shí)現(xiàn)了雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性及經(jīng)濟(jì)性提升管理目標(biāo)。

1.3 載煤量調(diào)整

當(dāng)最佳鋼球裝載量確認(rèn)基礎(chǔ)上，磨煤機(jī)的內(nèi)存煤量變化會(huì)與耗用功率間呈現(xiàn)如圖3所示的關(guān)系，其中L 點(diǎn)為未將煤添加至最佳鋼球裝載量之內(nèi)的設(shè)備功率數(shù)值，隨著煤量的添加設(shè)備的功率也隨之產(chǎn)生變化，L 向右不斷移動(dòng)接近峰值時(shí)，此過(guò)程鋼球與煤開(kāi)始混合，其研磨介質(zhì)重心也開(kāi)始發(fā)生變化，即與磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)軸相接近，隨后磨煤機(jī)功率逐步降低，降低至B 點(diǎn)后得到了鋼球與煤最佳混合比，磨煤機(jī)設(shè)備的出力也更具穩(wěn)定性和安全性。此時(shí)需注意絕不能繼續(xù)增加填煤量，否則鋼球會(huì)直接“浮”于煤中，降低研磨成效的同時(shí)影響系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，甚至誘發(fā)磨煤機(jī)設(shè)備隨之形成“堵煤”問(wèn)題[4]。通過(guò)上述分析后，在進(jìn)行載煤量調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在設(shè)定B 點(diǎn)為最佳載煤量時(shí)該點(diǎn)處于磨煤機(jī)的“峰值”右側(cè)50kW 范圍內(nèi)，此時(shí)的磨煤機(jī)出力處于最佳穩(wěn)定狀態(tài)且系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性也比較突出，最終實(shí)現(xiàn)了華能岳陽(yáng)電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)。

1.4 制粉系統(tǒng)啟停問(wèn)題

在生產(chǎn)過(guò)程中，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)日益增長(zhǎng)。對(duì)于此種現(xiàn)象，首先進(jìn)行了理論層次的分析，根據(jù)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行原理，當(dāng)制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)及頻率越來(lái)越高時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的鋼球磨空載的時(shí)間必然會(huì)隨之開(kāi)始增加，后續(xù)則會(huì)造成制粉系統(tǒng)的單耗開(kāi)始隨之增長(zhǎng)[5]。對(duì)于此類問(wèn)題，在解決時(shí)先行開(kāi)展了以系統(tǒng)運(yùn)行為核心的專項(xiàng)設(shè)備治理工作，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性；其次針對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，為后續(xù)磨煤機(jī)的運(yùn)行安全性進(jìn)行了調(diào)整，實(shí)現(xiàn)合理安排。一系列技術(shù)處理后雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)開(kāi)始降低，節(jié)省磨煤機(jī)空載電能消耗量的同時(shí)為生產(chǎn)效益提升起到了重要的促進(jìn)作用。

2 風(fēng)量和風(fēng)溫控制

當(dāng)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，煤粉的磨制以及干燥度變化主要受到風(fēng)溫及風(fēng)量?jī)身?xiàng)因素的影響。一般而言，系統(tǒng)中燃料沿著筒體長(zhǎng)度方向的分布狀態(tài)以及磨煤出力情況，在很大程度上會(huì)受到磨煤機(jī)筒體內(nèi)實(shí)際通風(fēng)變化情況所影響[6]。例如，當(dāng)筒體內(nèi)風(fēng)量極小時(shí)會(huì)導(dǎo)致燃料均停留于筒內(nèi)進(jìn)口位置，導(dǎo)致筒體出口位置的鋼球無(wú)法得到充分利用，進(jìn)一步造成筒內(nèi)能量被浪費(fèi)于金屬磨損及發(fā)熱現(xiàn)象上，導(dǎo)致生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益受影響。

與此同時(shí)，由于受到磨煤機(jī)筒內(nèi)的風(fēng)速并不高因素影響，筒出口位置已合格的一部分煤粉卻無(wú)法被氣流帶出，真正從筒內(nèi)被帶出的僅為少量細(xì)煤粉，從而影響了磨煤機(jī)出力成效下降。華能岳陽(yáng)電廠在此時(shí)進(jìn)行風(fēng)量的控制時(shí)，通過(guò)一次運(yùn)載風(fēng)風(fēng)量的逐步增加，顯著就沿著筒體長(zhǎng)度方向上燃料對(duì)于鋼球的利用現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)了改善，不僅優(yōu)化了磨煤機(jī)的出力情況，同時(shí)在電能消耗量的節(jié)省方面也發(fā)揮了明顯的促進(jìn)效果，最終確認(rèn)了磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的最佳風(fēng)量為10～18kg。

進(jìn)行煤粉干燥風(fēng)處理時(shí)，當(dāng)風(fēng)溫越高時(shí)更利于提升煤粉著火率，但此過(guò)程中需注意，風(fēng)溫的高度需受到雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)防爆條件的限制，且磨煤機(jī)軸承工作本身也具備極高的可靠性，從而促使系統(tǒng)運(yùn)行期間安全性更高[7]。在調(diào)查分析本廠煤質(zhì)特性及磨煤機(jī)工作實(shí)況后，充分將調(diào)查結(jié)果與制粉系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，得出本廠中磨煤機(jī)設(shè)備出口位置的風(fēng)粉氣流風(fēng)溫應(yīng)控制在60～95℃之間，盡量降低冷風(fēng)使用，保證鍋爐空預(yù)器使用系數(shù)，提高機(jī)組效率。

綜上，在雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運(yùn)行期間，對(duì)其在運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)性、安全性及靈活性產(chǎn)生影響的因素十分繁雜。此時(shí)想要進(jìn)一步保障系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性及靈活性，就須充分結(jié)合所在電廠的實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有的煤質(zhì)特性、設(shè)備構(gòu)成特征等因素，為后續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件構(gòu)成層面的保障，同時(shí)還需積極采取各項(xiàng)技術(shù)處理手段，控制運(yùn)煤數(shù)量及鋼球裝載量，提升系統(tǒng)運(yùn)行靈活性的同時(shí)對(duì)于生產(chǎn)安全質(zhì)量提升也能起到助推效果，最終為整個(gè)電廠的經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。