某電廠鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)問題治理

白 巖，郭風(fēng)波，汪 偉，吳 炬 冷 杰

(1.中電投東北新能源發(fā)展有限公司，遼寧 沈陽 110181;2.中電投蒙東能源集團公司赤峰熱電廠，內(nèi)蒙古 赤峰 024000;3.遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

某電廠鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)問題治理

白 巖1，郭風(fēng)波2，汪 偉2，吳 炬3冷 杰3

(1.中電投東北新能源發(fā)展有限公司，遼寧 沈陽 110181;2.中電投蒙東能源集團公司赤峰熱電廠，內(nèi)蒙古 赤峰 024000;3.遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

某火電廠直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機存在出力不足、石子煤排放量大等問題，通過分析，采用設(shè)備改造與運行調(diào)整相結(jié)合的治理措施，將磨煤機風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)進行改造，對磨煤機出口風(fēng)管進行風(fēng)速調(diào)平，并對煤粉細度進行優(yōu)化調(diào)整。治理后磨煤機出力增大，石子煤排放量減少，鍋爐燃燒及運行狀況有所改善，機組經(jīng)濟性相應(yīng)提高。

鍋爐;直吹式制粉系統(tǒng);中速磨煤機;風(fēng)環(huán);治理

隨著國家對能源利用的重視，各火電廠逐步開展針對自身設(shè)備特點的節(jié)能降耗措施，以改善鍋爐運行狀況，提高機組經(jīng)濟性。制粉系統(tǒng)作為煤粉鍋爐最主要的輔助系統(tǒng)，對鍋爐的安全、經(jīng)濟運行起著重要作用。

目前，采用中速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐逐漸增多，運行中經(jīng)常出現(xiàn)磨煤機出力不足、石子煤量增多、煤粉變粗等問題，嚴重影響鍋爐正常運行。某發(fā)電公司針對350 MW機組鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)存在的問題，采用多項治理措施，使制粉系統(tǒng)達到設(shè)計出力要求，滿足鍋爐運行要求。

1 鍋爐和制粉系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

350 MW機組鍋爐為單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉爐，采用全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)，呈“П”型布置，爐膛上部布置有墻式再熱器、分割屏及后屏過熱器。爐膛出口水平煙道中布置有后屏再熱器、末級再熱器、末級過熱器和立式低溫過熱器。過熱蒸汽溫度采用二級噴水調(diào)節(jié)。再熱汽溫的調(diào)節(jié)主要依靠燃燒器擺動，再熱器進口導(dǎo)管上裝有2臺霧化噴嘴式噴水減溫器，主要用作事故噴水。鍋爐設(shè)計燃用煤種為煙煤。制粉系統(tǒng)為中速磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹制粉系統(tǒng)，采用熱風(fēng)+冷風(fēng)干燥方式。每臺爐配5臺上海重型機械廠制造的HP863中速磨煤機，每臺磨煤機出口的一次風(fēng)供同層煤粉噴嘴，額定負荷下4臺運行，1臺備用。鍋爐主要參數(shù)、設(shè)計燃料特性和磨煤機設(shè)計參數(shù)如表1～表3所示。

表1 鍋爐主要參數(shù)

表2 設(shè)計燃料特性

表3 磨煤機設(shè)計參數(shù)

2 制粉系統(tǒng)存在的問題

2.1 磨煤機出力不足

磨煤機的最大出力試驗確定，A、D和E磨的最大出力分別為 41.1 t/h、41.3 t/h 和 42.2 t/h，略高于設(shè)計出力 (40.95 t/h)，B、C磨最大出力為38.6 t/h、35.9 t/h，未達到設(shè)計出力，均遠低于最大出力 (55 t/h)。由于鍋爐燃用煤質(zhì)熱值經(jīng)常低于設(shè)計煤種熱值，如果鍋爐帶大負荷運行，制粉系統(tǒng)難以滿足鍋爐出力要求。

2.2 磨煤機石子煤排放不正常

a. 石子煤排放量多。正常情況下，中速磨煤機石子煤排放量不超過額定出力的0.5%［1］，而5臺磨的石子煤排放量達到其出力的 1.74% ～6.74%，均超出正常值。石子煤排放量最少的是A磨，為1.74%，最多的是B磨，達到6.74%，C、D和E磨分別為2.45%、4.63%和4.45%。

b. 磨煤機石子煤熱值高。中速磨煤機排放石子煤的熱值應(yīng)在4 200 kJ/kg以下，而5臺磨排放石子煤的熱值在4 661～8 841 kJ/kg，均超過了4 200 kJ/kg。對石子煤取樣觀察，石子煤中存在許多粒徑在40～70 mm的小石塊，同時還有部分較大的燃煤顆粒。

c. 磨煤機石子煤損失高。通過對鍋爐熱效率計算可知，如果磨煤機石子煤量由平均1 500 kg/h降至正常排放量，石子煤熱值控制在4 200 kJ/kg，鍋爐固體未完全燃燒熱損失可降低1.69%，因此石子煤排放損失已經(jīng)嚴重影響鍋爐熱效率。

2.3 磨煤機研磨件磨損較重

通過對磨煤機內(nèi)部檢查，E磨3個磨輥磨損量在20～25 mm，A磨3個磨輥磨損量在25～40 mm，其它3臺磨煤機磨輥的磨損量也約在20 mm。根據(jù)中速磨煤機運行檢修經(jīng)驗，磨輥磨損量達到20 mm左右碾磨出力會明顯下降［2］。

2.4 磨煤機運行工況不合理

由于鍋爐的燃用煤質(zhì)經(jīng)常變化，其熱值在15 000～20 000 kJ/kg，磨煤機出力達不到鍋爐大負荷運行要求，造成鍋爐長期以來一直5臺磨煤機運行，沒有備用磨煤機。這種運行方式加劇了磨制部件的磨損，造成進入鍋爐的煤粉變粗及煤排放量多，鍋爐燃燒效率降低;5臺磨運行，制粉系統(tǒng)總體電耗增加;相比4臺磨的運行方式，其故障發(fā)生率、備件更換率及檢修維護次數(shù)等都相應(yīng)增加，運行安全性降低。

2.5 磨煤機石子煤經(jīng)常出現(xiàn)自燃現(xiàn)象

磨煤機排出的石子煤采用人工清運方式，清運期間，如果石子煤排放氣動閘板關(guān)閉時間過長，就會有較多石子煤停留在磨煤機石子煤斗內(nèi)。由于鍋爐經(jīng)常在燃用的煤質(zhì)中摻燒部分褐煤，其特點是水分和揮發(fā)分較高，易自燃。為了維持干燥出力，運行中提高磨煤機入口熱空氣溫度，導(dǎo)致磨煤機內(nèi)存留的石子煤在高溫條件下易發(fā)生自燃，這對磨煤機安全運行造成極大隱患。

3 制粉系統(tǒng)的綜合治理

3.1 對磨輥和磨碗進行檢修

在停爐檢修期間，對所有磨煤機進行內(nèi)部檢查，清除殘留在磨煤機內(nèi)部的雜物，對磨損較重的磨輥與磨碗進行堆焊和補焊，對經(jīng)常脫落和斷裂的刮板進行處理。磨輥和靡碗補焊后，在磨煤機重新啟動前對磨輥與磨碗的間隙進行調(diào)整，維持在3～5 mm，達到磨煤機運行要求。

3.2 對磨煤機風(fēng)環(huán)進行改造

磨煤機在運行中的石子煤是通過風(fēng)環(huán)自上而下落至石子煤收集箱，一次風(fēng)是通過風(fēng)環(huán)由下至上進入研磨區(qū)，在風(fēng)環(huán)喉口處流向相反的熱風(fēng)與石子煤進行激烈碰撞，把混在石子煤中較細的煤粉分離出來重返磨盤，以防過多的煤粉排出磨煤機，所以磨煤機風(fēng)環(huán)處的風(fēng)速是影響磨煤機運行中的通風(fēng)阻力和磨煤機石子煤排放量的關(guān)鍵參數(shù)［3］。

原磨煤機風(fēng)環(huán)采用增加兩圈節(jié)流環(huán)降低喉口面積，結(jié)構(gòu)如圖1所示。此次改造拆除了加裝在葉輪上的節(jié)流環(huán)，采用在風(fēng)環(huán)葉片上加裝楔形導(dǎo)風(fēng)板，使風(fēng)環(huán)喉口面積減小，出風(fēng)角度增大，結(jié)構(gòu)如圖2所示。導(dǎo)風(fēng)角度及喉口面積的改變雖然會略微增大磨煤機通風(fēng)阻力，但有利于風(fēng)環(huán)的均勻布風(fēng)，使磨煤機內(nèi)部流場更趨合理化，提高出口煤粉均勻性，改善鍋爐燃燒狀況。

圖2 改造后磨煤機風(fēng)環(huán)葉輪局部結(jié)構(gòu)圖

通過對風(fēng)環(huán)進行改造，喉口面積由原來的0.568 m2降至0.449 m2，磨煤機最大通風(fēng)量條件下喉口風(fēng)速由改造前的47.3 m/s升至59.8 m/s。喉口風(fēng)速的提高有利于降低磨煤機石子煤的排放量［4］。改造后，磨煤機石子煤排放量大大減少，石子煤熱值也降至4 200 kJ/kg以下，達到了磨煤機正常運行要求。

3.3 調(diào)整磨煤機出口煤粉細度

風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)的變化將使磨煤機出口煤粉細度發(fā)生變化，在磨煤機出力為40 t/h時，通過調(diào)節(jié)磨煤機出口分離器擋板開度對煤粉細度進行調(diào)整，控制在17.8% ～25%(見表4)。煤粉細度的調(diào)整保證了鍋爐燃燒穩(wěn)定，鍋爐飛灰與爐渣含碳量均在1%以下，在高負荷條件下也未發(fā)生爐膛嚴重結(jié)焦現(xiàn)象［5］。

3.4 對磨煤機出口一次風(fēng)管進行風(fēng)速調(diào)平

表4 煤粉細度調(diào)整試驗數(shù)據(jù)

采用四角切圓燃燒方式的鍋爐燃燒器，保持適當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)速是建立正常的空氣動力場和穩(wěn)定燃燒的必要條件。各噴口一次風(fēng)速偏差較大時容易使切圓產(chǎn)生偏斜，帶來一系列問題，如燃燒不穩(wěn)定、灰渣可燃物含量高、鍋爐經(jīng)濟性差等，嚴重時甚至造成煙溫和汽溫的偏斜。因此必須使四角燃燒器保持合理的一次風(fēng)速，以保證煤粉在爐膛內(nèi)穩(wěn)定燃燒。四角風(fēng)速調(diào)整后，各角風(fēng)速與平均風(fēng)速偏差不超過5%，能夠滿足鍋爐安全運行要求 (見表5)。

3.5 提高磨煤機最大出力

通過對磨煤機進行檢修及運行調(diào)整，磨煤機出力均能達到45 t/h以上 (見表6)。期間石子煤排放正常，煤粉細度能夠滿足鍋爐運行要求，表明通過有效治理能夠提高磨煤機出力［6］。

表5 調(diào)平后的磨煤機出口風(fēng)管一次風(fēng)速

表6 磨煤機最大出力數(shù)據(jù)

3.6 恢復(fù)設(shè)計磨煤機運行工況

由于磨煤機出力增大、石子煤排放量減少，機組可恢復(fù)4臺磨煤機運行，但由于煤質(zhì)變化較大，目前廠內(nèi)燃用煤質(zhì)情況下，當(dāng)總?cè)济毫窟_到170 t/h時，機組負荷可維持在320～340 MW。通過4臺磨煤機試運行，降低了制粉單耗，提高了磨煤機利用效率。

4 結(jié)束語

當(dāng)前電站鍋爐制粉系統(tǒng)的檢修與運行對火電機組實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行影響較大。對制粉系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)問題，采用設(shè)備檢修、技術(shù)改造、優(yōu)化調(diào)整等手段進行綜合治理，提高了制粉系統(tǒng)出力，降低了石子煤排放損失，優(yōu)化了鍋爐運行，提高了機組經(jīng)濟性。

［1］ 王 健.降低RP863磨煤機石子煤排放的措施 ［J］.華東電力，1999，28(11):20-21.

［2］ 蘇保興.早期ZGM中速磨煤機的改造的實踐 ［J］.華東電力，2001，30(8):29-31.

［3］ 邊軍英.中速磨煤機旋轉(zhuǎn)風(fēng)環(huán)的結(jié)構(gòu)分析［J］.華東電力，1999，28(12):23-25.

［4］ 吳普剛.IHI-VS24型中速磨煤機振動分析及改進 ［J］.熱力發(fā)電，2007，35(12):88-90.

［5］ 鐵 鎮(zhèn).中速磨煤機制粉系統(tǒng)調(diào)整和改造［J］.吉林電力，2007，35(2):52-54.

［6］ 倪潤忠.輪式中速磨煤機出力淺析 ［J］.華北電力技術(shù)，2009，39(4):15-17.

The Treatment of Problem of Direct Firing Pulverizing System in a Power Plant

BAI Yan1，GUO Feng-bo2，WANG Wei2，WU Ju3，LENG Jie3
(1.CPI Northeast New Energy Development Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110181，China;2.CPI Mengdong Energy Group Company Chifeng Thermal Power Plant，Chifeng，Neimenggu 024000，China;3.Electric Power Research Institute of Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Some problems are found in direct firing pulverizing system of a power plant，such as lack of mill capacity and large amount of coal stone.Through analysis of these problems，wind ring of coal mill is transformed，airflow speed of coal mill export duct is balanced，pulverized coal fineness of pulverized coal is optimized.After these measures，mill capacity is increased，coal stone coal is reduced，combustion and operation of boiler is perfected，unit economy is improved.

Boiler;Direct firing pulverizing system;Medium speed mill;Vane;Treatment

TK229.6;TM311

A

1004-7913(2013)03-0038-03

白 巖 (1964—)，男，學(xué)士，工程師，主要從事發(fā)電新技術(shù)應(yīng)用及工程安全生產(chǎn)管理工作。

2012-12-26)