中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的研究

王瑞君

（華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277100）

0 引言

華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠330MW機(jī)組鍋爐采用了美國(guó)CE燃燒工程公司的引進(jìn)技術(shù)。鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)鍋爐，采用平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒技術(shù)、中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，燃料為煙煤。本廠采用的是中儲(chǔ)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，采用4臺(tái)350／600低速鋼球磨煤機(jī)。原煤由原煤倉(cāng)經(jīng)皮帶式給煤機(jī)送入球磨機(jī)，經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后的熱空氣作為干燥劑送入磨煤機(jī)，對(duì)煤進(jìn)行加熱干燥的同時(shí)，排粉機(jī)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(lái)后，經(jīng)回粉管道送至磨煤機(jī)中重新研磨，而合格的細(xì)煤粉進(jìn)入細(xì)粉分離器，在細(xì)粉分離器中，依靠離心力分離的作用，把細(xì)粉直接送入其下方的煤粉倉(cāng)或經(jīng)輸粉機(jī)送到相鄰的煤粉倉(cāng)中去[1-3]。

運(yùn)行過(guò)程會(huì)出現(xiàn)排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的現(xiàn)象，使得排粉機(jī)的振動(dòng)加劇，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。為徹底解決排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的問(wèn)題，本文基于現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)制粉系統(tǒng)進(jìn)行了全面的定量和定性分析，確定了細(xì)分分離器的鎖氣器動(dòng)作，造成乏氣送粉濃度增加，進(jìn)而引發(fā)排粉機(jī)電流異常波動(dòng)，通過(guò)調(diào)整鎖氣器重錘，增加鎖氣器動(dòng)作頻率，以此解決排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的問(wèn)題，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

1 排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的描述

2018年1月～7月，正常運(yùn)行過(guò)程中，#7爐共發(fā)生4次B排粉機(jī)電流異動(dòng)的情況，第1次是機(jī)組正常運(yùn)行期間，沒(méi)有進(jìn)行任何操作的情況下，排風(fēng)機(jī)電流的峰值為80.83A；第2次是機(jī)組進(jìn)行了停止磨煤機(jī)后，倒風(fēng)過(guò)程中關(guān)小回風(fēng)門(mén)的操作，在3s內(nèi)排粉機(jī)電流波動(dòng)峰值為101.03A；第3次是機(jī)組正常運(yùn)行期間，略微開(kāi)大磨煤機(jī)冷風(fēng)擋板的過(guò)程中，排風(fēng)機(jī)電流的峰值為66.11A；第4次是停止磨煤機(jī)的過(guò)程中，進(jìn)行了減少給煤量，關(guān)小系統(tǒng)風(fēng)熱風(fēng)擋板，開(kāi)大系統(tǒng)風(fēng)冷風(fēng)擋板的操作，在2s內(nèi)排粉機(jī)電流異動(dòng)峰值為81.83A。

2 排粉機(jī)電流異動(dòng)的原因分析

本廠330MW機(jī)組排粉機(jī)采用離心風(fēng)機(jī)，其工作原理為：葉輪隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉(zhuǎn)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(jī)殼，于是機(jī)殼內(nèi)的氣體壓強(qiáng)增高，最后被導(dǎo)向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強(qiáng)降低，外界氣體就能從風(fēng)機(jī)的吸入口通過(guò)葉輪前盤(pán)中央的孔口吸入，源源不斷地輸送氣體[5,6]。

制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)給煤機(jī)斷煤、磨煤機(jī)滿煤、粗粉分離器堵塞、細(xì)粉分離器堵塞、排粉機(jī)入口防爆門(mén)爆破時(shí)，會(huì)造成排粉機(jī)電流異常波動(dòng)，但是這4次排粉機(jī)電流為瞬間波動(dòng)，持續(xù)時(shí)間很短，經(jīng)就地檢查，上述原因均已被排除[7]。

通過(guò)對(duì)制粉系統(tǒng)的工作原理分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的PI（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，需要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)有負(fù)荷、B排粉機(jī)入口乏氣流量、B粗粉分離器后負(fù)壓、B排粉機(jī)出口壓力、B排粉機(jī)入口溫度、B排粉機(jī)入口壓力、B排粉機(jī)出口溫度、B排粉機(jī)電流、B磨煤機(jī)出口溫度、B磨煤機(jī)出口壓力、B磨煤機(jī)出口差壓、B磨煤機(jī)入口負(fù)壓、B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫、B磨煤機(jī)A電機(jī)電流、B磨煤機(jī)B電機(jī)電流、B給煤機(jī)給煤量、A粉倉(cāng)粉位I、A粉倉(cāng)粉位II、B排回風(fēng)門(mén)反饋、B排粉機(jī)熱風(fēng)擋板位置、B排粉機(jī)冷風(fēng)擋板位置、B磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板位置、B磨煤機(jī)冷風(fēng)擋板位置、B磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)擋板位置、B1給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、B3給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、C1給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、C2給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、C3給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、C4給粉機(jī)轉(zhuǎn)速、B1一次風(fēng)速、B3一次風(fēng)速、C1一次風(fēng)速、C2一次風(fēng)速、C3一次風(fēng)速、C4一次風(fēng)速、B1一次風(fēng)煤粉濃度、B3一次風(fēng)煤粉濃度、C1一次風(fēng)煤粉濃度、C2一次風(fēng)煤粉濃度、C3一次風(fēng)煤粉濃度、C4一次風(fēng)煤粉濃度。

在排除上述常規(guī)分析原因后，結(jié)合采集的PI數(shù)據(jù)，選擇排粉機(jī)電流異動(dòng)前后較短時(shí)間的數(shù)據(jù)分析，為了更好地進(jìn)行原因分析，現(xiàn)在采取對(duì)比分析的方式，選擇兩個(gè)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集精度為1秒鐘采集一次。

根據(jù)排粉機(jī)異步電動(dòng)機(jī)定子電流特性，其定子電流異常變大，說(shuō)明此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)輸出的軸功率變大，而異步電動(dòng)機(jī)輸出的軸功率用于排粉機(jī)有效做功和克服摩擦做功。因此，需要分析排粉機(jī)離心風(fēng)機(jī)的軸功率變化情況。

A時(shí)間段B排粉機(jī)入口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.1949℃，B排粉機(jī)出口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.0929℃，B磨煤機(jī)出口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.2233℃，B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫最大值和最小值相差6.4626℃。因此，可以排除B排粉機(jī)出、入口風(fēng)溫和B磨煤機(jī)出口風(fēng)溫的影響，同時(shí)需要考慮B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫的影響。B時(shí)間段B排粉機(jī)入口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.0787℃，B排粉機(jī)出口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.0796℃，B磨煤機(jī)出口風(fēng)溫最大值和最小值相差0.1313℃，B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫最大值和最小值相差8.2831℃。因此，可以排除B排粉機(jī)出、入口風(fēng)溫和B磨煤機(jī)出口風(fēng)溫的影響，同時(shí)需要考慮B磨煤機(jī)入口風(fēng)溫的影響。

A時(shí)間段為機(jī)組正常運(yùn)行期間，沒(méi)有任何操作，現(xiàn)在對(duì)該時(shí)間段B制粉系統(tǒng)各個(gè)風(fēng)門(mén)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，只有B磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門(mén)有所動(dòng)作，其他風(fēng)門(mén)基本沒(méi)有變化。

一次風(fēng)速的變化如圖1所示，從A時(shí)間圖中可以看出，在150s附近，C1一次風(fēng)速瞬間下降，B1、C1和C2變化較小，B3、C3和C4瞬間風(fēng)速變大；從B時(shí)間圖中可以看出，在167s附近，6個(gè)一次風(fēng)管對(duì)應(yīng)的風(fēng)速異常增大。折算后的一次風(fēng)煤粉濃度差壓，如圖2所示。由于折算后的一次風(fēng)煤粉濃度差壓基本維持在0～0.35之間，所以一次風(fēng)煤粉濃度差壓在該區(qū)域處于線性區(qū)，可以認(rèn)為代表一次風(fēng)煤粉濃度差壓，在拋棄排粉機(jī)溫度和一次風(fēng)速影響的因素下，在峰值附近發(fā)生了風(fēng)粉濃度的瞬時(shí)增大，同時(shí)考慮到給粉機(jī)轉(zhuǎn)速在該范圍內(nèi)下降，對(duì)應(yīng)的下粉量在下降，說(shuō)明此時(shí)乏氣送粉的濃度增大。

B排粉機(jī)入口乏氣流量在峰值點(diǎn)附近，A時(shí)間段出現(xiàn)瞬間下降的趨勢(shì)，B時(shí)間段出現(xiàn)小幅下降趨勢(shì)。排粉機(jī)全壓在峰值點(diǎn)附近，排風(fēng)機(jī)全壓瞬間增大，A時(shí)間段比B時(shí)間段的變化幅度更大?？紤]到該時(shí)間段負(fù)荷變化很小，排粉機(jī)所帶給粉機(jī)的負(fù)荷應(yīng)該保持基本不變。綜合在峰值點(diǎn)附近，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速下降，一次風(fēng)煤粉濃度增加，A時(shí)間段正常運(yùn)行，沒(méi)有操作的情況下，B排粉機(jī)入口乏氣流量瞬間減少，排粉機(jī)全壓瞬間增大。雖然排粉機(jī)所帶負(fù)載有效功率在該瞬間迅速增加，但全時(shí)間段觀察可以看出，其功率變化未異常超出合理范圍內(nèi)，必然克服摩擦功率會(huì)大幅增加。因此，可以推斷出，在進(jìn)入排粉機(jī)的風(fēng)煤粉濃度存在瞬間增大的現(xiàn)象。

排粉機(jī)入、出口壓力在峰值點(diǎn)前后時(shí)間段內(nèi)，基本呈現(xiàn)排粉機(jī)入口風(fēng)壓先減小再增大后減小的趨勢(shì)，排粉機(jī)出口風(fēng)壓呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。B粗粉分離器后負(fù)壓在峰值點(diǎn)前后時(shí)間段，B粗粉分離器后負(fù)壓呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。

圖1 一次風(fēng)速的變化趨勢(shì)Fig.1 Change trend of wind speed

圖2 折算后的一次風(fēng)煤粉濃度差壓變化趨勢(shì)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(jī)電流異動(dòng)為瞬間的，同時(shí)排除機(jī)械故障，各相關(guān)參數(shù)也是瞬間變化。因此，可以判定造成排粉機(jī)電流異動(dòng)的原因?yàn)榧?xì)粉分離器的鎖氣器在煤粉積累較多時(shí)瞬間動(dòng)作，造成乏氣送粉濃度增大，進(jìn)而造成排粉機(jī)出口風(fēng)壓增大，增大排風(fēng)機(jī)軸功率，為維持排粉機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定，促使B磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)擋板瞬間動(dòng)作，進(jìn)而引發(fā)制粉系統(tǒng)其它參數(shù)的變化。

3 結(jié)論

本廠排粉機(jī)電流異常波動(dòng)時(shí)間短暫，為徹底解決排粉機(jī)電流異常波動(dòng)，通過(guò)PI系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。為達(dá)到研究精度的要求，采樣時(shí)間選擇1s。結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)制粉系統(tǒng)進(jìn)行了全面的定量和定性分析，通過(guò)各要素間的關(guān)系分析，確定了細(xì)分分離器的鎖氣器動(dòng)作，造成乏氣送粉濃度增加，進(jìn)而引發(fā)排粉機(jī)電流異常波動(dòng)，造成相關(guān)制粉系統(tǒng)參數(shù)的瞬間變化。通過(guò)調(diào)整鎖氣器重錘，增加鎖氣器動(dòng)作頻率，解決了排粉機(jī)電流異常波動(dòng)的問(wèn)題，保障了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。