磨煤機旁路風(fēng)改造

王 震，邸若冰

（陽城國際發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 陽城 048102）

陽城國際發(fā)電有限公司6×350MW機組采用雙進雙出球磨機，一次風(fēng)機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。D-10-D型雙進雙出鋼球磨煤機是由美國福斯特-惠勒公司制造的，適用于哈氏可磨系數(shù)為55的無煙煤。由于實際使用哈氏可磨系數(shù)為38或48的無煙煤，造成磨煤機出力不足，鍋爐帶滿負荷時燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常需要投油穩(wěn)燃。針對以上問題在2007年進行了磨煤機襯瓦和磨煤機分離器改造。改造前各臺鍋爐風(fēng)煤比一般在1.3～1.6 之間，改造后風(fēng)煤比一般在 1.0～1.1之間，有時甚至低于1.0。風(fēng)煤比過低，一次風(fēng)攜帶煤粉能力增強，導(dǎo)致了進入磨煤機的一次風(fēng)量下降，磨煤機干燥出力不足，磨煤機出口一次風(fēng)粉溫度降低。尤其在高負荷階段風(fēng)粉溫度低于設(shè)定值較多，有時可低至83℃左右。由于著火階段，溫度是保證煤粉著火的重要條件，一次風(fēng)粉溫度的降低，直接影響了煤粉著火，嚴(yán)重影響鍋爐運行的經(jīng)濟性。鍋爐低負荷運行時，由于一次風(fēng)帶粉能力增強，一次風(fēng)需求量減少，磨煤機負荷調(diào)節(jié)擋板開度小于15%, 負荷調(diào)節(jié)擋板進入了工作的非線性區(qū)，造成燃料量、二次風(fēng)量、機組負荷大幅擺動，協(xié)調(diào)難以控制，需要解除部分磨煤機自動運行，嚴(yán)重影響鍋爐運行的安全性。

為了解決磨煤機分離器改造后出現(xiàn)的新問題，2008年公司決定對磨煤機進行旁路風(fēng)改造。由西安院對旁路風(fēng)管道進行了設(shè)計，見圖1。

從磨煤機入口引一路熱風(fēng)，接至給煤機出來的落煤管上，以滿足磨煤機干燥出力的要求，并控制磨煤機風(fēng)煤比在合適的范圍之內(nèi)。旁路風(fēng)隨原煤一起進入制粉系統(tǒng)，旁路風(fēng)從落煤管口直接向上進入粗粉分離器，不通過磨煤機，不會對磨煤機料位產(chǎn)生太大影響，對磨煤機出力影響也不大。

1 控制系統(tǒng)

1.1 控制任務(wù)

該系統(tǒng)的控制任務(wù)是在系統(tǒng)正常運行時，控制一定的熱一次風(fēng)來加熱2個落煤管道，間接提高磨煤機出口風(fēng)粉混合物溫度和風(fēng)煤比，從而優(yōu)化煤粉的燃燒。

(1) 控制設(shè)備：旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板。

(2) 被調(diào)量：旁路風(fēng)流量。

1.2 調(diào)節(jié)器入口偏差信號的形成

該調(diào)節(jié)器為單回路定值PID調(diào)節(jié)器，即由設(shè)定值回路生成旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板閥位設(shè)定值，經(jīng)限制回路后形成最終閥位設(shè)定值，與實際閥位比較后形成偏差信號進入調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器偏差形成回路由3路信號疊加而成，第1路為燃料主控給該磨的實際負荷指令；第2路為磨煤機出口風(fēng)溫控制回路的偏差信號(設(shè)定值與實際值之差）；第3路為操作員通過畫面手動設(shè)定的偏置指令。

磨煤機負荷指令函數(shù)為一多段變斜率函數(shù)，其參數(shù)設(shè)定如表1所示。從表1可知，磨煤機負荷指令使旁路風(fēng)的閥位設(shè)定值在40%～60%內(nèi)變化。

表1 磨煤機負荷指令參數(shù)設(shè)定

磨煤機出口風(fēng)溫控制回路的偏差信號經(jīng)過死區(qū)限制器，即偏差信號在死區(qū)(-2°～5°之間可調(diào))時該回路輸出指令為0。當(dāng)偏差大于死區(qū)設(shè)定后，回路將輸出“實際偏差-死區(qū)”值。

為了使操作員能夠根據(jù)煤種變化以及實際燃燒狀況進行修正，在OM畫面設(shè)定一手動偏置設(shè)定值塊。操作員可根據(jù)具體工況手動設(shè)定回路輸出在-100至100之間變化。

正常工況時，旁路風(fēng)擋板主要根據(jù)磨煤機負荷回路設(shè)定值調(diào)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)磨煤機出口風(fēng)粉混合物溫度超過設(shè)定值太大時，磨煤機出口風(fēng)溫控制回路參與共同調(diào)節(jié)。操作員可隨時設(shè)定偏置值對自動調(diào)節(jié)回路的輸出做出修正。

1.3 旁路風(fēng)調(diào)節(jié)限值回路和跟蹤回路

為保證旁路風(fēng)正確提高磨煤機出口溫度，必須對旁路風(fēng)擋板開度做出限制。過大的擋板開度并不適合所有工況，在個別工況下只能適得其反，因此在3路設(shè)定值出口設(shè)置一限值回路，使3路設(shè)定值最終只能在0～60%之間輸出。即旁路風(fēng)擋板無論怎么調(diào)節(jié)(手動除外)都只能在0～60%之間變化。

當(dāng)旁路風(fēng)擋板為手動控制時，PID調(diào)節(jié)回路入口偏差自動切為0，調(diào)節(jié)回路進入跟蹤狀態(tài)，手動偏置回路自動跟蹤磨煤機負荷設(shè)定值回路與磨煤機出口溫度控制設(shè)定值，使3路輸出相加后一直為0。

1.4 負荷擋板控制參數(shù)優(yōu)化

因旁路風(fēng)取在負荷調(diào)節(jié)擋板后，所以一次風(fēng)流量中必須扣除旁路風(fēng)流量才是真正的攜粉流量。旁路風(fēng)改造后，由于一次風(fēng)攜粉能力增強，鍋爐指令較改造前有明顯減小，實際運行中鍋爐指令和機組負荷指令偏差較大。為了保證機組負荷指令和鍋爐指令的匹配，對協(xié)調(diào)中一次風(fēng)流量折算的燃料量進行了修正和補償，使其基本能夠代表實際的鍋爐負荷。同時由于改造后一次風(fēng)中風(fēng)煤比變化較大，實際測得的一次風(fēng)流量所代表的一次風(fēng)量也有偏差，對其所折算的一次風(fēng)量系數(shù)也進行了修正，使其能正確反映實際的一次風(fēng)量。由于改造后一次風(fēng)量降低，負荷擋板開度變小，升降負荷時負荷擋板的開度變化容易造成系統(tǒng)參數(shù)的大幅擾動，所以對4臺磨煤機的負荷擋板控制參數(shù)也進行了優(yōu)化，以保證系統(tǒng)能全程投入自動。

2 試驗結(jié)果

(1) 在5號機C磨煤機增加旁路風(fēng)后，維持磨煤機通風(fēng)量在41500Kg/h時，調(diào)整旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，隨著旁路風(fēng)量增加，風(fēng)煤比可以從1.07調(diào)節(jié)到1.27；隨著旁路風(fēng)量增加，磨煤機出力由38.75t/h下降到32.97t/h，其主要原因是：由于磨煤機入口總風(fēng)量不變，而旁路風(fēng)量，增加減少了進入磨煤機的風(fēng)量，從而使磨煤機攜帶出的煤粉減少，造成磨煤機出力降低，隨旁路風(fēng)量增加煤粉逐漸變細。

(2) 當(dāng)磨煤機出力固定在35t/h左右時，通過調(diào)整磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度，風(fēng)煤比可以在1.04～1.24范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，隨旁路風(fēng)量增加煤粉逐漸變粗，但煤粉細度變化較小。

(3) 在磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板固定在60%時，磨煤機通風(fēng)量從25000Kg/h增加到40000Kg/h，風(fēng)煤比在1.66～1.24范圍內(nèi)變化。隨磨煤機通風(fēng)量增加，旁路分量占磨煤機通風(fēng)量的份額逐漸減少，因此在磨煤機通風(fēng)量增加時，風(fēng)煤比在逐漸減小。

從試驗結(jié)果可以看出，磨煤機出力在35t/h時，磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板全開，最大的風(fēng)煤比可調(diào)到1.24左右，實現(xiàn)了調(diào)整風(fēng)煤比的目標(biāo)，同時對煤粉細度、出力影響不大(在制粉系統(tǒng)出力35t/h，風(fēng)煤比為1.24時，煤粉細度R75<15%)。在磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板固定在60%時，隨著磨煤機通風(fēng)量增大風(fēng)煤比從1.66降低到1.24，旁路風(fēng)占磨煤機通風(fēng)量的比例從0.38降低到0.23，磨煤機出口的煤粉細度也隨著磨煤機通風(fēng)量的增加逐漸變粗。

3 運行注意事項

(1) 機組正常運行過程中，當(dāng)原煤水分大或機組負荷高時，磨煤機出口風(fēng)粉溫度低、干燥出力不足，使煤粉著火困難、著火點推后，煤粉整體燃燒時間縮短，煤粉不易燃盡，不完全燃燒損失增加，同時造成爐膛溫度下降，燃燒穩(wěn)定性下降。此時應(yīng)及時調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)檔板，提高磨煤機出口風(fēng)粉溫度，使其維持在 93℃左右，保證磨煤機干燥出力，以及鍋爐燃燒的經(jīng)濟性和安全性。

(2) 機組運行過程中，通過調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，提高風(fēng)煤比后發(fā)現(xiàn)，一個合適的風(fēng)煤比，能使鍋爐的燃燒明顯變好，煤耗下降。通過長期調(diào)整總結(jié)得出，煤質(zhì)著火特性好、原煤的哈氏可磨系數(shù)高、煤粉細度好時，較高的風(fēng)煤比對燃燒是有利的；否則，旁路風(fēng)只要滿足干燥出力即可。因此，當(dāng)煤質(zhì)著火特性不好時，如果干燥出力能滿足，冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板有較大開度，則應(yīng)適當(dāng)關(guān)小磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板。風(fēng)煤比調(diào)節(jié)范圍要求不超過 1.4，一般維持在 1.0～1.2 之間。

(3) 當(dāng)干燥出力達到要求后，通過調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)擋板可保證磨煤機兩側(cè)出力平衡，使?fàn)t膛燃燒均勻，避免火焰偏斜造成爐膛結(jié)焦，保證鍋爐兩側(cè)煙氣溫度平衡。

(4) 實踐證明，多臺磨煤機同時大幅調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)擋板，對鍋爐燃燒有較大影響。為防止調(diào)節(jié)時對燃燒擾動太大，各臺磨煤機應(yīng)逐步進行調(diào)節(jié)，避免大幅度操作，以便在保證機組安全穩(wěn)定運行的前提下，最大程度地降低供電煤耗。

(5) 磨煤機運行時，若其中1臺處于停運狀態(tài)的給煤機下閘板開啟，而磨煤機旁路風(fēng)擋板未關(guān)閉，則通過旁路進入的熱風(fēng)會上竄進入給煤機。由于旁路風(fēng)溫高達280℃～330

℃，易造成給煤機皮帶燒毀事故。為防止此類事故發(fā)生，給煤機停運時，應(yīng)及時關(guān)閉給煤機下閘板；或在給煤機運行正常后，才逐漸開啟旁路風(fēng)。

(6) 磨煤機啟動暖磨階段，要謹(jǐn)慎投入磨煤機旁路風(fēng)。如果磨煤機內(nèi)存煤少，或給煤機停運，旁路風(fēng)有造成磨煤機耳軸溫度升高的可能性。因此，應(yīng)在磨煤機啟動正常后，逐漸開啟磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板。停運磨煤機過程中，應(yīng)逐漸關(guān)小磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，防止出現(xiàn)給煤機皮帶燒毀和造成耳軸溫度高現(xiàn)象。

4 改造效果

(1) 磨煤機旁路風(fēng)改造后，通過調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，得到一個合適的風(fēng)煤比例，獲得較大的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，利于穩(wěn)定著火；另一方面一次風(fēng)所提供的氧氣，能滿足揮發(fā)分著火燃燒的需要。調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)旁路擋板提高了磨煤機出口風(fēng)粉溫度，減小著火熱需要量，從而可加快燃料的著火。由于該廠燒的無煙煤揮發(fā)分含量僅為5.7%，采用較高的磨煤機出口風(fēng)粉溫度有利于揮發(fā)分析出燃燒；風(fēng)煤比例提高后，使單位煤粉卷吸煙氣量相對增加，利于著火，使鍋爐的燃燒變好。磨煤機改造前該鍋爐和相鄰機組在同負荷、同煤種情況下比較，煤耗明顯偏高，改造后明顯低于相鄰機組。

(2) 通過調(diào)節(jié)磨煤機旁路風(fēng)調(diào)節(jié)擋板，增大一次風(fēng)量，在低負荷時控制磨煤機負荷調(diào)節(jié)擋板開度大于15%(使其進入線性區(qū))，使燃料量、二次風(fēng)量、機組負荷大幅擺動現(xiàn)象明顯減少，協(xié)調(diào)控制穩(wěn)定，鍋爐運行的安全性得到了可靠保障。

(3) 磨煤機低負荷運行時，風(fēng)煤比提高后使磨煤機出口管道積粉可能性大大降低，避免了由于積粉導(dǎo)致磨煤機出口管道出力降低、甚至堵死的現(xiàn)象發(fā)生。