制粉系統(tǒng)出力不足試驗(yàn)分析

李天光，陳增春

（1.華電國(guó)際電力股份有限公司，山東 濟(jì)南 250011；2.安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234101）

0 引言

某電廠3號(hào)爐制粉系統(tǒng)存在制粉出力低、單位電耗高等問(wèn)題，為降低制粉電耗，減少?gòu)S用電率，提高3號(hào)爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在3號(hào)爐1號(hào)制粉系統(tǒng)上進(jìn)行了全面的制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)，摸清了制粉系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，確定了磨煤機(jī)的鋼球量、通風(fēng)量和制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

1 設(shè)備概況

電廠3號(hào)鍋爐是武漢鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的WGZ-670/140-Ⅱ型超高壓、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)為鋼球磨中間儲(chǔ)倉(cāng)溫風(fēng)送粉，每臺(tái)鍋爐配置2臺(tái)DTM380/720－Ⅲ型筒式磨煤機(jī)。

1.1 設(shè)計(jì)煤質(zhì)

鍋爐設(shè)計(jì)煤種為晉北混煙煤，主要特性見(jiàn)表1。

1.2 制粉系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)范

給煤機(jī)：2臺(tái)，刮板式MG-100型，出力110 t/h，長(zhǎng)度5.35 m。

磨煤機(jī)：2臺(tái)，低速鋼球磨，DTM380/720-Ⅲ型，出力61.4 t/h，筒體轉(zhuǎn)速17 r/min，設(shè)計(jì)最大裝球量85 t，配1 400 kW 電機(jī)。

表1 設(shè)計(jì)煤質(zhì)特性

排粉機(jī)：2臺(tái)，單吸離心式，M5-36-11NO21D型,風(fēng)量 147 113 m3/h，風(fēng)壓 13 694 Pa，風(fēng)溫 11.6℃，配850 kW電機(jī)。

2 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)

2.1 冷態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)

試驗(yàn)前對(duì)測(cè)量乏氣風(fēng)量和三次風(fēng)量的靠背管進(jìn)行了冷態(tài)標(biāo)定，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 鋼球裝載量與磨煤機(jī)空載電流關(guān)系試驗(yàn)

3號(hào)爐大修期間，從1號(hào)磨煤機(jī)內(nèi)取出舊鋼球69.5 t，對(duì)舊球進(jìn)行了篩選，選去直徑小于30 mm的小鋼球和嚴(yán)重失圓的鋼球，剩余54.8 t鋼球被重新加入，另加入直徑60 mm的新球21.7 t，最終加入鋼球共76.5 t。從磨煤機(jī)空載開(kāi)始，每加一次鋼球，都記錄磨煤機(jī)電流，一直加到65 t。記錄有煤和無(wú)煤兩種情況下的磨煤機(jī)電流，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

表2 靠背管流量系數(shù)標(biāo)定結(jié)果

圖1 磨煤機(jī)電流和鋼球裝載量的關(guān)系

圖2 給煤機(jī)出力與表盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，磨煤機(jī)的電流與鋼球裝載量的關(guān)系基本上是線性的，有煤曲線和無(wú)煤曲線相差9 A左右。有煤曲線可做為運(yùn)行中補(bǔ)充鋼球的依據(jù)，以使磨煤機(jī)裝球量經(jīng)常維持在最佳裝球量附近，在鋼球裝載量75 t時(shí)，空載電流為148.5 A，有煤時(shí)為158 A。無(wú)煤曲線可以用來(lái)鑒定和比較磨煤機(jī)的檢修質(zhì)量。

2.3 給煤機(jī)特性試驗(yàn)

記錄給煤機(jī)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速、表盤轉(zhuǎn)速及相應(yīng)轉(zhuǎn)速下的給煤量，可得到給煤機(jī)出力和表盤轉(zhuǎn)速的關(guān)系，如圖2所示。其關(guān)系

式中：B—給煤機(jī)出力，t/h；n—表盤顯示給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。

2.4 鋼球裝載量試驗(yàn)

鋼球裝載量試驗(yàn)共進(jìn)行了6個(gè)工況，鋼球裝載量分別為 69 t、70.5 t、72 t、73.5 t、75 t、76.5 t。 試驗(yàn)期間，保持分離器擋板開(kāi)度40%不變，制粉風(fēng)量維持在理論最佳通風(fēng)量160 000 m3/h附近，磨煤機(jī)出力與鋼球裝載量的關(guān)系見(jiàn)圖3，制粉電耗、磨煤機(jī)電耗、排粉機(jī)電耗和鋼球裝載量的關(guān)系見(jiàn)圖4。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在保持煤粉細(xì)度和制粉通風(fēng)量穩(wěn)定的前提下，隨著鋼球裝載量的增加，磨煤機(jī)出力增大，制粉單位電耗逐漸降低，當(dāng)磨煤機(jī)鋼球裝載量超過(guò)75 t后，磨煤機(jī)出力略有下降，制粉電耗反而增加，由此可知，磨煤機(jī)在鋼球裝載量為75 t時(shí)，制粉電耗最低為25.6 kW·h/t，磨煤機(jī)最大出力為79.56 t/h。在此鋼球裝載量下，磨煤機(jī)實(shí)測(cè)空載電流為150.5 A，表盤電流為148.5 A，最大出力下，磨煤機(jī)實(shí)測(cè)電流為159 A，表盤電流為158 A。

圖3 磨煤機(jī)出力與鋼球裝載量的關(guān)系

圖4 制粉電耗與鋼球裝載量的關(guān)系

2.5 最佳通風(fēng)量試驗(yàn)

該試驗(yàn)通過(guò)改變排粉機(jī)入口擋板開(kāi)度，使系統(tǒng)通風(fēng)量分別在 143 000 m3/h、154 000 m3/h、163 000 m3/h、177 000 m3/h共4個(gè)工況下進(jìn)行的。試驗(yàn)期間，維持鋼球裝載量73.5 t，粗粉分離器擋板開(kāi)度40%，得到了系統(tǒng)通風(fēng)量與磨煤機(jī)出力和制粉電耗的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5～7。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著制粉通風(fēng)量的增加，磨煤機(jī)出力是逐漸增加的，當(dāng)增加到一定程度后，制粉出力反而減小。在制粉通風(fēng)量為165 000 m3/h左右時(shí)，磨煤機(jī)出力最大，制粉電耗最低，所以該制粉系統(tǒng)的最佳通風(fēng)量為165 000 m3/h。

隨著制粉通風(fēng)量的增加，煤粉細(xì)度R90由30%增加到33.6%，增加幅度不大，對(duì)于該制粉系統(tǒng)，風(fēng)量對(duì)細(xì)度的影響不大。

圖5 磨煤機(jī)出力與通風(fēng)量的關(guān)系

圖6 成粉細(xì)度與通風(fēng)量的關(guān)系

圖7 制粉電耗與通風(fēng)量的關(guān)系

2.6 粗粉分離器特性試驗(yàn)

該試驗(yàn)在粗粉分離器擋板開(kāi)度為30%、35%、40%、45%共4個(gè)工況下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)保持鋼球裝載量為73.5 t及制粉風(fēng)量為160 000 m3/h左右，磨煤機(jī)出力為相應(yīng)擋板開(kāi)度下的磨煤機(jī)最大出力。取成粉樣和回粉樣進(jìn)行細(xì)度化驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8～13。

圖8 粗粉分離器阻力與擋板開(kāi)度的關(guān)系

圖9 成粉細(xì)度與擋板開(kāi)度的關(guān)系

圖10 粗粉分離器擋板開(kāi)度與分離效率的關(guān)系

圖11 循環(huán)倍率與粗粉分離器擋板開(kāi)度的關(guān)系

圖12 磨煤機(jī)出力與粗粉分離器擋板開(kāi)度的關(guān)系

圖13 制粉系統(tǒng)電耗與粗粉分離器擋板開(kāi)度的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果表明：

1）隨著粗粉分離器擋板開(kāi)度的增大，阻力下降，煤粉變粗，成粉細(xì)度與擋板開(kāi)度基本上呈線性關(guān)系。當(dāng)擋板開(kāi)度由30%增大到45%時(shí)，成粉細(xì)度R90由27.6%增加到36.8%，可見(jiàn)，擋板開(kāi)度對(duì)煤粉細(xì)度的影響較大。擋板開(kāi)度越大，煤粉氣流旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)度越小，分離效果就越差，成粉越粗，但粗粉分離器阻力會(huì)減少，回粉量減少，回粉變粗。

2）隨著粗粉分離器擋板開(kāi)度的增大，分離器效率逐漸降低，循環(huán)倍率也降低。當(dāng)分離器擋板開(kāi)度為45%時(shí)，分離器效率下降明顯，由64.95%下降到58.72%。

3）隨著粗粉分離器擋板開(kāi)度的增大，磨煤機(jī)出力增大，制粉電耗降低，開(kāi)度大于35%后，出力和制粉電耗變化不大。

綜合上述，該制粉系統(tǒng)在最佳通風(fēng)量下，最佳粗粉分離器擋板開(kāi)度為35%～40%，能滿足入爐煤煤粉細(xì)度要求，同時(shí)分離器效率又較高，系統(tǒng)阻力也較小。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)得出，最佳鋼球裝載量為75 t，最佳制粉通風(fēng)量為165 000 m3/h，最佳粗粉分離器擋板開(kāi)度35%～40%。在最佳鋼球裝載量下，磨煤機(jī)實(shí)測(cè)空載電流為150.5 A，表盤電流為148.5 A，最大出力下，磨煤機(jī)實(shí)測(cè)電流為159 A，表盤電流為158 A。

造成制粉系統(tǒng)電耗高的主要原因，一是鋼球耐磨性差，舊鋼球變形嚴(yán)重，使制粉能力下降；二是鋼球裝載量不足，試驗(yàn)前鋼球裝載量為69.5 t，低于最佳鋼球裝載量75 t。

粗粉分離器擋板開(kāi)度的變化對(duì)煤粉細(xì)度的影響較大，煤粉細(xì)度R90與擋板開(kāi)度基本上為線性關(guān)系。

建議用耐磨性能好的鋼球，按最佳鋼球裝載量進(jìn)行裝球和補(bǔ)球，在運(yùn)行中，每天添加一定量直徑為60 mm的鋼球，保持最佳鋼球裝載量時(shí)空載表盤電流為148.5 A左右，最大出力下表盤電流為158 A左右，運(yùn)行3 000 h左右，甩一次鋼球，除去直徑30 mm以下的鋼球和嚴(yán)重失圓的鋼球。

運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)提供的數(shù)據(jù)，盡量保持制粉系統(tǒng)在最佳工況點(diǎn)、最大出力下運(yùn)行，以最大限度地降低制粉系統(tǒng)電耗。綜合本次制粉系統(tǒng)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果，3號(hào)爐1號(hào)制粉系統(tǒng)的最佳運(yùn)行方式如表3所示。

表3 制粉系統(tǒng)推薦運(yùn)行參數(shù)

［1］DL/T 467-2004電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)［S］.

［2］賈鴻祥.制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行［M］.北京：水利電力出版社,1995.

［3］趙仲琥，張安國(guó).火力發(fā)電廠煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1999.