HP型中速碗式磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

摘要：結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，針對蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司660MW超超臨界投產(chǎn)以來，HP型中速碗式磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行分析，并提出系統(tǒng)優(yōu)化方案，同時(shí)從安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性兩方面對方案進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞：密封風(fēng)；設(shè)備管理；優(yōu)化

作者簡介：黃守群（1977-），男，安徽蕪湖人，中電國際蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司，工程師。（安徽 蕪湖 241009）

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）18-0154-02

HP型磨煤機(jī)是在RP磨煤機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)、發(fā)展起來的一種新型中速磨煤機(jī)，它革新和創(chuàng)造了新型部件結(jié)構(gòu)，同時(shí)吸收了其他中速磨煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，采用了當(dāng)今世界上一些成熟的先進(jìn)技術(shù)。蕪湖發(fā)電有限公司#1機(jī)組自投產(chǎn)以來，磨煤機(jī)密封風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性始終難以達(dá)到運(yùn)行控制要求，如何從設(shè)備管理創(chuàng)新入手對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在確保安全可靠性的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)性是該公司專業(yè)技術(shù)人員的努力方向。

一、設(shè)備簡介

蕪湖發(fā)電有限責(zé)任公司五期#1機(jī)組于2010年底投產(chǎn)運(yùn)行，鍋爐型號為：BWB-2091/26.15-M660MW超超臨界鍋爐，配備6臺HP1063型中速磨煤機(jī)的正壓直吹式制粉系統(tǒng)，36只雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器前后墻布置、對沖燃燒。制粉系統(tǒng)共設(shè)2臺9-26No11.2D型離心式密封風(fēng)機(jī)，一運(yùn)一備，每臺密封風(fēng)機(jī)配電電機(jī)電壓等級為380V，額定電流237A，額定功率132kW。密封風(fēng)機(jī)為磨前冷一次風(fēng)總管取風(fēng)，進(jìn)口裝有K917動力式空氣過濾器，通過密封風(fēng)總管提供磨煤機(jī)和給煤機(jī)的密封風(fēng)，風(fēng)量42221m3/h，風(fēng)壓6382Pa。

二、密封風(fēng)用途介紹

該公司機(jī)組每套制粉系統(tǒng)所用密封風(fēng)均取自密封風(fēng)機(jī)出口母管，主要用途如下表1所示。

三、存在的主要問題

該公司機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行后，密封系統(tǒng)存在的主要問題集中于以下幾點(diǎn)。

1.密封風(fēng)壓偏低，達(dá)不到運(yùn)行控制要求

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)機(jī)出口壓力在10～11kPa，磨煤機(jī)熱風(fēng)母管壓力控制在8.5kPa，密封風(fēng)母管壓力只能維持在9.5～10.5 kPa，難以滿足運(yùn)行控制要求。

2.密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷大，易超電流

密封風(fēng)機(jī)額定電流為237A，實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常超電流運(yùn)行，最高曾達(dá)到255A，對電機(jī)安全運(yùn)行構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。

3.磨輥油封及彈簧加載污染較嚴(yán)重

該公司#1機(jī)組自投產(chǎn)以來，兩臺磨煤機(jī)磨輥因磨輥油封及彈簧加載污染導(dǎo)致停轉(zhuǎn)，利用檢修機(jī)會對磨煤機(jī)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)6臺磨煤機(jī)均存在磨輥油封及彈簧加載污染較嚴(yán)重現(xiàn)象。

四、主要原因分析

1.設(shè)備選型不合理

由于制粉系統(tǒng)所有密封風(fēng)均接自密封風(fēng)母管，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)整體密封風(fēng)耗用量大，密封風(fēng)機(jī)所供風(fēng)量偏小，導(dǎo)致密封風(fēng)壓偏低，難達(dá)到運(yùn)行要求，易造成設(shè)備被污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

（1）從各路密封風(fēng)的品質(zhì)要求分析，磨輥油封氣封、磨彈簧加載氣封及熱風(fēng)隔絕門氣封要求高，其余磨碗刮板室處氣封、磨出口粉閘氣封、給煤機(jī)氣封對品質(zhì)要求適中即可，冷一次風(fēng)品質(zhì)就能滿足；從各路密封風(fēng)風(fēng)壓要求分析，磨輥油封氣封、磨彈簧加載氣封、磨碗刮板室處氣封對風(fēng)壓的要求嚴(yán)格，磨出口粉閘氣封、給煤機(jī)氣封風(fēng)壓滿足運(yùn)行即可。但上述所有密封風(fēng)均取自密封風(fēng)母管，加大密封風(fēng)總量需求，加大密封風(fēng)機(jī)負(fù)荷，存在一定的不合理性。

（2）給煤機(jī)密封風(fēng)量調(diào)整無參考依據(jù)。給煤機(jī)內(nèi)下煤口處無風(fēng)壓監(jiān)視儀表，給煤機(jī)密封風(fēng)調(diào)整無明顯參考依據(jù)。從控制角度看，給煤機(jī)密封風(fēng)適當(dāng)高于磨煤機(jī)熱風(fēng)壓力，保證熱風(fēng)不反流。過高易造成給煤機(jī)皮帶原煤吹落，引起給煤機(jī)內(nèi)部積煤，加重清掃電機(jī)負(fù)載，過低則存在熱風(fēng)反流引起自燃的風(fēng)險(xiǎn)。運(yùn)行中為了防止自燃發(fā)生，各給煤機(jī)密封風(fēng)手動門開度大，使得密封風(fēng)用量增加。

3.控制邏輯不合理

（1）正常運(yùn)行中磨煤機(jī)出口氣封蝶閥無法關(guān)閉。磨出口粉閘氣封用風(fēng)主要起到隔離保護(hù)作用，該路控制氣動蝶閥必須保證鍋爐運(yùn)行期間磨煤機(jī)停運(yùn)及磨檢修隔離時(shí)開啟。磨煤機(jī)正常運(yùn)行中由于磨煤機(jī)出口風(fēng)壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于爐內(nèi)壓力，該路密封風(fēng)在磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)關(guān)閉。由于密封風(fēng)屬于冷一次風(fēng)，磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)該路密封風(fēng)的開啟會對煤粉氣流會引起干擾，同時(shí)會降低煤粉氣流溫度、提高著火熱，同時(shí)對火焰中心產(chǎn)生影響，冷風(fēng)量的增加也對排煙溫度產(chǎn)生不利影響?，F(xiàn)場控制邏輯中該蝶閥“關(guān)允許”條件為“磨煤機(jī)出口粉閘全部關(guān)閉狀態(tài)”，磨煤機(jī)正常運(yùn)行中該閥無法關(guān)閉，增加了密封風(fēng)用量。

（2）機(jī)組啟動過程中設(shè)備投入順序不當(dāng)。機(jī)組啟動過程中從制粉系統(tǒng)投用步驟為：先通過磨煤機(jī)建立風(fēng)道，然后啟動一次風(fēng)機(jī)，再啟動密封風(fēng)機(jī)。該啟動過程對于磨煤機(jī)來說是先供一次風(fēng)，后供密封風(fēng)。按照該邏輯順序執(zhí)行，如果建立風(fēng)道時(shí)磨煤機(jī)未吹掃干凈或跳閘磨內(nèi)有存煤，易造成磨輥油封及彈簧加載被污染。

4.制粉系統(tǒng)風(fēng)門擋板缺陷多

（1）磨煤機(jī)石子煤排放閥經(jīng)常存在內(nèi)漏。特別是對于備用磨煤機(jī)來說，排放閥內(nèi)漏加大了密封風(fēng)用氣量，使得密封風(fēng)壓下降，密封風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大。

（2）備用密封風(fēng)機(jī)入口門內(nèi)漏。在投入連鎖情況下，備用密封風(fēng)機(jī)出口擋板為開啟狀態(tài)，該門內(nèi)漏會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)，易造成備用密封風(fēng)機(jī)損壞，同時(shí)使得運(yùn)行風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加，密封風(fēng)母管壓力下降。

（3）其他風(fēng)門擋板內(nèi)漏。如給煤機(jī)下煤閘板、冷熱一次風(fēng)隔絕風(fēng)門及調(diào)整門經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。若在制粉系統(tǒng)投用及隔離時(shí)操作順序、步驟不正確，易導(dǎo)致磨輥油封及彈簧加載裝置被污染。

五、系統(tǒng)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

1.密封風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（1）對密封風(fēng)機(jī)及電機(jī)進(jìn)行換型。一種方案是僅電機(jī)換型，風(fēng)機(jī)易超電流的問題可以得到解決，但密封風(fēng)壓仍然難達(dá)到運(yùn)行要求；另外一種方案是對電機(jī)和風(fēng)機(jī)共同換型，可以解決密封風(fēng)風(fēng)壓及電機(jī)超電流問題，安全可靠性得到提高。上述兩種方法雖然操作復(fù)雜性一般，但電機(jī)換型后功率增加，整體經(jīng)濟(jì)性差。

（2）對給煤機(jī)密封風(fēng)及磨出口粉閘氣封氣源管路進(jìn)行改造。該方案是通過增加一路冷一次風(fēng)母管，將給煤機(jī)密封風(fēng)及磨出口粉閘氣封兩路密封風(fēng)風(fēng)源改為該路冷一次風(fēng)母管供風(fēng)。從檢修角度隔離看，冷一次風(fēng)母管與增加的母管之間聯(lián)絡(luò)管路需增加一總隔離門。該方案改造相對簡單，冷一次風(fēng)能滿足給煤機(jī)氣封及磨出口粉閘氣封風(fēng)壓及品質(zhì)要求，相對一次風(fēng)機(jī)來說整體用風(fēng)量沒有增加，降低了密封風(fēng)機(jī)負(fù)荷需求，使得密封風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓提高，改造后現(xiàn)用密封風(fēng)機(jī)能滿足磨碗、磨輥油封及彈簧加載密封風(fēng)壓及負(fù)荷要求，安全可靠性能得到保證，但運(yùn)行經(jīng)濟(jì)沒有得到提高。

（3）在冷一次風(fēng)母管與密封風(fēng)機(jī)出口母管間設(shè)置旁路管道。用冷一次風(fēng)直供密封風(fēng)，保持密封風(fēng)機(jī)長期備用。該方案從安全可靠性分析，系統(tǒng)冷一次風(fēng)壓能滿足密封風(fēng)壓控制要求，因?yàn)槟ッ簷C(jī)正常運(yùn)行時(shí)通過冷、熱風(fēng)調(diào)整門節(jié)流后磨煤機(jī)內(nèi)部壓力一般低于7.5kPa，但在運(yùn)行控制中要避免磨煤機(jī)啟動過程中冷風(fēng)調(diào)整門開度過大（超過75%開度）情況出現(xiàn)，也要避免磨煤機(jī)未吹掃干凈時(shí)出口粉閘全部關(guān)閉情況下只供冷一次風(fēng)，上述兩種情況會使得密封風(fēng)與磨內(nèi)壓差減小，存在磨輥油封和彈簧加載被污染的風(fēng)險(xiǎn)。為避免該情況的發(fā)生，可以從控制邏輯上進(jìn)行控制，即磨煤機(jī)出口粉閘全部關(guān)閉情況下，磨冷一次風(fēng)隔絕風(fēng)門閉鎖“開允許”條件。在安全性保證情況下該方案改造實(shí)施相對復(fù)雜，需要考慮密封風(fēng)濾網(wǎng)的布置、管道與增加的風(fēng)門布置以及相應(yīng)熱控邏輯修改。國內(nèi)成功案例是江蘇徐州闞山發(fā)電廠的密封風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能改造，該方案具備實(shí)施條件，同時(shí)該方案經(jīng)濟(jì)性高，每年按照300天運(yùn)行算，大概可以節(jié)約廠用電132×24×300=950400kWh/年，同時(shí)密封風(fēng)機(jī)保持備用，使得運(yùn)行調(diào)節(jié)手段可靠性提高，機(jī)組啟動過程中也能保證磨煤機(jī)內(nèi)密封風(fēng)與一次風(fēng)同時(shí)供應(yīng)。

2.優(yōu)化控制邏輯

（1）將磨煤機(jī)出口粉閘密封風(fēng)蝶閥“關(guān)允許”邏輯進(jìn)行修改，使得磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)該路密封風(fēng)能正常關(guān)閉，磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)出口粉閘關(guān)閉后應(yīng)聯(lián)鎖打開。

（2）在現(xiàn)行系統(tǒng)狀況下，機(jī)組啟動過程中可以采取一次風(fēng)機(jī)與密封風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動方案，啟動前建立風(fēng)道的制粉系統(tǒng)磨碗密封風(fēng)電動隔離門需先處于開啟狀態(tài)。

3.現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備管理及運(yùn)行策略

未優(yōu)化改造前，密封風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備管理及運(yùn)行策略需從以下幾個(gè)方面著手：

（1）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，消除制粉系統(tǒng)各風(fēng)門擋板內(nèi)漏缺陷。

（2）在給煤機(jī)下煤口處增加就地壓力表，便于給煤機(jī)密封風(fēng)的調(diào)整與控制。

（3）機(jī)組啟動過程中，用吹掃干凈的磨煤機(jī)建立風(fēng)道。

（4）正常磨煤機(jī)恢復(fù)備用過程中，先開啟磨碗密封風(fēng)電動隔離總門，后開啟給煤機(jī)密封風(fēng)，防止給煤機(jī)下煤閘板內(nèi)漏造成煤粉雜質(zhì)污染磨輥油封和彈簧加載裝置。

六、結(jié)語

通過從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行比較，采用一次風(fēng)機(jī)提供的冷一次風(fēng)替代原密封風(fēng)機(jī)提供的密封風(fēng)，使密封風(fēng)機(jī)處于末端備用方案最佳。該方案的具體實(shí)施需經(jīng)過實(shí)際測量和理論計(jì)算，同時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際布置情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求最佳。

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（責(zé)任編輯：劉輝）