磨煤機(jī)鋼球優(yōu)化配級(jí)與襯板波形改進(jìn)試驗(yàn)研究

王希寰

(大唐華銀金竹山火力發(fā)電分公司，湖南冷水江417505)

磨煤機(jī)鋼球優(yōu)化配級(jí)與襯板波形改進(jìn)試驗(yàn)研究

Ball mill optimization level and liner wave improvement experiment research

王希寰

(大唐華銀金竹山火力發(fā)電分公司，湖南冷水江417505)

在優(yōu)化鋼球配級(jí)的基礎(chǔ)上降低鋼球裝載量，能實(shí)現(xiàn)火電廠球磨機(jī)能耗的顯著下降，但在降低鋼球裝載量過程中，易出現(xiàn)制粉出力不穩(wěn)定和對(duì)煤種適應(yīng)能力降低等問題。本文在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上闡述了原自固式波紋襯板和耐磨小鋼球改造出現(xiàn)問題的原因，提出并實(shí)施了局部襯板加高和鋼球優(yōu)化配級(jí)新的改造方案，達(dá)到了較好的節(jié)能效果。

磨煤機(jī)；鋼球；料位；襯板；節(jié)能

我國是火力發(fā)電大國，在電能生產(chǎn)過程中，磨煤機(jī)消耗大量電能，目前國內(nèi)較先進(jìn)的600 MW火電機(jī)組制粉耗電率通常在0.9%左右，以難磨無煙煤為主要煤種的電廠，其制粉耗電率通常達(dá)2.0%左右，某公司通過多年優(yōu)化調(diào)整鋼球裝載量和配級(jí)，磨煤機(jī)能耗大幅降低，但因制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型等原因，制粉耗電率仍達(dá)1.8%，其中磨煤機(jī)耗電率為1.3%。按年發(fā)電量72.36億度計(jì)算，磨煤機(jī)總耗電量達(dá)9 400萬度。在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低磨煤機(jī)能耗，在技術(shù)上面臨較大的挑戰(zhàn)。

1 問題的提出

某公司通過優(yōu)化磨煤機(jī)鋼球裝載量，裝球量由設(shè)計(jì)值98 t逐步降至65 t，運(yùn)行電流由185 A逐步降至155 A，磨煤機(jī)出力基本保持不變，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)減少鋼球裝載量時(shí)，出現(xiàn)磨煤機(jī)出力下降現(xiàn)象，通過采取直接減少鋼球量已不可行，應(yīng)用耐磨小鋼球和新型襯板技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能成為下一個(gè)選項(xiàng)。然而耐磨小鋼球技術(shù)在不同區(qū)域電廠推廣大過程中效果差異較大，凡煤質(zhì)穩(wěn)定、煤質(zhì)較好的電廠應(yīng)用效果較好，節(jié)能量能達(dá)到30%左右，而煤種龐雜、煤質(zhì)較差的電廠利用該項(xiàng)技術(shù)效果不理想，存在的主要問題:磨煤機(jī)筒體料位測(cè)量困難，導(dǎo)致制粉出力不穩(wěn)定，鋼球與襯板磨損量大；磨煤機(jī)筒體內(nèi)石子大量積存并影響設(shè)備可靠性。

為探索降低磨煤機(jī)耗電率的可行技術(shù)途徑，2012年11月某公司利用機(jī)組大修，將1號(hào)爐F磨更換為某公司提供的新型階梯式襯板和耐磨小鋼球，把鋼球裝載量由原來的65 t進(jìn)一步減少到52 t，同時(shí)采用直徑為 Φ20，Φ25，Φ30的高鉻小鋼球和少量Φ60，Φ90的高鉻大鋼球。運(yùn)行過程出現(xiàn)以下問題:磨煤機(jī)壓差大幅增加，制粉出力下降，磨煤機(jī)出口溫度低；筒體無料位顯示，磨煤機(jī)電流不穩(wěn)定，出現(xiàn)堵磨和空磨；鋼球與襯板磨損量大；筒內(nèi)有大量石塊存積。

2 原因分析

改變磨煤機(jī)襯板波峰結(jié)構(gòu)后，鋼球和原煤在筒體內(nèi)攜帶高度提高，提高鋼球拋下后的破碎能力，但鋼球攜帶過高，鋼球幾乎呈垂直掉下，減小了鋼球下砸次數(shù)，且小鋼球帶起高度過大，反而不利于充分發(fā)揮小尺寸鋼球研磨、擠壓原煤作用，有限的鋼球量也大大減小了鋼球與煤的接觸研磨幾率，反而造成磨煤機(jī)制粉能力下降，造成原煤及石子在通體內(nèi)聚集，增加了進(jìn)出口筒體差壓，磨煤機(jī)通體內(nèi)通風(fēng)阻力也增大，使通風(fēng)量也受到影響，表現(xiàn)為磨煤機(jī)出口溫度下降。

由于鋼球采用小直徑的高鉻鋼球，盡管提升高度增加，但總的沖擊動(dòng)量與原來大鋼球相比大大減小，對(duì)大塊煤、石子煤甚至石塊的破碎能力大大降低，造成大量石塊長期停留在磨煤機(jī)通體內(nèi)，不但增加筒體阻力 (差壓)，而且造成磨煤機(jī)電流增大，同時(shí)也削弱了鋼球的破碎、研磨能力，在試運(yùn)過程中表現(xiàn)為磨煤機(jī)出力的不穩(wěn)定。

磨煤機(jī)筒體料位反映的是磨制后的煤粉揚(yáng)起懸浮在筒體中造成的筒體上下壓差的變化，當(dāng)鋼球裝載量少、攜帶高度過高制粉出力降低后，磨煤機(jī)筒體中雖然聚集大量沒有磨細(xì)的原煤與煤粉，但較細(xì)的能揚(yáng)起懸浮在筒體內(nèi)的煤粉不多，因而磨煤機(jī)筒體料位低，出現(xiàn)測(cè)量困難的情況，當(dāng)無法維持穩(wěn)定料位時(shí)，筒體內(nèi)易出現(xiàn)原煤與鋼球比例的失調(diào)，造成磨煤機(jī)電流的波動(dòng)。

因此，襯板設(shè)計(jì)不當(dāng)、鋼球裝載量少、大小比例匹配不合適造成磨煤機(jī)料位測(cè)量不準(zhǔn)、磨煤機(jī)出力不穩(wěn)定、出口溫度偏低、停運(yùn)檢查大量石子積存和石子卡絞龍、磨煤機(jī)筒體襯板異常磨損、磨煤機(jī)電流變化無規(guī)律等一系列問題。

對(duì)特定煤種和特定鋼球配比，存在鋼球裝載量臨界值 (最小值)和最大值，低于或接近臨界值時(shí)，磨煤機(jī)制粉能力大幅降低，臨界值應(yīng)該通過試驗(yàn)確定。設(shè)計(jì)鋼球裝載量和平時(shí)正常的鋼球裝載量介乎兩者之間，鋼球裝載量必須與煤種相適應(yīng)，同時(shí)應(yīng)滿足磨煤機(jī)筒體料位測(cè)量要求。

3 解決方案

2014年3月，3號(hào)爐小修中在2臺(tái)磨煤機(jī)采用了不同的技術(shù)改進(jìn)方案進(jìn)行對(duì)比。

3.1 方案一

在B磨上采用 “雙面弧梯形組合自固襯板”，整過筒體按32襯板配制，在原90 mm波峰上增加高度50 mm，在筒徑上均勻布置，沿每個(gè)圓周均勻布置8塊 (如圖1所示)，改進(jìn)后的襯板增加2.5 t/臺(tái)左右。E磨 (襯板未改，為原型號(hào)新襯板)鋼球裝球量均為52 t，采用新的鋼球配級(jí) (見表1)，增加小尺寸鋼球比例，計(jì)算運(yùn)行電流維持在132～135 A。

圖1 “雙面弧梯形組合自固襯板”改造示意

表1 3號(hào)爐B/E磨鋼球優(yōu)化配級(jí)方案

3.2 方案二

A/D磨煤機(jī)安裝某公司提供的筒體鋼襯板和耐磨鋼球，其加裝的鋼球裝載量以控制磨煤機(jī)運(yùn)行電流在128～132 A之間為前提，裝球重量在48～50 t之間，見表2。

為分析節(jié)能效果和差異，C/F磨煤機(jī)仍采用原襯板，繼續(xù)利用原鋼球裝載量和配級(jí)，維持在運(yùn)行電流152～154 A不變。

表2 3號(hào)爐A/D磨鋼球優(yōu)化配級(jí)方案

4 改進(jìn)效果

1)兩方案改造后試驗(yàn)結(jié)果見表3，按方案一改造后的B磨煤機(jī)與未改造的F磨煤機(jī)比較，B磨煤機(jī)節(jié)電16.36%；按方案二改造后的A磨煤機(jī)與未改造的F磨煤機(jī)比較，A磨煤機(jī)節(jié)電21.82%。

表3 3號(hào)爐各磨煤機(jī)改造前后能耗對(duì)比 MWh

2)改造后磨煤機(jī)電流再降低30 A(155～160 A降至125～130 A)，筒體料位測(cè)量正常。

3)經(jīng)過超過一年的運(yùn)行，改造后煤粉細(xì)度、制粉系統(tǒng)出力、鍋爐飛灰可燃物等關(guān)鍵性考核指標(biāo)以及鍋爐燃燒穩(wěn)定性、對(duì)AGC的響應(yīng)能力均未受到影響，在相同運(yùn)行條件，發(fā)電廠用電率下降0.2%。

5 結(jié)論

通過技術(shù)改造，解決了小鋼球應(yīng)用的技術(shù)難題，使用普通鋼球達(dá)到與耐磨高鉻鋼球接近的節(jié)能效果。經(jīng)測(cè)算，如全面實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)，發(fā)電廠用電率可降低 0.3%左右，按該公司 2013年發(fā)電量72.36億kWh、磨煤機(jī)總耗電量9 400萬kWh計(jì)算，每年可節(jié)省廠用電1 880萬kWh，為企業(yè)年節(jié)省生產(chǎn)成本376萬元 (按當(dāng)年發(fā)電成本0.2元/kWh)，按當(dāng)年上網(wǎng)電價(jià)0.49元/kWh，因上網(wǎng)電量增加全年創(chuàng)造價(jià)值921萬元。該技術(shù)是磨煤機(jī)小球應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新，具有廣闊的應(yīng)用前景。

〔1〕范從振.鍋爐原理 〔M〕.北京:中國電力出版社，1998.

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TK223.25

B

1008-0198(2016)04-0076-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.020

王希寰(1970)，男，漢族，湖南人，工程師，主要從事電廠鍋爐燃燒技術(shù)研究和節(jié)能管理工作。

2015-10-26 改回日期:2016-06-16