某600 MW發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)出力不足原因分析

熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000)

某600 MW發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)出力不足原因分析

熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000)

通過試驗(yàn)對某600 MW發(fā)電廠#1鍋爐存在的制粉系統(tǒng)出力不足問題進(jìn)行了分析，找到了問題所在，并給出了合理的改進(jìn)建議。經(jīng)理論計(jì)算表明，改進(jìn)后#1鍋爐存在的制粉系統(tǒng)出力不足問題得到了明顯改善。

磨煤機(jī)出力；混合風(fēng)壓；制粉系統(tǒng)；阻力

0 引言

磨煤機(jī)有鋼球磨、中速磨、風(fēng)扇磨以及小容量高速錘擊磨等[1]。國內(nèi)大型鍋爐在燃用無煙煤、貧煤、低質(zhì)煤時(shí),多采用鋼球中間儲倉式制粉系統(tǒng)；部分煙煤和引進(jìn)機(jī)組多采用直吹式制粉系統(tǒng);燃用褐煤時(shí),采用風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)居多。磨煤機(jī)隨著運(yùn)行時(shí)間增加，必然出現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)件磨損、堵塞等諸多問題。而這些問題勢必影響磨煤機(jī)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致其出力不足，甚至影響正常生產(chǎn)[2]。導(dǎo)致磨煤機(jī)出力不足的原因很多[3-4]。研究磨煤機(jī)出力的影響因素，對提高鍋爐機(jī)組整體的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有重要作用[5-7]。劉玉海等通過對比不同廠家的鋼球來考察對磨煤機(jī)的影響[8-10]。

某600 MW發(fā)電廠#1鍋爐目前的制粉系統(tǒng)出力不足問題十分嚴(yán)重，已經(jīng)影響到鍋爐的正常運(yùn)行，對鍋爐負(fù)荷的提升等造成了極大困擾。為了解決此問題，本文通過一系列相關(guān)試驗(yàn)、計(jì)算及理論分析解決鍋爐面臨的磨煤機(jī)出力不足的問題。

1 設(shè)備簡介

鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式，鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒方式、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架的型燃煤汽包爐。設(shè)計(jì)煤種及鍋爐參數(shù)見表1和表2。

#1鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式系統(tǒng)，磨煤機(jī)型號為ZGM113G，共6臺，其中1臺備用。該型號磨煤機(jī)設(shè)計(jì)煤種出力為58.6 t/h，磨盤轉(zhuǎn)速為24.3 r/min，磨盤工作直徑為2 250 mm，通風(fēng)阻力(包括分離器)為6.34 kPa，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=16%。

表1 設(shè)計(jì)煤種

磨煤機(jī)在磨制試驗(yàn)煤種情況下，時(shí)常出現(xiàn)的問題主要有：磨煤機(jī)出力不足，日常運(yùn)行中基本維持在37.0～50.0 t/h；增加磨煤機(jī)出力會出現(xiàn)磨煤機(jī)電流增大、磨煤機(jī)出口風(fēng)管風(fēng)速降低、磨煤機(jī)入口風(fēng)量減少等問題，極易發(fā)生堵磨現(xiàn)象；個(gè)別管路時(shí)常出現(xiàn)煤粉沉積，乃至堵塞煤粉管道。

表2 鍋爐參數(shù)

2 磨煤機(jī)出力不足原因分析

為了解決磨煤機(jī)出力不足的問題，本文分別從煤質(zhì)情況、設(shè)備情況、混合風(fēng)壓等方面進(jìn)行分析。

2.1煤質(zhì)分析

燃燒調(diào)整試驗(yàn)期間，煤質(zhì)分析結(jié)果與設(shè)計(jì)煤質(zhì)對比情況見表3。

表3 設(shè)計(jì)煤質(zhì)與試驗(yàn)期間煤質(zhì)分析結(jié)果

由表3可知，試驗(yàn)煤質(zhì)元素分析和工業(yè)分析結(jié)果與設(shè)計(jì)煤質(zhì)較為接近；設(shè)計(jì)煤質(zhì)哈氏可磨指數(shù)為55，而原煤樣品1哈氏可磨指數(shù)為55、原煤樣品2哈氏可磨指數(shù)為57，在可磨性分級方面均屬“難磨(哈氏可磨指數(shù)為40～60)”；原煤樣品1沖刷磨損指數(shù)為1.7，原煤樣品2沖刷磨損指數(shù)為1.8；根據(jù)沖刷磨損指數(shù)與煤的磨損性對照表，上述2 d原煤樣品磨損性均為“不強(qiáng)(1.0～2.0)”。也就是說，試驗(yàn)煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)分析結(jié)果整體較為接近，不會對磨煤機(jī)出力能力產(chǎn)生大的影響。

2.2磨煤機(jī)設(shè)備和構(gòu)件分析

磨煤機(jī)內(nèi)部構(gòu)件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對磨煤機(jī)出力能力及煤粉細(xì)度影響較大。制粉系統(tǒng)試驗(yàn)期間，個(gè)別磨煤機(jī)會顯示某1個(gè)“磨輥降到位”，而其他2個(gè)磨輥顯示正常，可能3個(gè)磨輥安裝不在同一水平面上，導(dǎo)致研磨出力不足，限制了磨煤機(jī)出力，引起煤粉細(xì)度偏粗；試驗(yàn)期間，發(fā)現(xiàn)C磨煤機(jī)和E磨煤機(jī)分離器擋板特性較差，煤粉細(xì)度和磨煤單耗(制粉系統(tǒng)耗電/耗煤量)隨著分離器擋板開度調(diào)整未呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

2.3混合風(fēng)壓分析

鍋爐入口混合風(fēng)壓力不夠是造成鍋爐出力不足的一個(gè)原因，日常運(yùn)行顯示出鍋爐的混合風(fēng)壓力可能偏低很多，故抽檢3根風(fēng)管來驗(yàn)證鍋爐的混合風(fēng)壓力問題。由于鍋爐實(shí)際混合風(fēng)壓和理論值相差太大，抽檢得出來的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠反映出鍋爐混合風(fēng)壓力方面存在的問題。故隨機(jī)抽取C磨煤機(jī)#2管(C2)、E磨煤機(jī)#3管(E3)、A磨煤機(jī)#5管(A5)，并根據(jù)一次風(fēng)速和一次風(fēng)管路設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行阻力核算，其范圍從磨煤機(jī)分離器出口至燃燒器噴口之間，包括可調(diào)縮孔，結(jié)果見表4。

表4 一次風(fēng)管路阻力核算結(jié)果 Pa

一次風(fēng)管A5，E3，C2的管路阻力分別為2 273.66，2 414.36，2 496.61 Pa，磨煤機(jī)通風(fēng)阻力(包括分離器)設(shè)計(jì)值為6 340.00 Pa，若要達(dá)到銘牌出力，磨煤機(jī)入口混合風(fēng)壓應(yīng)分別達(dá)到8 613.66，8 754.36，8 836.61 Pa。

在600 MW機(jī)組負(fù)荷下，假設(shè)投運(yùn)A/B/C/D/E磨煤機(jī)，對由一次風(fēng)機(jī)出口至磨煤機(jī)入口之間管路進(jìn)行阻力核算，一次風(fēng)機(jī)出口冷風(fēng)靜壓取10.20 kPa，冷風(fēng)溫度取25.0 ℃，熱風(fēng)溫度取330.0 ℃，混合風(fēng)溫度取230.0 ℃，計(jì)算實(shí)際設(shè)備和管路條件下磨煤機(jī)入口的實(shí)際混合風(fēng)壓力，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 混合風(fēng)壓力核算結(jié)果與比較 Pa

表6 熱風(fēng)及混合風(fēng)管改造前后阻力和混合風(fēng)壓力對比 Pa

圖1 改造前后冷、熱風(fēng)管道布置對比

從表5可知，A/B/C/D/E磨煤機(jī)核算得到的混合風(fēng)壓力分別為7 866.53，7 759.27，7 574.58，7 907.01，7 912.65 Pa，均低于平均混合風(fēng)壓力8 734.88 Pa?；旌巷L(fēng)壓力偏低的主要原因有：風(fēng)機(jī)選型不合適，造成一次風(fēng)機(jī)出口壓力偏低；鍋爐空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)存在堵塞問題，導(dǎo)致空預(yù)器阻力整體偏大；個(gè)別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)混合后區(qū)段。

3 改進(jìn)方案

3.1磨煤機(jī)熱風(fēng)及混合風(fēng)管道改造

根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，將熱風(fēng)總管分流至各臺磨煤機(jī)的熱風(fēng)及混合風(fēng)管道規(guī)格由?1.1 m×1.1 m 改造為?1.3 m×1.3 m，改造前后熱風(fēng)總管分流三通至磨煤機(jī)入口之間管路阻力及混合風(fēng)壓力變化情況見表6。由表6可知，熱風(fēng)及混合風(fēng)管道改造后，各磨煤機(jī)入口風(fēng)道阻力損失均有所降低，混合風(fēng)壓力明顯提高。

3.2改造冷風(fēng)入流位置

本次改造將冷風(fēng)入流位置由熱風(fēng)管道側(cè)面改為正面，同時(shí)將冷風(fēng)管道下移1 m，具體改造前后示意圖如圖1所示。

如前所述，冷風(fēng)流入熱風(fēng)后伴隨著強(qiáng)烈的湍流和換熱，其勢必對熱風(fēng)流動及混合風(fēng)流通面積產(chǎn)生影響，而這是難以通過阻力計(jì)算得出的，因此通過數(shù)值模擬監(jiān)測冷風(fēng)入流位置改造前后混合風(fēng)道內(nèi)流場情況。

圖2和圖3分別為改造前風(fēng)道縱剖面上速度場和溫度場分布情況。該布置方式下，冷、熱風(fēng)混合均勻性較差，冷風(fēng)在出流區(qū)域形成低速度渦區(qū)，縮小了混合風(fēng)通流面積。

圖4、圖5為改造后風(fēng)道縱剖面上流速場和溫度場分布情況。比較可知，冷風(fēng)入流位置改造后，混合風(fēng)出流速度分布均勻，無明顯氣流停滯區(qū)域，冷、熱風(fēng)混合均勻。

圖2 改造前風(fēng)道內(nèi)速度場分布

圖3 改造前風(fēng)道內(nèi)溫度場分布

圖4 改造后風(fēng)道內(nèi)速度場分布

圖5 改造后風(fēng)道內(nèi)溫度場分布

4 結(jié)束語

綜合分析認(rèn)為，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)出力不足的原因主要有2點(diǎn)。

(1)磨煤機(jī)設(shè)備及構(gòu)件方面，磨煤機(jī)內(nèi)部構(gòu)件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對磨煤機(jī)帶出力能力及煤粉細(xì)度影響較大。在停磨期間對各臺磨煤機(jī)磨輥進(jìn)行堆焊等處理后，磨煤機(jī)出力由43 t/h提高至52 t/h。

(2)混合風(fēng)壓力偏低的主要原因有：一次風(fēng)機(jī)出口壓力偏低，鍋爐一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓低于其他電廠同類型鍋爐約2 000 Pa；鍋爐空預(yù)器存在堵塞問題，導(dǎo)致空預(yù)器阻力整體偏大，根據(jù)鍋爐說明書，空預(yù)器壓力設(shè)計(jì)值為550 Pa，而實(shí)際運(yùn)行中該阻力約為1 000 Pa；個(gè)別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機(jī)入口冷、熱風(fēng)混合后區(qū)段，而由強(qiáng)烈湍流和換熱引起的阻力損失及對通流面積的影響是難以通過阻力核算得到的。

基于以上的分析以及一次風(fēng)系統(tǒng)阻力核算和數(shù)值模擬結(jié)果，得到以下結(jié)論：通過設(shè)備改造提高一次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓；通過裝設(shè)在線空預(yù)器沖洗系統(tǒng)，緩解堵塞問題，降低一次風(fēng)流程設(shè)備阻力；通過將熱風(fēng)總管分流至各臺磨煤機(jī)的熱風(fēng)及混合風(fēng)管道規(guī)格由?1.1 m×1.1 m改造成為?1.3 m×1.3 m，并將冷風(fēng)入流位置由熱風(fēng)管道側(cè)面改為正面，同時(shí)將冷風(fēng)管道下移1m等，可以解決制粉系統(tǒng)出力不足的問題。

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(本文責(zé)編：劉炳鋒)

2017-03-10；

:2017-06-05

TK 222

：B

：1674-1951(2017)06-0051-04

熊峰(1983—)，男，湖北安陸人，工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行方面的工作(E-mail:81235105@qq.com)。