中速磨煤系統(tǒng)的優(yōu)化及運(yùn)行試驗(yàn)

傅旭峰,司順勇

(華電電力科學(xué)研究院,浙江杭州310030)

中速磨煤系統(tǒng)的優(yōu)化及運(yùn)行試驗(yàn)

傅旭峰,司順勇

(華電電力科學(xué)研究院,浙江杭州310030)

針對(duì)某型鍋爐飛灰與爐渣可燃物含量偏高的問題,優(yōu)化了中速磨煤系統(tǒng),并進(jìn)行了系統(tǒng)試驗(yàn)。調(diào)整了各臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)管內(nèi)的送粉量,在風(fēng)速分布均勻的情況下,通過調(diào)整分離器擋板開度和風(fēng)煤比,合理地控制煤粉的粗細(xì)度。同時(shí),對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行了最大出力試驗(yàn)。通過優(yōu)化和調(diào)整,有效地降低了飛灰爐渣中可燃物的含量,提高了鍋爐運(yùn)行效率。

機(jī)組;制粉;系統(tǒng);煤粉;細(xì)度;優(yōu)化;調(diào)整;試驗(yàn)

0 概 述

煤粉的燃燒特性,隨著煤粉粒徑的減小而得到顯著改善。煤粉細(xì)度直接關(guān)系到鍋爐燃燒效率,超細(xì)煤粉不僅燃燒效果好,而且可有效降低污染物的生成。但是,采用超細(xì)煤粉燃燒技術(shù),應(yīng)對(duì)超細(xì)煤粉的分離設(shè)備、輸送、防爆及燃燒等技術(shù)進(jìn)一步研究[1]。電站鍋爐的制粉系統(tǒng)較為復(fù)雜,將煤粉變細(xì),鍋爐的燃燒效率就更好,但制粉系統(tǒng)的電耗又隨之升高,因此,對(duì)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行特性必須給予重視。現(xiàn)以某型機(jī)組的制粉系統(tǒng)為例,分析分離器擋板的開度和風(fēng)粉比對(duì)煤粉細(xì)度的影響。

1 機(jī)組燃煤的特性

某熱電廠的引進(jìn)鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)前后墻對(duì)沖燃燒的燃煤鍋爐。鍋爐制粉系統(tǒng)為冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng),配備5臺(tái)中速磨煤機(jī)。正常運(yùn)行時(shí),投運(yùn)4臺(tái)磨煤機(jī),1臺(tái)備用。運(yùn)行4臺(tái)磨煤機(jī),就可滿足鍋爐最大出力的需求。

在運(yùn)行過程中,在各磨煤機(jī)出口處一次風(fēng)管內(nèi),煤粉輸送量的偏差較大,且煤粉細(xì)度與設(shè)計(jì)值有很大差距,所以,鍋爐飛灰和爐渣的可燃物含量明顯偏高。該鍋爐的固體未完全燃燒損失為0.59%,在未調(diào)整前,飛灰的可燃物含量有時(shí)高達(dá)11.56%,爐渣的可燃物含量為12.32%。按照國標(biāo)計(jì)算,鍋爐的固體未完全燃燒損失為4.46%。所以,該制粉系統(tǒng)影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。為此,急需對(duì)鍋爐燃燒的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,并且,通過試驗(yàn)優(yōu)化制粉系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí),鍋爐煤種的煤質(zhì)特性,如表1所示。

表1 試驗(yàn)煤種的煤質(zhì)特性

2 試驗(yàn)工況及內(nèi)容

試驗(yàn)前,根據(jù)直吹式制粉系統(tǒng)的煤粉取樣方法、電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)等電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,主要分為幾個(gè)部分。

(1)優(yōu)化和均分各磨煤機(jī)出口一次粉管的送粉量。

(2)調(diào)整分離器擋板的特性試驗(yàn)。

(3)風(fēng)煤比對(duì)磨煤機(jī)特性影響的試驗(yàn)。

(4)磨煤機(jī)最大出力試驗(yàn)。

(5)制粉系統(tǒng)調(diào)整后,對(duì)鍋爐效率的影響。

在試驗(yàn)期間,保持煤質(zhì)的穩(wěn)定,除非特殊要求,其它運(yùn)行參數(shù)均按日常運(yùn)行方式進(jìn)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 一次粉管分配均勻優(yōu)化試驗(yàn)

樊泉桂[2]等人的研究表明,磨煤機(jī)一次粉管流量分配偏差較大時(shí),直接危害是造成每只燃燒器煤粉流量和煤粉細(xì)度存在很大差異,燃燒器配風(fēng)難以掌握。煤粉流量過低的燃燒器出口火焰溫度下降,燃燒不穩(wěn)定,而煤粉流量過高的燃燒器出口火焰過度缺氧,致使飛灰和爐渣可燃物含量過高。因此,需對(duì)磨煤機(jī)一次粉管內(nèi)的輸粉量進(jìn)行測(cè)量,輸煤粉管分配的均勻性,由一次粉管的阻力特性所決定的。根據(jù)測(cè)量結(jié)果,通過調(diào)節(jié)一次粉管的可調(diào)縮孔,以控制粉管內(nèi)煤粉的均勻性。每臺(tái)磨煤機(jī)一次粉管流量的偏差,如圖1所示。

圖1 臺(tái)粉管流量的偏差

磨煤機(jī)各粉管的風(fēng)速分配很不均勻,將直接導(dǎo)致煤粉分配不均,粉量的偏差較大,與鍋爐飛灰和爐渣可燃物的含量高有直接關(guān)系。根據(jù)對(duì)各粉管內(nèi)風(fēng)速的測(cè)試結(jié)果,調(diào)節(jié)每臺(tái)磨煤機(jī)出口處粉管內(nèi)的流量,以最小風(fēng)速為基準(zhǔn)風(fēng)速,調(diào)節(jié)可調(diào)縮孔,控制4根粉管之間的流速偏差小于5%。

3.2 分離器擋板的特性試驗(yàn)

陳華桂等人[3]的研究結(jié)果表明,煤粉細(xì)度的調(diào)節(jié),應(yīng)該處于分離器擋板開度最靈敏的區(qū)域,離開該區(qū)域后,不僅風(fēng)阻劇增,而且煤粉細(xì)度并不能得到提高。由于5臺(tái)磨煤機(jī)型號(hào)相同,所以,僅對(duì)B磨煤機(jī)進(jìn)行分離器擋板的特性試驗(yàn)。當(dāng)磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后,利用煤粉等速取樣裝置,在磨煤機(jī)的一次粉管出口處進(jìn)行取樣,根據(jù)煤粉細(xì)度的變化情況,從而確定分離器擋板的最佳開度。每次取樣時(shí)間為4min,取樣時(shí),應(yīng)控制抽吸速度。如果抽吸速度過高,將吸入過多的細(xì)顆粒煤粉,可能導(dǎo)致取樣不準(zhǔn),從而影響分析結(jié)果。

根據(jù)煤質(zhì)的化驗(yàn)結(jié)果,利用煤粉細(xì)度控制值,可根據(jù)推薦值選取[4],煤粉細(xì)度的參照公式為:

式(1)中,R90—煤粉細(xì)度,%;n—煤粉均勻性系數(shù); Vdaf—原煤可燃基揮發(fā)份,%;煤粉均勻性系數(shù)選為1。經(jīng)計(jì)算,煤粉細(xì)度約可控制為21.41%。在5個(gè)不同的工況下,對(duì)靜態(tài)分離器擋板進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn),維持磨煤機(jī)的出力為45 t/h,控制風(fēng)量為90 t/h。在每個(gè)工況下,測(cè)算對(duì)應(yīng)的分離器開度。通過試驗(yàn),分析了檔板在不同開度下的煤粉細(xì)度分布情況,分離器擋板特性曲線,如圖2所示。

圖2 分離器擋板特性曲線

從圖2可知,在一定風(fēng)量下,當(dāng)分離器擋板的就地指示值變大時(shí),擋板與徑向夾角增大,氣流旋轉(zhuǎn)加強(qiáng),煤粉變細(xì)。當(dāng)指示值為60°時(shí),煤粉細(xì)度為最細(xì),如進(jìn)一步將指示值變大,出口處的煤粉細(xì)度又變大,此時(shí),因?yàn)槊悍蹥饬鬟M(jìn)入靜態(tài)分離器擋板的阻力大增,部分氣流將不經(jīng)過葉片,而從擋板下部縫隙直接進(jìn)入流向處分口,使得煤粉變粗。根據(jù)這一特性,調(diào)節(jié)擋板時(shí),應(yīng)盡可能避開靜態(tài)分離器開度的大角度區(qū)。在試驗(yàn)煤種的條件下,根據(jù)靜態(tài)擋板試驗(yàn)和煤粉計(jì)算的細(xì)度,將磨煤機(jī)分離器擋板的開度設(shè)置為40°。

3.3 風(fēng)煤比對(duì)磨煤機(jī)特性的影響試驗(yàn)

風(fēng)煤比是磨煤機(jī)運(yùn)行控制中的重要參數(shù)之一。鍋爐的穩(wěn)定燃燒,要求有合適的風(fēng)煤比。過大的風(fēng)煤比,將造成磨煤機(jī)本體和一次粉管道及燃燒器的磨損。在低負(fù)荷時(shí),較大的風(fēng)煤比,易造成煤粉濃度過低,煤粉細(xì)度變大,對(duì)燃燒的穩(wěn)定性不利。過小的風(fēng)煤比,則易造成磨煤機(jī)堵煤和石子煤量大。試驗(yàn)時(shí),以B磨煤機(jī)為研究對(duì)象,按磨煤機(jī)設(shè)計(jì)工況下風(fēng)煤比的選用值,分別選取為1.8、1.9、2.0、2.1和2. 2。同時(shí),維持給煤量為45 t/h,分離擋板的開度設(shè)置在40°。

試驗(yàn)結(jié)果,如圖3所示。從圖3可知,在靜態(tài)分離器擋板開度一定情況下,粉煤比對(duì)煤粉細(xì)度的影響較大,隨著磨煤機(jī)風(fēng)煤比的增加,煤粉細(xì)度R90明顯變大。因?yàn)轱L(fēng)煤比增加后,風(fēng)環(huán)噴口處的射流增加了攜帶煤粉的能力,所以使煤粉變粗。當(dāng)風(fēng)煤比由1.9增加到2.1,煤粉細(xì)度R90的上升最明顯。煤粉均勻性指數(shù)隨風(fēng)煤比的變化不大。風(fēng)煤比的特性曲線,如圖3所示。

圖3 風(fēng)煤比特性

3.4 磨煤機(jī)的最大出力試驗(yàn)

磨煤機(jī)的最大出力,是磨煤機(jī)性能的重要的參數(shù)。當(dāng)前,機(jī)組的燃用煤種常常不同,因此,磨煤機(jī)出力可調(diào)節(jié)范圍的大小,直接影響了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。將磨煤機(jī)B的分離器擋板開度,維持在40°。通過緩慢增加給煤量和風(fēng)量,綜合分析磨煤機(jī)自身出力和干燥出力的影響因素。當(dāng)給煤量超過45 t/h時(shí),給煤量每增加2 t/h,停頓10 min,然后觀察磨煤機(jī)進(jìn)出口處的差壓變化,并測(cè)量磨出口處風(fēng)粉混合物的溫度。如果給煤量不變,而進(jìn)出口處的差壓在快速上升,當(dāng)磨煤機(jī)出口處風(fēng)粉混合物溫度均在65℃以上時(shí),表明此時(shí)主要是受磨煤機(jī)自身出力的影響,給煤量已超過磨煤機(jī)最大出力的需要,此時(shí)需將給煤量減去2 t/h,作為磨煤機(jī)最大出力時(shí)的給煤量。當(dāng)磨煤機(jī)的出口溫度低于65℃,而進(jìn)出口處的差壓在緩慢增加時(shí),表明主要是受到磨煤機(jī)干燥出力的影響。這時(shí)磨煤機(jī)的最大出力所需的給煤量,即為當(dāng)時(shí)給煤機(jī)的給煤量。試驗(yàn)時(shí),磨煤機(jī)的出力主要受干燥出力的影響,B磨煤機(jī)的最大出力試驗(yàn)數(shù)據(jù),如表2所示。

表2 B磨煤機(jī)最大出力時(shí)的相關(guān)參數(shù)

3.5 調(diào)整后對(duì)鍋爐效率的影響

通過調(diào)整,將一次風(fēng)管內(nèi)煤粉濃度的分配偏差,控制在5%之內(nèi),同時(shí),調(diào)整了分離器擋板的開度和運(yùn)行方式,使磨煤機(jī)的最佳煤粉細(xì)度為18%~ 22%,大大提高了煤粉燃盡率,鍋爐飛灰的可燃物含量降低了2.5%,爐渣的可燃物含量降低了3.8%,固體未完全燃燒的熱損失減少3.54%,有效提高了鍋爐熱效率,進(jìn)而提高了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié) 語

試驗(yàn)中,根據(jù)煤種條件,控制了磨煤機(jī)粉管內(nèi)的濃度偏差,并將一次粉管內(nèi)的流速偏差,控制在5%以內(nèi)。當(dāng)磨煤機(jī)靜態(tài)分離器開度為60°時(shí),輸出的煤粉最細(xì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,確定磨煤機(jī)的擋板開度為40°。

隨著風(fēng)煤比下降,煤粉細(xì)度R90和R200一直呈下降趨勢(shì),煤粉均勻性指數(shù)也隨著風(fēng)煤比的下降而降低,根據(jù)風(fēng)機(jī)的電耗量和煤粉細(xì)度,確定風(fēng)煤比為1.8~2.0。此時(shí),磨煤機(jī)的最大出力為52 t/h。但是,若燃用其它煤種,即煤質(zhì)的發(fā)熱量和可磨性發(fā)生較大變化時(shí),建議對(duì)靜態(tài)分離器擋板進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

[1]姜秀民,李巨斌,邱建榮.超細(xì)化煤粉燃燒特性的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2000,20(6):71-74.

[2]樊泉桂,由俊坤,王寧.中速磨煤機(jī)輸粉管煤粉分配均勻性的試驗(yàn)研究[J].動(dòng)力工程,2007,27(4):587-591.

[3]陳華桂,黃磊,岳俊峰,高遠(yuǎn).正壓直吹式制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)分析[J].江蘇電機(jī)工程,2004,23(6):51-53.

[4]葉江明.電廠鍋爐原理及設(shè)備[M].北京:中國電力出版社,2004.

The Optimization and Operation Tests of Medium Speed Coal Milling System

FU Xu-feng,SI Shun-yong
(China Huadian Electric Research Institute,Hangzhou 310030,Zhejiang,China)

In order to solve the problem of high combustible content of fly ash and slag in a certain boiler,a medium speed coal milling system is optimized and a system test is carried out.The powder feeding in the primary air pipe of each coal milling machine is adjusted,and the fineness of the coal powder is reasonably controlled by adjusting the opening of the baffle plate and the ratio of the air to the coal under the condition of uniform wind distribution.At the same time,the maximum output test is carried out on the coal milling machine.By optimizing and adjusting,the combustible content in fly ash and slag can be reduced effectively,and the operation efficiency of boiler can be improved.

unit;milling;system;coal powder;fineness;optimization;adjustment;test

TK223.25

A

1672-0210(2017)02-0029-04

2016-12-26

傅旭峰(1984-),男,工程師,從事新建機(jī)組調(diào)試及鍋爐性能改造方面的工作。