MPS180型磨煤機運行參數(shù)異常分析及處理措施

陳文，吳立新，華亮

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.湖南華電長沙發(fā)電有限公司，湖南長沙410203)

MPS180型磨煤機運行參數(shù)異常分析及處理措施

陳文1，吳立新2，華亮2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007；2.湖南華電長沙發(fā)電有限公司，湖南長沙410203)

某電廠采用MPS180－HP－Ⅱ型中速磨煤機，針對磨煤機運行期間存在的石子煤排放異常、分離器出口溫度高、冷風(fēng)調(diào)節(jié)門開度大、煤粉細(xì)度偏粗等異常問題進(jìn)行了分析，指出磨煤機入口風(fēng)量偏大、一次風(fēng)速偏高是主要原因，降低一次風(fēng)量后又導(dǎo)致石子煤排放量大。在此基礎(chǔ)上提出了對磨煤機動噴嘴環(huán)的改造方案，對風(fēng)速測量裝置組態(tài)進(jìn)行了修改并重新對其進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)改造和制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整后，提高了制粉系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

MPS180；磨煤機；噴嘴環(huán)；石子煤；處理措施

某HG－1135/25.4－YM1型超臨界對沖直流鍋爐，制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹系統(tǒng)，配置5臺MPS180HP－II型中速磨煤機，燃燒設(shè)計煤種時，BMCR工況下4臺運行，1臺備用。燃燒方式為前后墻對沖旋流燃燒，每臺磨煤機供布置于前墻或后墻同一層的燃燒器，前墻布置3層后墻2層，每層布置4只。在機組投入商業(yè)化運行過程中，制粉系統(tǒng)存在石子煤排放異常、分離器出口溫度高、冷風(fēng)調(diào)節(jié)門開度大、煤粉細(xì)度偏粗等異常，而制粉系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定直接影響到鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性〔1〕。當(dāng)入爐煤質(zhì)偏離設(shè)計值時，又會給帶來一系列問題。

1 制粉系統(tǒng)概況

制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機為長春發(fā)電設(shè)備總廠MPS180—HP－-Ⅱ型中速磨煤機，分離器型式為動態(tài)分離器，設(shè)計煤粉細(xì)度R90＝22%。每臺磨煤機配置1臺電子稱重式給煤機，每臺磨煤機對應(yīng)供給前墻 (或后墻)一層4只燃燒器。磨煤機采用液壓變加載方式，噴嘴環(huán)結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)噴嘴環(huán)，密封風(fēng)采取集中供風(fēng)方式，主要設(shè)計參數(shù)見表1。原煤的干燥和碾磨是同時進(jìn)行，一次風(fēng)從磨盤周圍的噴嘴環(huán)噴出，它起到干燥和把磨盤上的碾碎物料吹到中架體上部分離器里的作用，在分離器里完成粗細(xì)粉的分離。符合要求的煤粉被吹走，不符合要求的煤粉將落回到磨盤重新進(jìn)行碾磨。外來雜質(zhì)和大塊物料因重量較大，不能被一次風(fēng)吹走，將通過噴嘴環(huán)的噴嘴落入中架體底部一次風(fēng)室中，然后由刮板機構(gòu)將其刮到排渣箱中排出。

表1 磨煤機主要設(shè)計參數(shù)

2 制粉系統(tǒng)異?，F(xiàn)象及分析

2.1 石子煤排放異常

磨煤機在運行過程中，尤其在磨煤機啟停階段、隨著負(fù)荷增減煤量階段、入磨風(fēng)量波動時，石子煤排放量偏大。從廢料堆看，排出的石子煤多為顆粒狀煤粒和煤塊，石子被煤粒掩沒。當(dāng)磨煤機運行風(fēng)量波動時，從現(xiàn)場石子煤斗窺視孔檢查發(fā)現(xiàn)，細(xì)小的煤粒不斷掉入底部石子煤箱。

2.2 磨煤機分離器出口溫度偏高

機組運行期間磨煤機分離器出口溫度偏高，一般都在85℃左右，此時磨煤機調(diào)溫冷風(fēng)門開度在30%～50%。而實際入爐煤為煙煤，揮發(fā)分Vdaf在38%～42%，根據(jù)DL/T 5203—2005《火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計技術(shù)規(guī)程》、DL/T 5145－2012《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》等規(guī)程〔2－3〕，分離器出口最高溫度應(yīng)在80℃以下，當(dāng)揮發(fā)分Vdaf≥40%，溫度一般應(yīng)控制在60～70℃。若想將分離器溫度控制低，則冷風(fēng)調(diào)節(jié)門開度會更大，機組運行經(jīng)濟(jì)性差。

2.3 煤粉細(xì)度值R90偏大

對磨煤機出口煤粉進(jìn)行取樣分析，化驗其煤粉細(xì)度，發(fā)現(xiàn)煤粉細(xì)度偏大，部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2。

表2 煤粉細(xì)度 (R90)化驗結(jié)果 %

2.4 一次風(fēng)管風(fēng)速高，一次風(fēng)量大

制粉系統(tǒng)的選型設(shè)計是根據(jù)煤質(zhì)參數(shù)如原煤水分、灰分、可磨性系數(shù)、煤粉細(xì)度等綜合考慮，隨著入爐煤質(zhì)偏離設(shè)計值，其運行參數(shù)可能不匹配。從爐膛看火孔處檢查，發(fā)現(xiàn)燃燒器根部有 “黑龍”現(xiàn)象，火焰不明亮。從DCS上參數(shù)看，一次風(fēng)管風(fēng)速大多在30 m/s以上 (見圖1)。風(fēng)煤比偏大，也導(dǎo)致粗粉分離器出口溫度偏高。若降低一次風(fēng)量，則石子煤排放量又會偏大。

圖1 制粉系統(tǒng)部分DCS參數(shù)

2.5 原因分析

2.5.1 石子煤排放量異常分析

石子煤排放量與入磨煤質(zhì)、制粉系統(tǒng)設(shè)備健康狀況、磨入口一次風(fēng)量及噴嘴環(huán)處風(fēng)速、磨煤機運行參數(shù)等密切相關(guān)。

1)現(xiàn)場檢查輸煤系統(tǒng)運行正常，除大塊、碎煤機等設(shè)備運行正常，但查閱機組長期的煤質(zhì)分析報表可見，前期入爐煤中也曾大量燃用了褐煤。從近期10天入爐煤統(tǒng)計化驗數(shù)據(jù)分析，入爐煤質(zhì)相對穩(wěn)定，統(tǒng)計期內(nèi)煤質(zhì)化驗結(jié)果見表3。因入爐煤質(zhì)差、煤質(zhì)波動大導(dǎo)致的石子煤排放量大的原因基本可排除。

表3 入爐煤統(tǒng)計化驗數(shù)據(jù)

2)利用磨煤機停運機會進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)磨煤機內(nèi)部磨損嚴(yán)重情況，噴嘴環(huán)、磨輥、磨盤、液壓加載裝置等狀態(tài)正常。

3)核查和分析一次風(fēng)量，發(fā)現(xiàn)磨煤機入口一次風(fēng)量測點不準(zhǔn)確，分離器出口一次風(fēng)管風(fēng)速測點顯示偏低，實測值比DCS顯示值高。從檢查和分析結(jié)果看，風(fēng)量波動是造成石子煤排放異常的主要原因。為控制石子煤量，運行人員在操作上加大了一次風(fēng)量。

2.5.2 磨煤機分離器出口溫度偏高分析

磨煤機分離器出口溫度與入磨干燥劑量、原煤量、煤質(zhì)參數(shù)等有關(guān)，在磨煤機設(shè)備選型時廠家對磨制每公斤原煤所需的干燥劑量進(jìn)行了校核計算，干燥劑量的大小需同時滿足干燥、通風(fēng)和鍋爐燃燒的要求。分析認(rèn)為，針對當(dāng)前實際入爐煤質(zhì)，分離器出口溫度偏高的主要原因是入磨一次風(fēng)量大，風(fēng)煤比偏高。

2.5.3 煤粉細(xì)度值R90偏大分析

影響煤粉細(xì)度的因素很多，當(dāng)磨煤機型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)、分離器型式和參數(shù)確定后，煤粉細(xì)度主要與下列因素有關(guān)〔4－5〕:制粉系統(tǒng)運行參數(shù)，如系統(tǒng)通風(fēng)量、風(fēng)煤比等；入爐煤質(zhì)特性，如可磨性系數(shù)、水分等；分離器轉(zhuǎn)速、加載力大小等。

現(xiàn)場分析認(rèn)為，當(dāng)前煤粉細(xì)度值R90偏大的最主要原因是系統(tǒng)通風(fēng)量偏大。

2.5.4 一次風(fēng)管風(fēng)速高，一次風(fēng)量大原因分析

為提高機組帶負(fù)荷能力、控制石子煤排放量等原因，機組運行過程中一次風(fēng)量維持較高水平?，F(xiàn)場對分離器出口一次風(fēng)管風(fēng)速進(jìn)行測量和分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)量變送器存在堵塞、冷態(tài)情況下風(fēng)速風(fēng)量不歸零、組態(tài)中一次風(fēng)粉管風(fēng)速的計算有偏差等問題。根據(jù)伯努利方程〔6〕，風(fēng)速計算公式應(yīng)為:

式中 Pd為整個截面的平均動壓值，Pa；ρ為測量截面的氣流密度，kg/m3；Kd為 動壓測定管系數(shù)；t為測量截面的介質(zhì)溫度，℃；Pa為 測量時當(dāng)?shù)貙嶋H大氣壓，Pa；Pp為 測量截面靜壓，Pa；ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度。

重新對組態(tài)進(jìn)行修訂，加入對溫度和壓力修正，并在一次風(fēng)管對風(fēng)速進(jìn)行了實測，對測速裝置進(jìn)行了標(biāo)定。經(jīng)現(xiàn)場分析，原DCS風(fēng)速顯示值偏小，實際風(fēng)速比顯示值高，這也是實際風(fēng)量偏大的重要原因之一。

3 處理措施

3.1 磨煤機動噴嘴環(huán)改造

經(jīng)分析研究認(rèn)為，磨煤機入口風(fēng)量偏大，導(dǎo)致一次風(fēng)速過高，風(fēng)煤比大，分離器出口溫度高，煤粉細(xì)度偏大，影響燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，而風(fēng)量降低后石子煤排放量又偏大。查閱磨煤機說明書和圖紙，磨煤機設(shè)計最大通風(fēng)量78.48 t/h，保證出力下的通風(fēng)量76.25 t/h，最小通風(fēng)量58.87 t/h，動噴嘴上截面尺寸為205 mm×76 mm，噴嘴為45°×36組。根據(jù)試驗期間發(fā)現(xiàn)的問題和制粉系統(tǒng)設(shè)計計算，對磨煤機動噴嘴環(huán)進(jìn)行改造 (圖2)，將噴嘴環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)封堵，減小噴嘴環(huán)截面積，在相同風(fēng)量條件下提高噴嘴處的風(fēng)壓。

圖2 磨煤機動噴嘴環(huán)改造示意圖

從改造后運行情況看，磨煤機風(fēng)量、石子煤量均有較大改善，磨煤機出力未見明顯影響，尤其是石子煤排放效果顯著，主要體現(xiàn)在石子煤量減少，石子煤顆粒粗大，顏色白，石子煤中攜帶的煤粒明顯減少 (如圖3)。

圖3 改造前后石子煤排放情況

3.2 風(fēng)速測量裝置組態(tài)修改和標(biāo)定

根據(jù)伯努利方程，重新對風(fēng)速測量裝置組態(tài)進(jìn)行修改，加入溫度和壓力修正項。在磨煤機純通風(fēng)條件下對分離器出口一次風(fēng)管風(fēng)速進(jìn)行了實測，對測速裝置進(jìn)行了標(biāo)定，并將磨煤機入口一次風(fēng)量控制在設(shè)計值范圍內(nèi)。經(jīng)分析，原DCS風(fēng)速顯示值偏小，實際風(fēng)速比顯示值高，標(biāo)定系數(shù)均大于1，這也是實際風(fēng)量偏大、分離器出口溫度偏高的重要原因之一。

3.3 制粉系統(tǒng)運行優(yōu)化調(diào)整

1)磨煤機加載力調(diào)整。加載力根據(jù)給煤量、煤粉細(xì)度、電流等指標(biāo)綜合進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的原則為磨煤機出力不受影響，煤粉細(xì)度合格，磨振動無異常，石子煤排放正常。加載力調(diào)整后與磨煤機出力的關(guān)系如圖4所示。

圖4 加載力與磨煤機出力控制曲線

2)煤粉細(xì)度綜合調(diào)整和分析〔7〕。對磨煤機入口通風(fēng)量、動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，根據(jù)入爐煤揮發(fā)分含量控制在設(shè)計值范圍內(nèi)。

3.4 調(diào)整后效果

從改造和調(diào)試試驗后運行情況看，磨煤機帶負(fù)荷能力未見明顯變化，磨煤機最小出力較之前下降，且磨煤機出力調(diào)節(jié)方式靈活，就地石子煤排放正常。磨煤機入口風(fēng)量有進(jìn)一步下降的空間，分離器出口溫度下降，煤粉細(xì)度可控制在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

因電煤資源供應(yīng)緊張，入爐煤質(zhì)偏離設(shè)計值，可能會導(dǎo)致制粉系統(tǒng)異常。由于煤質(zhì)變化、測點顯示不準(zhǔn)確、運行參數(shù)控制不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的制粉系統(tǒng)異常需要采取綜合分析的方法，理論計算和試驗相結(jié)合，必要時候采取設(shè)備改造，提高磨煤機對煤質(zhì)的適應(yīng)性。本文在制粉系統(tǒng)異常分析及處理的方法改造施工過程簡單易行，投資少，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益明顯，可以作為同類型機組的借鑒。

〔1〕吳建良.MPS212中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)運行特性分析〔J〕. 華電技術(shù)， 2015， 37(3):61-63.

〔2〕中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計技術(shù)規(guī)程:DL/T 5203—2005〔S〕.中國電力出版社，2005.

〔3〕國家能源局.火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定:DL/T 5145—2012〔S〕.中國電力出版社，2012.

〔4〕李永華，楊臥龍，常建剛，等.電站鍋爐經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度的選擇與優(yōu)化分析 〔J〕.鍋爐技術(shù)，2011，42(4):34-37.

〔5〕蔡杰進(jìn)，馬曉茜.電站燃煤機組煤粉細(xì)度優(yōu)化分析 〔J〕.鍋爐技術(shù)，2006，37(5):39-43.

〔6〕陳文義.流體力學(xué) 〔M〕.天津:天津大學(xué)出版社，2004.

〔7〕陳文.國電樂東發(fā)電有限公司1號鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗報告〔R〕.2016.

Analysis and Treatments on Abnormal Operating Parameters of MPS180 Pulverizer

CHEN Wen1， WU Lixin2， HUA Liang2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute， Changsha 410007， China；2.Hunan Huadian Changsha Power Generation Company， Changsha 410203， China)

MPS180－HP－Ⅱ medium－speed wheel mill was used in one power plant.Analysis is aimed at the abnormalities of pebble coal discharge during the operation of the pulverizer， such as the outlet temperature of the separator higher， the larger opening degree of the cold wind gate， and the rougher fineness of the coal powder， etc.The main reason is that the inlet air volume of the pulverizer is large and the primary air speed is high.After reducing the amount of air once it lead to a large amount of pebble coal discharge.On this basis，the paper puts forward the transformation plan of the pulverized coal nozzle.The configuration of the primary air speed measuring device has been modified and calibrated.After the transformation and milling system optimization，operation security and economy is improved.

MPS180； pulverizer； nozzle ring； pebble coal； treatment measures

TK223.24

B

1008-0198(2017)05-0029-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.007

2017-03-20

陳文(1981)，男，碩士，高級工程師，從事電站鍋爐調(diào)試和優(yōu)化運行研究。