600 MW超臨界機(jī)組磨煤機(jī)提高出力改造

孟德彪

（淮浙煤電鳳臺(tái)發(fā)電分公司,安徽淮南 232131）

0 引言

隨著火電機(jī)組可利用小時(shí)數(shù)的降低，為降本增效，一些電廠進(jìn)行了低熱值煤摻燒的試驗(yàn)研究，并取得不少成果。燃煤發(fā)熱量降低，煤質(zhì)變差，機(jī)組煤耗增加，磨煤機(jī)出力能否滿足需要成為主要制約因素。磨煤機(jī)設(shè)計(jì)出力裕量不足，就需對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行調(diào)高出力改造。

1 改造背景

某電廠一期2×600 MW機(jī)組鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。生產(chǎn)廠家為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司，鍋爐型號(hào)DG1900/25.4-II1。制粉系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配備6臺(tái)北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的ZGM113G磨煤機(jī)（參數(shù)見表1）。設(shè)計(jì)校核燃用煤種均為淮南煙煤，磨煤機(jī)5臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。單臺(tái)磨煤機(jī)的銘牌出力為59.8 t/h。磨損中后期，磨煤機(jī)出力（53～55）t/h。機(jī)組燃用低熱值煤煤量常≥290 t/h，需要啟動(dòng)6臺(tái)磨煤機(jī)，導(dǎo)致制粉電耗增大，機(jī)組失去備用磨煤機(jī)，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成隱患。

2 理論依據(jù)

ZGM113G型輥式磨煤機(jī)在運(yùn)行過程中幾何相似和動(dòng)力相似是其氣（氣體，水蒸氣）固（風(fēng)粉）兩相流起主要作用的準(zhǔn)則。在理論模型中，磨輥一次研磨合格煤粉的產(chǎn)量與磨輥下通過的物料厚度、磨輥壓人物料的速度、研磨壓力和磨輥的寬度成正比，數(shù)學(xué)表示式：Q=K×S×V×F×B。式中Q是次研磨合格煤粉的產(chǎn)量，K是系數(shù)，S是煤層厚度，V是磨輥壓入物料的速度，F(xiàn)是研磨壓力，B是研磨接觸面積。

由數(shù)學(xué)表達(dá)式可知，磨煤機(jī)出力大小與設(shè)計(jì)系數(shù)、每層厚度、磨輥壓入物料的速度、研磨壓力、研磨接觸面積相關(guān)。只要某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)提高，磨煤機(jī)出力就可以提高。

（1）K為磨煤機(jī)選型設(shè)計(jì)、運(yùn)行因素影響綜合系數(shù)，在磨煤機(jī)設(shè)計(jì)選型一定、煤質(zhì)穩(wěn)定的情況下，只與運(yùn)行調(diào)整有關(guān)。在保證煤粉細(xì)度的前提下，運(yùn)行調(diào)整手段有限，只能調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)溫及加載油壓。風(fēng)量要滿足送粉且管道不能積粉的要求，風(fēng)溫要保證干燥出力要求又要保證設(shè)備安全，調(diào)節(jié)范圍有限，對(duì)提高磨煤機(jī)出力影響較小。

（2）煤層厚度S與磨煤機(jī)設(shè)計(jì)出力和磨盤設(shè)計(jì)大小有關(guān)，磨煤機(jī)內(nèi)空間有限，提高煤層厚度有限，且提高每層厚度磨煤機(jī)制粉單耗增加，磨煤機(jī)渣量增大，還可造成堵磨風(fēng)險(xiǎn)。

表1 ZGM113G磨煤機(jī)參數(shù)

（3）磨輥壓入物料的速度V即磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速，磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速提高，單位時(shí)間內(nèi)磨盤上煤粉被碾壓的次數(shù)增加，單位時(shí)間內(nèi)碾磨出來的合格煤粉數(shù)量增加，可以提高磨煤機(jī)出力。

（4）研磨壓力F與磨輥、壓架重量，液壓油加載壓力有關(guān)，在原設(shè)計(jì)的強(qiáng)度參數(shù)下，提高有限。

（5）研磨接觸面積B與磨輥和磨盤的接觸面積有關(guān)，提高磨盤與磨輥面積，在單位時(shí)間內(nèi)更多的煤粉顆粒受到碾壓，可碾磨出更多的合格煤粉，也可提高磨煤機(jī)出力。

分析可知，影響磨煤機(jī)出力主要因素是磨煤機(jī)磨輥壓入物料的速度即磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速、磨煤機(jī)研磨接觸面積。提高磨煤機(jī)出力可從這兩方面入手，設(shè)法提高磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速與增大研磨接觸面積。

3 改造方案選擇及實(shí)施

3.1 改造方案

提高磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速可通過改造磨煤機(jī)減速機(jī)實(shí)現(xiàn)，改變磨煤機(jī)磨煤機(jī)減速變比，更換傘齒即可，比較容易實(shí)現(xiàn)，且可根據(jù)需要選擇提高輸出轉(zhuǎn)速，較為靈活。一般轉(zhuǎn)速提高分為提高12%（轉(zhuǎn)速27.1 r/min）和提高24%（轉(zhuǎn)速30 r/min）兩擋。轉(zhuǎn)速提高12%，磨煤機(jī)出力提高約10%，經(jīng)核算磨煤機(jī)軸功率約600 MW，原配電機(jī)630 MW，仍可繼續(xù)使用。因磨煤機(jī)出力提高，相應(yīng)配風(fēng)也需改變，磨煤機(jī)噴嘴可根據(jù)一次風(fēng)壓余量選擇保留或更換。磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速提高24%，出力提高約20%，配套電機(jī)功率需達(dá)到710 MW，電機(jī)需進(jìn)行更換或擴(kuò)容改造。因磨煤機(jī)出力提高較大，磨煤機(jī)噴嘴需進(jìn)行配套改造。

提高磨煤機(jī)研磨接觸面積可通過重新設(shè)計(jì)輥套、襯板來實(shí)現(xiàn)，需增大磨輥直徑及寬度，但磨煤機(jī)內(nèi)部空間有限，研磨接觸面積提高受限，輥套襯板換型后保持架、拉桿、鉸軸等配件需重新校核換型，變動(dòng)較大，投資也較大。

根據(jù)電廠情況，只要保證磨煤機(jī)在檢修周期內(nèi)出力≥60 t/h，就可滿足磨煤機(jī)5運(yùn)1備，保障機(jī)組安全運(yùn)行需要。考慮磨煤機(jī)研磨件磨損后期出力降低，磨煤機(jī)最大出力在66 t/h即可滿足需要。根據(jù)投資成本及改造實(shí)現(xiàn)難易程度，選擇提高磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速方案，磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速提高12%，保留原電機(jī)，磨煤機(jī)油站、噴嘴等不做改動(dòng)，只對(duì)減速機(jī)進(jìn)行改動(dòng)。

3.2 熱平衡計(jì)算校核

磨煤機(jī)提高轉(zhuǎn)速改造后理論最大出力為66 t/h，按正常運(yùn)行磨煤機(jī)出口溫度85℃，以正常燃煤成分分析為依據(jù)，進(jìn)行熱平衡計(jì)算校核，現(xiàn)熱一次風(fēng)量及溫度均滿足需要，詳見表2。

3.3 改造實(shí)施

為驗(yàn)證提速改造提高磨煤機(jī)出力的效果，電廠選1臺(tái)磨煤機(jī)進(jìn)行改造實(shí)驗(yàn)，減速機(jī)改造由磨煤機(jī)生產(chǎn)廠家北京電力設(shè)備總廠負(fù)責(zé)實(shí)施，安裝由電廠招標(biāo)單位負(fù)責(zé)，北京電力設(shè)備總廠技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

3.4 性能試驗(yàn)

試驗(yàn)用煤為電廠日常用煤，煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表3。最大出力試驗(yàn)期間，磨煤機(jī)煤量從55 t/h逐步增至68 t/h。煤量達(dá)到68 t/h期間，一次風(fēng)母管壓力10 kPa，熱風(fēng)門開度85%，磨煤機(jī)出口溫度85℃，磨煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行4 h。繼續(xù)增大煤量，進(jìn)口一次風(fēng)量有所下降，進(jìn)出口差壓降低，增加煤量有堵磨風(fēng)險(xiǎn)，故認(rèn)為其達(dá)到最大穩(wěn)定出力。磨煤機(jī)最大出力時(shí)各參數(shù)，見表4和表5。

表3 試驗(yàn)入爐煤分析

表4 68 t/h最大出力下運(yùn)行參數(shù)

表2 磨煤機(jī)熱平衡計(jì)算表

表5 68 t/h最大出力下各粉管煤粉細(xì)度及風(fēng)速

試驗(yàn)結(jié)果顯示，改造后磨煤機(jī)最大出力達(dá)到68 t/h，出力提高13%，達(dá)到了改造的目的。改造后，磨煤機(jī)的煤粉細(xì)度良好，磨煤機(jī)電耗與改造前相比略有下降，磨煤機(jī)電機(jī)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、液壓油系統(tǒng)滿足改造后需要，減速機(jī)推力瓦較改造前溫度略微上升，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，改造效果良好。

［1］趙仲琥，張安國(guó)，等.DL/T5145-2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定［S］.國(guó)家發(fā)改委，2002.

［2］吳建波，王準(zhǔn)，等.2016-R-02-031《淮浙煤電有限公司磨煤機(jī)最大出力試驗(yàn)報(bào)告［R］.浙江省浙能技術(shù)研究院，2016.

［3］黃勇，等.ZGM113G型中速輥式磨煤機(jī)使用和維護(hù)說明書［R］.北京電力設(shè)備總廠，2009.

［4］張安國(guó).DL/T467-2004電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)［S］.國(guó)家發(fā)改委，2004.