中儲式制粉系統(tǒng)節(jié)能分析與治理探討

田林峰

（南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司，南京 210000）

某工程3臺220T/h鍋爐，制粉系統(tǒng)采用中間儲倉式乏氣（熱風(fēng)）送粉，每臺爐配備2臺TDM290/410型球磨機和2臺M5-29-11No17D型離心式排粉機。其工作原理為：原煤輸送到磨煤機進料口，螺旋管將其輸送進入磨煤機內(nèi)部，經(jīng)由熱風(fēng)和再循環(huán)風(fēng)組成的干燥劑在磨煤機內(nèi)對煤粉進行干燥，分離器將不合格的煤粉顆粒分離出來，由回粉管送回至進料口重新磨制，合格煤粉由旋風(fēng)分離器進行分離，然后把煤粉收集到煤粉倉。

1 中儲式制粉系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

制粉系統(tǒng)（見圖1）是發(fā)電廠運行中主要的系統(tǒng)設(shè)備，包括磨煤機、排粉機、給煤機、螺旋輸粉機、粉倉、粗細粉分離器及附屬管道閥門等。中儲式制粉系統(tǒng)能耗高、通風(fēng)量過大、排粉機設(shè)計裕量大等問題是典型性問題。

圖1 制粉系統(tǒng)系統(tǒng)圖

2 影響中儲式制粉系統(tǒng)節(jié)能運行的主要因素[1-2]

2.1 鋼球裝載量

磨煤機鋼球裝載量G是影響磨煤出力和電能消耗的直接因素：當(dāng)G增加到最佳裝載量后，鋼球下落有效高度減少，撞擊作用減弱，電耗反而顯著增加。因此，選擇合理的鋼球裝載量可以提高磨煤機的經(jīng)濟性，其計算公式[1]為：

式（1）中：G為磨煤機鋼球裝載量，t；D為筒體有效內(nèi)徑，m；L為筒體有效長度，m；γ為筒體容重，t/m3；ψ為填充系數(shù)。

該公式為經(jīng)驗公式，主要在γ和ψ的確定上。γ根據(jù)鋼球材質(zhì)來選定，一般為4.5～4.9t/m3。國產(chǎn)鋼球磨煤機ψ一般在0.3～0.35。

TDM290/410型磨煤機直徑2.9m，長度4.11m，轉(zhuǎn)速19.34r/min，筒體有效容積27.08m3，通過公式計算得出最佳鋼球裝載量范圍在36～46T。

2.2 排粉機設(shè)計裕量

制粉系統(tǒng)設(shè)計總一次風(fēng)量為57260m3/h（28630m3/h/臺），一次風(fēng)阻力為1500Pa。而排粉機出口設(shè)計壓力為8787Pa，直徑為1700mm，轉(zhuǎn)速1450r/min，單臺流量為48608m3/h，遠大于設(shè)計風(fēng)量28630m3/h，風(fēng)機選型過大，節(jié)流損失較多。同類型機組大都根據(jù)《泵與風(fēng)機》原理中轉(zhuǎn)速比計算公式和切割定律進行計算，然后對排粉機進行車削節(jié)能改造。

當(dāng)2臺相似風(fēng)機進口狀態(tài)相同，或者為標(biāo)準進氣狀態(tài)，輸送同一流體，比轉(zhuǎn)速[2]簡化計算公式：

式（2）中：N為風(fēng)機轉(zhuǎn)速，單位r/min；Q為風(fēng)機的體積流量，單位m3/s；P為風(fēng)機全壓，單位Pa。

由此公式計算得出排粉機比轉(zhuǎn)速為6.354，屬于低比轉(zhuǎn)速，對于低比轉(zhuǎn)速的風(fēng)機和泵，當(dāng)≥0 . 9時，根據(jù)相似三角形定律，可計算切割后的最小直徑為1530mm，得出最大切割量為170mm，根據(jù)相似三角形計算公式[2]：

得出：切割后 Q′=37843＞28630m3/h，壓力 P′=5326＞3500Pa，流量壓力均能滿足設(shè)計需要。

2.3 系統(tǒng)通風(fēng)量

磨煤機筒體內(nèi)的通風(fēng)工況直接影響燃料沿筒體長度方向的分布和磨煤出力。通風(fēng)量過高，粗粉分離器回粉增加，還可能會產(chǎn)生過粗煤粉，影響鍋爐的穩(wěn)定燃燒和運行，同時會加速磨煤機各部件磨損；通風(fēng)量不足，筒體出口端鋼球的能量得不到充分利用，出口端部分合格煤粉不能被氣流帶走，此時磨煤機出力很低，而磨煤機電耗卻很高。由此，磨煤電耗和通風(fēng)電耗總和為最小時的通風(fēng)量，即磨煤機最佳通風(fēng)量，其簡化經(jīng)驗公式[3]為：

式中：α為最佳通風(fēng)量系數(shù)，單進單出磨煤機選擇0.578；R90為煤粉細度，化驗室提供數(shù)據(jù)（20～25）。根據(jù)磨煤機參數(shù)計算得出磨煤機最佳通風(fēng)量為48089～51788m3/h。

3 中儲式制粉系統(tǒng)的節(jié)能降耗綜合治理措施[3]

3.1 有效控制磨煤機內(nèi)鋼球裝載量

磨煤機工作轉(zhuǎn)速一定的條件下，鋼球裝載量與襯板磨損程度、煤種、鋼球直徑等有關(guān)。由于磨煤過程中能量主要消耗于筒體轉(zhuǎn)動和鋼球提升上，在磨煤機出力足夠的條件下，適當(dāng)降低鋼球裝載量以降低磨煤機電流，可以有效提高磨煤機的運行經(jīng)濟性。另外，磨煤機的額定電流并非最經(jīng)濟的運行電流，公式（3）計算得出理論最佳鋼球裝載量范圍是36～46T，但實驗得出最佳鋼球裝載量為30T。在煤種不變的情況下，球磨機的出力還與鋼球直徑有關(guān)，要求有一定的球徑以及不同球徑的球保持一定比例關(guān)系，在檢修期間均會將直徑小于15mm的鋼球篩選出去，磨煤機鋼球直徑比為 60∶50∶40∶30=15∶40∶30∶15，并且一個大修周期整體更換一次磨煤機襯板。

3.2 排粉機葉輪切割節(jié)能改造

排粉機選型與調(diào)節(jié)系統(tǒng)不匹配，風(fēng)壓和風(fēng)量裕量過大，出現(xiàn)大馬拉小車的情況，在低負荷運行期間，尤為明顯。排粉機節(jié)能改造一般選用投資小見效快的葉輪切割，通過公式（2）計算得出排粉機葉輪最大切割量為170mm，考慮到排粉機僅進行葉輪切割，而蝸殼等其他條件不變，可能會帶來設(shè)備振動等不確定因素，所以，第一次僅嘗試對#1B排粉機進行100mm保守切割，實驗表明#1B排粉機在一個檢修周期內(nèi)各參數(shù)運行正常，隨后對#1A排粉機進行120mm切割，機組啟動后，2臺排粉機均運行穩(wěn)定，6KV排粉機電流總計下降達5.2A（見表1），達到安全運行節(jié)能降耗的目的。在#1爐2臺排粉機葉輪切割節(jié)能改造成功的基礎(chǔ)上，分別對#2、#3爐2臺排粉機進行120mm切割，均達到節(jié)能降耗預(yù)期。

3.3 減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)

漏風(fēng)直接影響制粉系統(tǒng)的運行工況，降低系統(tǒng)的出力。在運行中，應(yīng)重點檢查給煤機的捅煤孔、磨煤機鋼球加入孔蓋、木塊分離器檢查門及粗、細粉分離器等是否嚴重漏風(fēng)，防止漏風(fēng)導(dǎo)致干燥出力下降、磨煤機出力下降、降低分離效率、增大三次風(fēng)量、爐膛溫度降低和鍋爐效率降低。

表1 排粉機葉輪切割前后各參數(shù)對比

3.4 優(yōu)化磨煤機運行方式

由于磨煤機設(shè)備本身及系統(tǒng)其他設(shè)備的影響，在實際運行中，各套制粉系統(tǒng)的出力并不相同。因此，應(yīng)合理使用分配輸粉機，減少磨煤機的啟、停次數(shù)，調(diào)整分離器擋板角度，并調(diào)整分離器的循環(huán)倍率，以優(yōu)化制粉系統(tǒng)和降低制粉單耗。

4 結(jié)語

通過上述對中儲式制粉系統(tǒng)的原理，節(jié)能降耗綜合治理影響因素的分析，有針對性地采取相關(guān)節(jié)能降耗措施，不斷嘗試提高中儲式制粉系統(tǒng)工作效率，使中儲式制粉系統(tǒng)每年節(jié)約電能約125萬kW·h，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。