1 000 MW機(jī)組鍋爐寬負(fù)荷燃燒制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)

龐開宇， 董建勛, 王學(xué)欣， 陳 坤， 蔡文琦, 李永華

(1. 遼寧中電投電站燃燒工程技術(shù)研究中心有限公司， 沈陽(yáng) 110179；2. 華北電力大學(xué) 動(dòng)力工程系， 河北保定 071003)

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，電力技術(shù)水平不斷提高，用電量不斷增大，電網(wǎng)晝夜供電量差距逐漸增大，對(duì)火電機(jī)組調(diào)峰能力的考驗(yàn)不斷加強(qiáng)[1]。隨著火電機(jī)組的總裝機(jī)容量不斷增大，煤炭市場(chǎng)的供應(yīng)煤種也不斷變化，鍋爐燃燒煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種給發(fā)電機(jī)組帶來(lái)一系列問(wèn)題，電廠應(yīng)不斷提高清潔燃煤技術(shù)水平，響應(yīng)我國(guó)節(jié)能減排、環(huán)境與資源保護(hù)政策。筆者對(duì)某1 000 MW火電機(jī)組中速磨煤機(jī)直吹制粉系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整試驗(yàn)，在兼顧鍋爐效率的前提下，研究了調(diào)整制粉系統(tǒng)出力與磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)組負(fù)荷適應(yīng)性的影響[2-5]。

1 制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)

1.1 冷態(tài)一次風(fēng)速測(cè)量及調(diào)平試驗(yàn)

在機(jī)組大修期間機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài)，啟動(dòng)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)，維持鍋爐爐膛負(fù)壓(-100 Pa左右)穩(wěn)定，開啟磨煤機(jī)入口冷風(fēng)門，調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)質(zhì)量流量，使用標(biāo)準(zhǔn)皮托管按照等截面圓環(huán)法在每臺(tái)磨煤機(jī)出口4根一次風(fēng)管道上對(duì)一次風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)表1[偏差因數(shù)=(實(shí)測(cè)一次風(fēng)速-平均一次風(fēng)速)/平均一次風(fēng)速]。

表1 冷態(tài)一次風(fēng)速偏差結(jié)果

表1表明：D磨煤機(jī)一次風(fēng)速偏差因數(shù)較大，D3偏差因數(shù)為+20.86%，D4偏差因數(shù)為-15.46%；A、B、C、E、F磨煤機(jī)一次風(fēng)速基本是持平的，偏差因數(shù)均在±5%。鑒于D磨煤機(jī)一次風(fēng)速偏差因數(shù)較大，因而利用可調(diào)縮孔對(duì)其進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)平后試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 D磨煤機(jī)冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平試驗(yàn)結(jié)果

表2表明：D磨煤機(jī)一次風(fēng)速經(jīng)過(guò)調(diào)平，最大一次風(fēng)速偏差因數(shù)為-6.33%，略顯偏大，由于D4可調(diào)縮孔卡澀，不能進(jìn)一步調(diào)整?？傮w上，經(jīng)過(guò)一次風(fēng)調(diào)平試驗(yàn)，鍋爐各臺(tái)磨煤機(jī)一次風(fēng)速偏差因數(shù)相差不大，能夠滿足鍋爐熱態(tài)運(yùn)行要求。

1.2 熱態(tài)一次風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)

在磨煤機(jī)投煤運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)各臺(tái)磨煤機(jī)入口風(fēng)質(zhì)量流量進(jìn)行了測(cè)量，得出了各臺(tái)磨煤機(jī)風(fēng)量的標(biāo)定系數(shù)(表盤質(zhì)量流量與實(shí)測(cè)質(zhì)量流量之比)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 磨煤機(jī)入口風(fēng)質(zhì)量流量標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果

1.3 磨煤機(jī)加載油壓特性試驗(yàn)

在C、F磨煤機(jī)上分別進(jìn)行了磨制宜南煤和濟(jì)源煤時(shí)的變加載油壓特性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)維持磨煤機(jī)的出力、分離器轉(zhuǎn)速和入口風(fēng)質(zhì)量流量不變，改變磨煤機(jī)加載油壓，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4(R200、R90為煤粉分別通過(guò)孔徑為200 μm、90 μm的標(biāo)準(zhǔn)篩，殘留在篩子上煤粉的質(zhì)量與篩分前煤粉總質(zhì)量的百分比)、表5。

表4 C磨煤機(jī)加載油壓特性試驗(yàn)結(jié)果

表5 F磨煤機(jī)加載油壓特性試驗(yàn)結(jié)果

C磨煤機(jī)在磨制宜南煤時(shí)，隨著加載油壓由6.4 MPa逐漸下降至5.5 MPa、4.8 MPa，R90由8.0%上升到8.2%、8.4%，變化不大；磨煤機(jī)單耗分別為10.3 kW·h/t、10.0 kW·h/t、9.8 kW·h/t，呈逐漸降低趨勢(shì)。F磨煤機(jī)在磨制濟(jì)源煤時(shí)，隨著加載油壓由6.7 MPa逐漸下降至6.0 MPa、5.5 MPa，R90分別為7.6%、9.2%、11.0%，煤粉細(xì)度有所升高；磨煤機(jī)單耗分別為9.0 kW·h/t、8.8 kW·h/t、8.4 kW·h/t，也呈逐漸降低趨勢(shì)。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出：加載油壓變化對(duì)煤粉細(xì)度影響不大，提高加載油壓，磨煤機(jī)單耗增大，從降低磨煤機(jī)單耗角度考慮，應(yīng)該適當(dāng)降低加載油壓。加載油壓過(guò)高，容易引起磨煤機(jī)振動(dòng)；但加載油壓太低，會(huì)對(duì)磨煤機(jī)的最大出力有一定影響。綜合考慮，建議磨煤機(jī)出力在75 t/h左右時(shí)，將磨煤機(jī)加載油壓控制在5.50 MPa左右。

2 電負(fù)荷變化的煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)

2.1 1 000 MW電負(fù)荷

在1 000 MW電負(fù)荷下、鍋爐燃用試驗(yàn)煤1時(shí)，為考察R90變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，分別設(shè)置各運(yùn)行磨煤機(jī)的分離器轉(zhuǎn)速為500 r/min、450 r/min和400 r/min進(jìn)行了一組煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6(磨煤機(jī)投運(yùn)方式為A、B、C、D、E、F)。

根據(jù)上述試驗(yàn)，R90為11.0%左右時(shí)，鍋爐效率僅能達(dá)到92.76%，將R90降低至8.3%時(shí)，鍋爐效率可達(dá)到93.19%。因此，為使鍋爐具有效率達(dá)到94.0%的能力，R90還應(yīng)適當(dāng)降低。試驗(yàn)過(guò)程中，提高磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速會(huì)影響到磨煤機(jī)出力和鍋爐穩(wěn)定帶負(fù)荷能力，故未進(jìn)行進(jìn)一步降低R90的試驗(yàn)。

表6 1 000 MW電負(fù)荷煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

2.2 750 MW電負(fù)荷

在750 MW電負(fù)荷下、鍋爐燃用試驗(yàn)煤2時(shí)，為考察R90變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，分別設(shè)置各運(yùn)行磨煤機(jī)的分離器轉(zhuǎn)速為500 r/min、450 r/min和400 r/min進(jìn)行了一組煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7(磨煤機(jī)投運(yùn)方式為A、B、C、D、F)。

表7 750 MW電負(fù)荷煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

表7(續(xù))

根據(jù)上述試驗(yàn)，R90為10.0%左右時(shí)，在中等電負(fù)荷下，由于鍋爐的運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)較滿負(fù)荷時(shí)提高約0.5百分點(diǎn)，鍋爐效率已能達(dá)到93.85%，將磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速保持在較高的500 r/min左右仍是必要的。

2.3 500 MW電負(fù)荷

在500 MW電負(fù)荷下、鍋爐燃用試驗(yàn)煤3時(shí)，為考察R90變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，分別設(shè)置各運(yùn)行磨煤機(jī)的分離器轉(zhuǎn)速為500 r/min、450 r/min和400 r/min進(jìn)行了一組煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8(磨煤機(jī)投運(yùn)方式為A、D、F)。

表8 500 MW電負(fù)荷煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

表8(續(xù))

根據(jù)上述試驗(yàn)，R90為10.0%左右時(shí)，由于鍋爐的運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)較滿負(fù)荷時(shí)提高約2.0百分點(diǎn)，鍋爐效率能達(dá)到93.69%，接近設(shè)計(jì)值，在低電負(fù)荷時(shí)，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速保持450 r/min左右即可達(dá)到較高的鍋爐效率，較中、高電負(fù)荷時(shí)有所下降。

3 結(jié)語(yǔ)

筆者對(duì)制粉系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了特性試驗(yàn)，確定了最佳工況，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同電負(fù)荷下的煤粉細(xì)度對(duì)鍋爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的影響進(jìn)行測(cè)量，確定鍋爐良好的運(yùn)行工況，所得主要結(jié)論如下：

(1) 在不同電負(fù)荷下，隨著R90下降，鍋爐效率升高、脫硝入口NOx質(zhì)量濃度下降，在中、高電負(fù)荷時(shí)R90變化對(duì)鍋爐效率的影響較大。在磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，R90能夠降低至設(shè)計(jì)值以下，但從鍋爐效率達(dá)標(biāo)的角度考慮，不要過(guò)度降低R90。

(2) 考慮到運(yùn)行中的煤質(zhì)波動(dòng)，為保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性，建議磨煤機(jī)應(yīng)該具有使R90達(dá)到6%的能力，建議選取性能優(yōu)良的磨煤機(jī)并加強(qiáng)檢修維護(hù)，以保證煤粉細(xì)度。