雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)計(jì)算料位研究及應(yīng)用

張憲東，劉建航，劉玉亮

（國家能源集團(tuán)山東菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032）

0 引言

雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)是火力發(fā)電廠廣泛采用的一種制粉設(shè)備，具有生產(chǎn)效率高、研磨煤種范圍廣和不受異物影響等優(yōu)勢(shì)［1］。但是磨煤機(jī)運(yùn)行過程中存在一定的問題，有時(shí)出力不均勻，低負(fù)荷富裕余量大，功耗大，摻燒其他煤種時(shí)經(jīng)常發(fā)生堵煤等現(xiàn)象，磨煤機(jī)運(yùn)行中應(yīng)保持合適的料位，如果料位過高，會(huì)造成磨煤機(jī)滿磨冒粉。因此，優(yōu)化“W”型火焰鍋爐磨煤機(jī)運(yùn)行方式，對(duì)深挖機(jī)組節(jié)能潛力、降低機(jī)組輔機(jī)耗電率具有十分重要的意義。

1 基本概況

某電廠兩臺(tái)機(jī)組為300 MW“W”型火焰燃燒方式鍋爐。鍋爐為單爐膛、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐，蒸發(fā)量為1 025 t/h，鍋爐設(shè)計(jì)煤種為85%無煙煤及15%半無煙煤。鍋爐燃燒系統(tǒng)由制粉及分離裝置、燃燒器及噴口、風(fēng)煙系統(tǒng)及輔機(jī)、爐膛及燃燒室等組成。鍋爐配備正壓直吹式制粉系統(tǒng)，由2臺(tái)密封風(fēng)機(jī)、2臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)、3臺(tái)雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)、6臺(tái)皮帶式給煤機(jī)組成，每臺(tái)磨煤機(jī)的一端分別對(duì)應(yīng)一組燃燒器，3臺(tái)磨煤機(jī)的制粉能力為鍋爐MCR時(shí)所需煤量的120%。磨煤機(jī)、煤粉燃燒器的布置和結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 磨煤機(jī)和燃燒器布置

2 存在問題及分析

原直吹式雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)料位測量使用電耳噪音測量系統(tǒng)，其原理為通過測量噪聲水平，利用電耳產(chǎn)生音頻信號(hào)，由于內(nèi)部噪音與煤的硬度、鋼球的大小、一次風(fēng)速、一次風(fēng)量等外部環(huán)境有關(guān)，與內(nèi)部煤粉量的多少并不成線性關(guān)系，容易造成高負(fù)荷帶不上去，低負(fù)荷降不下來，因機(jī)組負(fù)荷脫離AGC指令曲線而受到調(diào)度細(xì)則考核［2］。在深入研究磨煤機(jī)料位檢測的基礎(chǔ)上，提出了料位差壓法與噪聲電耳法相結(jié)合的計(jì)算料位綜合檢測方法。低負(fù)荷低料位階段投用電耳料位測量，差壓法測量值作為參考，高負(fù)荷高料位階段采用差壓自動(dòng)，電耳測量值作為參照。采用計(jì)算料位綜合檢測后，磨煤機(jī)出力自動(dòng)投入率大幅度提高，使磨煤機(jī)料位工作在較為理想的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)了磨煤機(jī)低功耗、低磨損［3］。

目前，正常情況下該機(jī)組3臺(tái)磨煤機(jī)全部運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)段通過降低料位和一次風(fēng)壓來滿足燃燒需要，滿足AGC投入條件，以減少“兩個(gè)細(xì)則”的考核。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，磨煤機(jī)電耳料位一直存在顯示不準(zhǔn)確的問題，一旦實(shí)際料位高于電耳料位靈敏區(qū)，就會(huì)出現(xiàn)料位顯示值不變或者稍微降低的情況，導(dǎo)致在給煤量自動(dòng)投入的情況下給煤量一直增加，出現(xiàn)磨煤機(jī)滿磨冒粉污染環(huán)境的問題。2018年5月28日，4號(hào)爐C磨煤機(jī)給煤量投料位自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)際料位上升，電耳顯示料位下降，在料位定值不變的情況下，給煤量一直自動(dòng)增加，導(dǎo)致磨煤機(jī)滿磨，給生產(chǎn)現(xiàn)場較大的污染，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行。

3 解決方法與措施

在磨煤機(jī)投入自動(dòng)運(yùn)行程序后，采用計(jì)算料位進(jìn)行輔助監(jiān)測，以避免滿磨現(xiàn)象在發(fā)生。計(jì)算料位就是把磨煤機(jī)從空磨到滿磨的變化過程看作一個(gè)調(diào)節(jié)門從全開到全關(guān)的過程。這樣，對(duì)應(yīng)每一個(gè)料位值，一個(gè)一次風(fēng)壓就對(duì)應(yīng)一個(gè)一次風(fēng)流量，在一次風(fēng)壓和一次風(fēng)流量坐標(biāo)中就能得到一條最佳等料位曲線［4］。以運(yùn)行人員長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過加強(qiáng)對(duì)磨煤機(jī)料位相關(guān)參數(shù)的研究以及料位變化所呈現(xiàn)出來的磨煤機(jī)電流、一次風(fēng)量風(fēng)壓等相關(guān)系列參數(shù)變化分析，根據(jù)一次風(fēng)流量與磨煤機(jī)入口風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系，通過一系列公式模擬計(jì)算出磨煤機(jī)料位最佳水平。

圖2 磨煤機(jī)運(yùn)行滿磨時(shí)電耳料位變化

通過對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)分析，找到一條接近滿磨的一次風(fēng)流量與一次風(fēng)壓力關(guān)系曲線作為100%料位曲線，一條空磨時(shí)的一次風(fēng)流量與一次風(fēng)壓力關(guān)系曲線作為0%料位曲線。

圖3 料位與一次風(fēng)壓力、一次風(fēng)流量關(guān)系

根據(jù)圖3中等料位曲線數(shù)據(jù)，運(yùn)行中實(shí)時(shí)的一次風(fēng)流量和一次風(fēng)壓力就對(duì)應(yīng)一個(gè)料位值，代入數(shù)學(xué)模型，得出最佳運(yùn)行料位近似計(jì)算公式：

式中：Z為料位，%；X為磨煤機(jī)一次風(fēng)流量，kg/h；Y為磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓力，kPa。

4 效果分析

經(jīng)過兩個(gè)多月的運(yùn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)整分析，磨煤機(jī)計(jì)算料位運(yùn)行效果較好，基本上解決了磨煤機(jī)滿磨現(xiàn)象的發(fā)生。例如，在實(shí)際運(yùn)行過程中，4號(hào)爐B磨煤機(jī)隨著給煤量不斷增加，計(jì)算料位同步升高，磨煤機(jī)出口溫度同步降低，電耳料位幾乎不變后期還有降低，說明計(jì)算料位更能反映磨煤機(jī)真實(shí)料位變化趨勢(shì)，磨煤機(jī)計(jì)算料位測算見圖4。

通過計(jì)算料位在磨煤機(jī)中的應(yīng)用：1）機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)能力得到大大提升，機(jī)組AGC投入率得到大幅度提高；2）一次風(fēng)流量降低，煤粉細(xì)度變細(xì)，保證了鍋爐著火穩(wěn)定，同時(shí)降低了飛灰可燃物，提高了鍋爐效率，降低了供電煤耗；3）料位精準(zhǔn)控制后，同等工況下一次風(fēng)流量降低20%，制粉系統(tǒng)管路磨損率降低，制粉系統(tǒng)設(shè)備檢修周期可適當(dāng)延長，為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了安全保障［5］。

從五值小指標(biāo)競賽情況看，制粉系統(tǒng)耗電率比計(jì)算料位應(yīng)用前平均降低了0.2%，按二期單機(jī)組年發(fā)電量16.5億kWh，供電上網(wǎng)價(jià)格0.38元/kWh計(jì)算，為公司產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益125.4萬元。

圖4 B磨煤機(jī)計(jì)算料位測算

5 結(jié)語

計(jì)算料位作為磨煤機(jī)料位監(jiān)測的補(bǔ)充手段，對(duì)于磨煤機(jī)料位測量有重要意義。不僅能在正常增減工況下出現(xiàn)的料位測量失準(zhǔn)做出及時(shí)修正；而且在增減負(fù)荷的過程中，能夠有效地對(duì)料位過調(diào)做出準(zhǔn)確判斷，作為磨煤機(jī)的料位測量補(bǔ)充。在實(shí)際運(yùn)行中，通過合理控制調(diào)節(jié)，精心監(jiān)視和操作，對(duì)鍋爐乃至整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行有重要意義。

通過磨煤機(jī)計(jì)算料位的應(yīng)用后，二期兩臺(tái)機(jī)組6臺(tái)磨煤機(jī)基本避免了磨煤機(jī)滿磨冒粉現(xiàn)象的發(fā)生，在很大程度上減輕了生產(chǎn)環(huán)境的污染，提高了機(jī)組的環(huán)保水平；尤為重要的是，在很大程度上減少了運(yùn)行人員對(duì)磨煤機(jī)料位的時(shí)刻關(guān)注程度，把更多的精力用在對(duì)其他運(yùn)行設(shè)備的優(yōu)化調(diào)整上，提高了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行水平。