碗式中速磨煤機(jī)運(yùn)行特性試驗(yàn)研究及應(yīng)用

崔修強(qiáng)

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碗式中速磨煤機(jī)運(yùn)行特性試驗(yàn)研究及應(yīng)用

崔修強(qiáng)

（華電國際電力股份有限公司技術(shù)服務(wù)分公司，山東省 濟(jì)南市 250014）

為提高制粉系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對300MW鍋爐碗式中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。試驗(yàn)研究了碗式中速磨煤機(jī)出力特性、磨煤機(jī)分離器擋板特性，調(diào)整了磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量，獲得了磨煤機(jī)分離器折向擋板刻度與煤粉細(xì)度、磨煤電耗、磨碗差壓的關(guān)系曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨分離器折向擋板刻度的增大，煤粉細(xì)度變小，磨碗差壓增大，磨煤機(jī)電流增加。根據(jù)磨煤機(jī)特性試驗(yàn)，提出了磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量、磨煤機(jī)出力及分離器擋板開度控制范圍，并依據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行情況提出設(shè)備缺陷檢修建議，優(yōu)化試驗(yàn)工況的磨煤機(jī)單耗下降8.5%，節(jié)能效果比較明顯。

磨煤機(jī)；出力特性；最佳通風(fēng)量；分離器擋板調(diào)整

0 引言

磨煤機(jī)是將煤塊破碎并磨成煤粉的機(jī)械，是鍋爐制粉系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。原煤由輸煤系統(tǒng)進(jìn)入原煤斗，再落入給煤機(jī)，經(jīng)給煤機(jī)調(diào)節(jié)給出的煤量后進(jìn)入磨煤機(jī)，磨煤機(jī)將原煤研磨成細(xì)度合格的、能在爐內(nèi)高效燃燒的煤粉，由一次風(fēng)輸送到燃燒器。隨著火電機(jī)組向大容量發(fā)展，中速磨煤機(jī)因系統(tǒng)布置簡單、占地面積小、鋼材消耗少和操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為大型電站鍋爐的主要制粉設(shè)備。為適應(yīng)國家節(jié)能減排工作要求，各電廠對磨煤機(jī)進(jìn)行了多種節(jié)能改造，如調(diào)整風(fēng)環(huán)間隙，降低石子煤排放；改定加載為液壓加載，以期提高磨煤機(jī)出力等等[1-7]。

制粉系統(tǒng)對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有較大的影響，制粉設(shè)備改造后，通過開展中速磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)特性試驗(yàn)，檢測磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度分布，獲得制粉系統(tǒng)性能與分離器折向擋板開度、磨煤機(jī)通風(fēng)量、磨煤機(jī)出力等的關(guān)系。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，合理地配置制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，使煤粉細(xì)度在適合鍋爐燃燒的前提下，降低制粉系統(tǒng)能耗，為鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)，對電廠節(jié)能降耗及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行均具有重要的指導(dǎo)意義[8-12]。

1 設(shè)備概述

漯河公司330MW鍋爐為亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐，每臺爐配上海重型機(jī)器廠生產(chǎn)的5臺HP863型中速碗式磨煤機(jī)。設(shè)計(jì)4臺磨煤機(jī)可帶相應(yīng)機(jī)組最大連續(xù)蒸發(fā)量(maximum continue rate，MCR)負(fù)荷，1臺備用。燃燒器四角布置，切向燃燒。每臺磨煤機(jī)有4根煤粉管接至一層燃燒器噴嘴，共5層煤粉噴嘴。

機(jī)組投產(chǎn)以來，磨煤機(jī)在運(yùn)行期間存在石子煤排放量大、石子煤下裙罩及內(nèi)密封環(huán)磨損，磨煤機(jī)一次風(fēng)量低造成磨煤機(jī)出力下降等問題。為此，漯河公司對1號爐、2號爐磨煤機(jī)進(jìn)行了葉輪裝置改造、分離器底部襯板調(diào)整、葉輪可調(diào)罩調(diào)整、彈簧加載力調(diào)整、碾磨間隙調(diào)整、內(nèi)密封間隙調(diào)整改造。改造后石子煤量明顯減少，制粉系統(tǒng)效率得到提高。

2 優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 制粉系統(tǒng)摸底試驗(yàn)

在基準(zhǔn)工況下，保持各磨煤機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，測試磨煤機(jī)出力、制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、磨煤機(jī)煤粉細(xì)度、磨煤機(jī)功率，對磨煤機(jī)運(yùn)行狀況摸底，確定制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的主要內(nèi)容。摸底試驗(yàn)在機(jī)組負(fù)荷250MW工況下進(jìn)行，試驗(yàn)中磨煤機(jī)出力、磨煤機(jī)單耗制、粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表1。由摸底試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，A、B、D磨煤機(jī)出力為31~37 t/h，C、E磨煤機(jī)出力為22~25 t/h，磨煤機(jī)單耗為8.5~12.7(kW×h)/t。1號爐制粉系統(tǒng)存在磨煤機(jī)控制出力偏低、一次風(fēng)量偏大、磨煤機(jī)制粉電耗偏高等問題，針對制粉系統(tǒng)存在的問題，組織了相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整工作。

表1 制粉系統(tǒng)摸底試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.2 磨煤機(jī)出力特性試驗(yàn)

在滿足鍋爐燃燒的情況下,適當(dāng)增加的磨煤機(jī)出力，可以降低制粉單耗，因此有必要通過制粉系統(tǒng)特性試驗(yàn)了解HP863磨煤機(jī)在安全的前提下的最大出力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的[13-15]。

磨煤機(jī)出力特性試驗(yàn)過程中，調(diào)整磨煤機(jī)的出力，磨煤機(jī)通風(fēng)量按照風(fēng)煤比曲線自動控制，同時維持磨煤機(jī)出口溫度，磨煤差壓穩(wěn)定。試驗(yàn)測試煤粉細(xì)度、給煤量、磨煤機(jī)進(jìn)口溫度及風(fēng)壓、磨煤機(jī)出口溫度及風(fēng)壓、磨煤機(jī)與一次風(fēng)機(jī)電流與功率、石子煤量，從而獲得磨煤機(jī)出力特性。磨煤機(jī)最大出力工況應(yīng)滿足磨煤機(jī)差壓與石子煤量要求，即石子煤量應(yīng)小于額定出力的0.05%，或石子煤發(fā)熱量小于6.27MJ/kg。選擇B、C、E磨煤機(jī)進(jìn)行了出力特性試驗(yàn)

B磨煤機(jī)試驗(yàn)過程中，B1、B2分離器折向擋板開度置于50%、55%位置，控制磨煤機(jī)風(fēng)煤比在2.3左右，維持磨煤機(jī)出口溫度、磨煤差壓穩(wěn)定，逐漸增加給煤量直至磨煤機(jī)最大出力，測試煤粉細(xì)度，給煤量、磨煤機(jī)進(jìn)口溫度及壓力，磨煤機(jī)出口溫度及壓力、磨煤機(jī)與一次風(fēng)機(jī)電流與功率、石子煤量，獲得磨煤機(jī)出力特性。

圖1 B磨煤機(jī)出力特性曲線

由B磨煤機(jī)出力特性試驗(yàn)結(jié)果看(見圖1)，B磨煤機(jī)電耗隨磨煤機(jī)出力增加呈現(xiàn)下降的趨勢，磨煤機(jī)出力由摸底試驗(yàn)的36.4t/h增加到41.5t/h，磨煤電耗由8.39(kW×h)/t下降到7.68(kW×h)/t，降幅達(dá)到8.5%。磨煤機(jī)出力繼續(xù)增加，磨煤機(jī)電耗略有增加，當(dāng)磨煤機(jī)出力增加到43.5t/h，磨煤機(jī)單耗增加到7.8(kW×h)/t。在磨煤機(jī)最大出力為43.5t/h時，磨煤機(jī)石子煤量略有增加，但石子煤量小于額定出力的0.05%的試驗(yàn)要求。隨著給煤量增加，磨碗煤層厚度增加，磨電流及磨碗差壓均出現(xiàn)了大幅度的增大，在磨煤機(jī)最大出力工況，磨煤機(jī)電流增加了4A。

C磨煤機(jī)出力正常出力在25t/h左右，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其石子煤量正常，磨煤機(jī)出力增加到30t/h，則石子煤量增加，依據(jù)試驗(yàn)情況，說明C磨煤機(jī)磨輥制粉能力偏低。對C磨煤機(jī)停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個磨輥加載彈簧銷子損壞，磨輥碾磨能力降低，C磨煤機(jī)檢修后磨煤機(jī)出力提高到35t/h。

E磨煤機(jī)出力較低，同時石子煤量較其他磨煤機(jī)明顯偏大，E磨運(yùn)行時，石子煤量每小時大約0.8t，建議對E磨煤機(jī)進(jìn)行檢查檢修，消除設(shè)備缺陷，提高磨煤機(jī)出力，降低石子煤量。

2.3 磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量試驗(yàn)

磨煤機(jī)通風(fēng)量一是取決于所磨制煤種水分需要的干燥出力，二是氣流對煤粉的攜帶能力，2個方面均會影響磨煤機(jī)的運(yùn)行性能。試驗(yàn)過程中控制磨煤機(jī)出力不變，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫不變，通過調(diào)整風(fēng)煤比，調(diào)整磨煤機(jī)通風(fēng)量，分析磨煤機(jī)通風(fēng)量對磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度、磨煤機(jī)本身的流動阻力、磨煤機(jī)出口流動阻力以及磨煤機(jī)電流的影響。試驗(yàn)選定C、D磨煤機(jī)進(jìn)行了3個工況的磨煤機(jī)通風(fēng)量調(diào)節(jié)特性試驗(yàn)。

C磨煤機(jī)通風(fēng)量特性試驗(yàn)期間，分離器擋板開度50%，磨煤機(jī)出力32t/h左右。C磨煤機(jī)通風(fēng)量由95.3t/h逐步降低到81.3t/h、76.3t/h，對應(yīng)風(fēng)煤比由3.0降低到2.52、2.26，磨煤機(jī)通風(fēng)電耗由15.95(kW×h)/t降低到了12.5(kW×h)/t，磨煤機(jī)通風(fēng)電耗降低3.45(kW×h)/t，降幅達(dá)21.3%，C磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量試驗(yàn)見表2。

表2 C磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量試驗(yàn)

D磨煤機(jī)通風(fēng)量特性試驗(yàn)期間，分離器擋板開度50%，磨出力34t/h，D磨煤機(jī)風(fēng)量由運(yùn)行習(xí)慣工況的88.0t/h逐步降低到74.4t/h、69.6t/h，對應(yīng)風(fēng)煤比由3.0降低為2.56、2.15，磨煤機(jī)通風(fēng)電耗由13.66(kW×h)/t降低為11.49(kW×h)/t，降幅達(dá)15.9%。

磨煤機(jī)通風(fēng)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明磨煤機(jī)出口風(fēng)壓隨著磨煤機(jī)通風(fēng)量的降低而降低，磨電流則出現(xiàn)增大的趨勢，磨碗差壓基本變化不大，其主要原因是風(fēng)量增加帶來的流動阻力增加值與磨碗煤層厚度減薄帶來的流動阻力下降值基本相當(dāng)。

C磨煤機(jī)通風(fēng)量由95.3t/h降低到76.3t/h，D磨煤機(jī)通風(fēng)量由88.0t/h降低到69.6t/h，其煤粉細(xì)度變化均較小，說明在試驗(yàn)范圍內(nèi)風(fēng)量變化對煤粉細(xì)度的影響較小。由于該鍋爐燃燒用煤灰分大、揮發(fā)分小，較低的一次風(fēng)量有利于煤粉燃燼，一次風(fēng)量不宜過大。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，C、D磨煤機(jī)風(fēng)煤比宜分別控制在2.2、2.1左右。

機(jī)組運(yùn)行中，A、B、D磨煤機(jī)風(fēng)煤比基本控制在2.7~3.0，C、E磨煤機(jī)風(fēng)煤比控制在3.0以上，運(yùn)行中制粉系統(tǒng)一次風(fēng)量控制偏大，導(dǎo)致磨煤機(jī)通風(fēng)電耗偏高。通過特性試驗(yàn)，建議該機(jī)組磨煤機(jī)風(fēng)煤比控制在2.1~2.3，以降低通風(fēng)電耗。

2.4 磨煤機(jī)分離器擋板調(diào)整試驗(yàn)

2.4.1 試驗(yàn)工況

煤粉細(xì)度取樣及調(diào)整期間，保持磨煤機(jī)出力和通風(fēng)量不變，調(diào)整粗粉分離器折向門擋板開度，記錄磨煤機(jī)出力、制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、磨煤機(jī)煤粉細(xì)度、通風(fēng)量、磨煤機(jī)和一次風(fēng)機(jī)功率、磨煤機(jī)出入口壓力、溫度及差壓；計(jì)算煤粉均勻性系數(shù)、磨煤機(jī)電耗；繪制分離器擋板開度與煤粉細(xì)度、煤粉均勻性指數(shù)、制粉單耗之間的關(guān)系曲線，確定分離器擋板的最佳開度。根據(jù)煤粉細(xì)度測定數(shù)據(jù)結(jié)果，選定C磨煤機(jī)進(jìn)行3個工況分離器擋板調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 C磨煤機(jī)分離器擋板調(diào)整試驗(yàn)

煤粉分離器通過改變折向擋板刻度，利用重力及離心力達(dá)到將粗粉分離的目的。試驗(yàn)時保持C磨出力32.2t/h，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在96℃附近穩(wěn)定。分別調(diào)整分離器折向擋板刻度指示為60%、50%、40%進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4.2 磨煤機(jī)折擋板向與煤粉細(xì)度關(guān)系

HP863磨煤機(jī)在磨制摻配煤時，隨折向擋板刻度增加，煤粉細(xì)度變小，折向擋板開度值的進(jìn)一步增加，煤粉細(xì)度反而上升。試驗(yàn)表明，折向擋板刻度有效調(diào)節(jié)區(qū)間在40%~55%，磨煤機(jī)分離器擋板開度過大時，由于磨內(nèi)至分離器回粉口的返回氣流增加，導(dǎo)致煤粉顆粒細(xì)度均勻性降低，磨煤機(jī)折向擋板開度與煤粉細(xì)度關(guān)系如圖2所示。

圖2 磨煤機(jī)折向擋板開度與煤粉細(xì)度關(guān)系圖

2.4.3 磨煤機(jī)折擋板向與磨碗差壓關(guān)系

隨著折向擋板刻度增加，磨煤機(jī)出口風(fēng)壓變化較小，磨碗差壓增大。擋板刻度由40%調(diào)整到60%后．磨碗差壓由3.2kPa增加到3.9kPa。說明隨著折向擋板刻度的增加，煤粉細(xì)度變小，回粉量增大，磨盤煤層厚度增加，磨煤機(jī)阻力增加較大。通過HP磨煤機(jī)變折向擋板刻度試驗(yàn)，獲得磨碗差壓與擋板開度關(guān)系如圖3所示。

圖3 磨煤機(jī)折向擋板開度與磨碗差壓關(guān)系圖

2.4.4 磨煤機(jī)折擋板向與磨煤機(jī)電流關(guān)系

隨著折向擋板刻度的增加，磨煤機(jī)電流及磨煤電耗均呈現(xiàn)增長的趨勢。擋板由40%增加到60%，磨煤機(jī)電流由35.5A增加到36.6A，磨煤電耗由9.73(kW×h)/t增加到10.03(kW×h)/t。通過HP磨煤機(jī)變折向擋板刻度試驗(yàn)，獲得擋板開度與磨煤機(jī)電流關(guān)系如圖4所示。

圖4 磨煤機(jī)折向擋板開度與電流關(guān)系圖

3 結(jié)論

1）通過磨煤機(jī)分離器擋板特性試驗(yàn)，獲得了磨煤機(jī)分離器折向擋板刻度與煤粉細(xì)度、磨煤電耗、磨碗差壓的關(guān)系曲線，該制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)分離器折向擋板刻度有效調(diào)節(jié)區(qū)間為40%~55%，在其范圍內(nèi)，隨分離器折向擋板刻度的增大，煤粉細(xì)度變小，磨碗差壓增大，磨煤機(jī)電流增加。

2）在磨煤機(jī)適燒配煤條件下，磨煤機(jī)最大出力達(dá)到44t/h，最佳出力為41t/h。磨煤機(jī)最佳出力條件下，磨煤機(jī)單耗降低了0.7(kW×h)/t，下降幅度8.5%，節(jié)能效果比較明顯。

3）磨煤機(jī)出力應(yīng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷要求進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)多臺磨長期在低出力工況下運(yùn)行時，應(yīng)采取逐臺停磨的方式，合理調(diào)配磨煤機(jī)出力，以維持磨煤機(jī)在最佳出力工況運(yùn)行；磨煤機(jī)出力偏離最佳出力較多時，應(yīng)對磨煤機(jī)進(jìn)行檢查、檢修，消除設(shè)備缺陷，以提高制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

4）磨煤機(jī)運(yùn)行中制粉系統(tǒng)一次風(fēng)量控制偏大，日常運(yùn)行中風(fēng)煤比均控制在2.7~3.1，導(dǎo)致磨煤機(jī)通風(fēng)電耗偏高。通過C、D磨煤機(jī)最佳通風(fēng)量試驗(yàn)，磨煤機(jī)最佳風(fēng)煤比降低到2.1~2.3，長期運(yùn)行無滿磨跡象，制粉通風(fēng)電耗降低了15%~21%。

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Experimental Investigations and Application of Operational Characteristics for Bowl Pulverizer

CUI Xiuqiang

(Huadian International Power CO., LTD. Technical Service Branch, Ji’nan 250014, Shandong Province, China)

In order to improve the safety and economy of pulverizing system, the optimization and adjustment test of bowl pulverizer pulverizing system of 300 MW boiler was carried out. The output characteristics of bowl pulverizer, separator baffle characteristics of pulverizer and the optimum ventilation rate of pulverizer were studied experimentally. The relationship curves between the baffle scale of separator and pulverized coal fineness, pulverized coal power consumption and bowl differential pressure were obtained. The test results show that with the increase of the baffle scale of the separator, the coal fineness decreases, the differential pressure of mill bowl increases, and the current of the coal pulverizer increases. According to the characteristic test of coal pulverizer, the optimum ventilation rate of coal pulverizer, the output of coal pulverizer and the control range of separator baffle opening were put forward. According to the operation condition of coal pulverizer, the suggestion of equipment defect inspection and repair was put forward. The unit consumption of coal pulverizer under optimum test condition is reduced by 8.5%, and the energy saving effect is obvious.

bowl pulverizer; operational characteristics; optimum ventilation rate; separator baffle adjustment

10.12096/j.2096-4528.pgt.18201

2018-10-12。

崔修強(qiáng)(1972)，男，碩士，高級工程師，主要從事火電廠節(jié)能、燃料技術(shù)管理及智能化技術(shù)研究方面的工作，911219671@qq.com。

崔修強(qiáng)

(責(zé)任編輯 車德競)