火電廠制粉系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及檢修

陳海濤

【摘? 要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對電力的需求持續(xù)增長。鍋爐制粉系統(tǒng)是火電廠運(yùn)行過程中的重要組成部分，它是整個(gè)火力發(fā)電廠的入口，提供發(fā)電所需的能源，因此，鍋爐制粉系統(tǒng)在火力發(fā)電廠的發(fā)電中發(fā)揮著非常重要的作用。鍋爐制粉系統(tǒng)的有效優(yōu)化，可以提高火力發(fā)電廠的發(fā)電質(zhì)量和效率，減少潛在的安全隱患，確保社會用電的安全。在此基礎(chǔ)上，論文對火力發(fā)電廠常規(guī)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化進(jìn)行了簡單的研究。

【Abstract】With the rapid development of society and economy， people's demand for power continues to grow. Boiler pulverizing system is an important part in the operation of thermal power plant. It is the entrance of the whole thermal power plant and provides the energy needed for power generation. Therefore， the boiler pulverizing system plays a very important role in the power generation of thermal power plant. The effective optimization of boiler pulverizing system can improve the power generation quality and efficiency of thermal power plant， reduce potential safety hazards， and ensure the safety of social power consumption. Based on this， the paper simply studies the operation optimization of conventional pulverizing system in thermal power plant.

【關(guān)鍵詞】火電廠;制粉系統(tǒng);調(diào)節(jié);檢修

【Keywords】thermal power plant; pulverizing system; regulation; maintenance

【中圖分類號】TK223;TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）11-0143-03

1 影響因素

1.1 回粉擋板的調(diào)節(jié)對磨煤機(jī)運(yùn)行的影響

所有火電廠均配備了一系列選煤裝置。該設(shè)備的功能是從兩級氣流中分離大量的煤粉顆粒，并從火電廠的煤粉分離器中分離出粉末。送粉擋板設(shè)置在粗粉分離器的送粉口，可以調(diào)節(jié)擋板實(shí)現(xiàn)送粉的增加或減少。通過調(diào)節(jié)粉末返回?fù)醢?，可以調(diào)節(jié)不規(guī)則的煤粉顆粒返回燃煤裝置的流量，并且可以同時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)入爐膛參與燃燒的細(xì)粉煤的流量。在確保制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行的條件下，優(yōu)化火電廠的運(yùn)營效率。因?yàn)槔?、熱一次空氣的流量不變，在這種情況下，隨著粉末回收擋板的開口從大到小變化，由鋼球磨機(jī)制粉的煤量也從大到小變化。大于90mm的煤粉從6.8%降至4.4%。

1.2 不同物料水平對磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)的影響

為了研究不同物料水平與粉煤細(xì)度和單位煤粉制粉能耗之間的關(guān)系，以不同物料水平下的大氣壓力差為橫坐標(biāo)，以燃煤電廠的產(chǎn)量、粉煤細(xì)度和單位磨煤粉能耗為縱坐標(biāo)，并選擇不同水平的燃煤電廠，隨著風(fēng)壓差在各種物料水平下從250Pa轉(zhuǎn)為200Pa，煤的制粉量會略有減少，但其大小并不是很大。煤粉制粉的單位能耗從20.3kW·h/t增加到21.8kW·h/t，大于90μm的煤顆粒比例從3.4%變?yōu)?.0%。

1.3 一次風(fēng)量對磨煤機(jī)運(yùn)行特性的影響

由于火電廠中的煤粉運(yùn)輸介質(zhì)是空氣，因此，一次空氣的流量對火電廠的運(yùn)行參數(shù)有很大的影響。如圖1所示，當(dāng)磨煤機(jī)的碎煤能力低于41t/h時(shí)，必須相應(yīng)地增加通風(fēng)量，以確保爐內(nèi)燃燒中的空氣與煤的比例合理。通風(fēng)量的變化范圍比研磨的變化范圍大得多，磨煤機(jī)的功率范圍也相應(yīng)增加。同樣從圖1中可以看出，當(dāng)碎煤機(jī)的產(chǎn)量超過41t/h時(shí)，隨著碎煤量的增加，增加所需的通風(fēng)量不會顯著變化。這是因?yàn)橐淮物L(fēng)機(jī)的功率增加了，但是風(fēng)機(jī)出口處的氣壓幾乎沒有變化，并且當(dāng)火電廠的截面積保持不變時(shí)，一次空氣攜帶粉煤的能力保持不變。因此，壓碎煤量的增加不會影響一次空氣的風(fēng)煤比。

從圖1中可以看出，隨著火電廠負(fù)荷的增加，煤粉的細(xì)度也隨之增加，空氣與煤的比例也隨之增加。這是因?yàn)楫?dāng)磨煤機(jī)的功率增加時(shí)，所需的通風(fēng)增加（由磨煤機(jī)和通風(fēng)量之間的關(guān)系可知），并且在一次空氣中的煤含量增加時(shí)額外發(fā)生。為了保持制粉系統(tǒng)的原始空燃比，必須增加燃煤設(shè)備的內(nèi)部空氣壓力，以克服一次風(fēng)道內(nèi)部阻力的增加。隨著風(fēng)速的增加，一次風(fēng)攜帶粉煤的能力也會增加，因此，粉煤的細(xì)度也會增加。該操作特性也是與單出鋼球磨機(jī)的最大區(qū)別。

1.4 磨煤機(jī)運(yùn)行總結(jié)

火電廠通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)分離器調(diào)節(jié)擋板，可以調(diào)節(jié)磨煤機(jī)的出力和一次風(fēng)攜粉煤的粗細(xì)度。當(dāng)磨煤分離器調(diào)節(jié)擋板開度從100%關(guān)閉到0時(shí)，磨煤機(jī)的煤制粉能力逐漸降低，一次空氣中的煤粉變得粗糙，單位質(zhì)量煤的電力消耗增加。

河曲電廠3#爐磨煤機(jī)型號為BBD3854雙進(jìn)雙出，正壓運(yùn)行，低速筒式鋼球磨煤機(jī)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：磨煤機(jī)由筒體、絞籠、分離器、轉(zhuǎn)動(dòng)部、傳動(dòng)部、筒體軸承、減速機(jī)及潤滑油冷卻水系統(tǒng)組成。磨煤機(jī)筒體鋼板為16Mn;筒體襯板為ZGMn13Cr2;襯板螺栓為35CrMo;螺旋絞籠采用法國材料ABRO—32加工制作。磨煤機(jī)主電機(jī)為空—空冷卻，筒體有效直徑3750mm，筒體轉(zhuǎn)速17r/min，筒體有效長度5540mm，出力72t/h，筒體有效容積61.2m3，煤粉細(xì)度R90=22.5%，磨煤機(jī)出口溫度75℃，最大軸功率942kW，軸功率（BMCR）852.3kW，裝球量46～65t。磨煤機(jī)電機(jī)YTM630-6，額定功率1120kW，額定電壓6000V，額定轉(zhuǎn)速985r/min，重量11.25t，生產(chǎn)廠家為：沈陽重工制造。

2 解決辦法

2.1 筒壁固定性

在火電廠筒壁的實(shí)際運(yùn)行中，由于各種原因經(jīng)常存在嚴(yán)重的漏粉缺陷，這極大地影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。為了從根本上解決該問題，可以利用停爐檢修，更換現(xiàn)有的瓷器品種的設(shè)備，并根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)制定科學(xué)合理的控制措施，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。除了改變陶瓷的類型之外，氧化鋁陶瓷還可用于使用螺釘?shù)母邷卣辰Y(jié)，這可改善設(shè)備的固定性能并防止設(shè)備運(yùn)行期間的氣流干擾。

2.2 除渣系統(tǒng)改造

在火電廠鍋爐制粉系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，設(shè)備排渣門上會產(chǎn)生大量粉塵，影響了整個(gè)燃煤電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了從根本上解決該問題，減少設(shè)備中的粉塵量并避免對周圍環(huán)境的不利影響，有必要采用新一代研發(fā)型火電廠的全封閉移動(dòng)排渣方法。除渣系統(tǒng)的改造可確保在鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行期間，灰塵不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面的影響。

2.3 改善鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

火力發(fā)電廠鍋爐制粉系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中所面臨的工作條件和惡劣環(huán)境對電力生產(chǎn)影響很大。在嚴(yán)重的情況下，煤顆粒會影響煤粉管道和設(shè)備，嚴(yán)重的話還會因煤炭的顆粒導(dǎo)致煤粉管道、設(shè)備會隨著煤質(zhì)的變化而發(fā)生變化，增加整個(gè)系統(tǒng)的磨損點(diǎn)與漏點(diǎn)。因此，鍋爐制粉系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)巡檢，合理控制熱風(fēng)管道伸縮縫、燃煤閘門和拉桿門，以免在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生故障。如果整個(gè)系統(tǒng)的單元出現(xiàn)磨損問題，員工應(yīng)很好地分析整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況，并根據(jù)設(shè)備的工作狀況找到科學(xué)合理的解決方案，防止在實(shí)際操作中出現(xiàn)漏點(diǎn)現(xiàn)象。

2.4 加大磨煤機(jī)監(jiān)視監(jiān)測力度

鍋爐制粉系統(tǒng)中的磨煤機(jī)在運(yùn)行期間，由于原煤的轉(zhuǎn)化，設(shè)備區(qū)域的主要熱風(fēng)管道和伸縮縫經(jīng)常會引入大量粉塵。由于長時(shí)間沒有進(jìn)行有效的監(jiān)視和控制，這會對設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。解決該問題的方法是根據(jù)火電廠設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)狀以及可能引起粉塵積累的環(huán)節(jié)，制定合理而嚴(yán)格的監(jiān)督方法，并且要求工作人員定期進(jìn)行磨煤機(jī)的監(jiān)視監(jiān)測工作，分析現(xiàn)有安全風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)更新監(jiān)視監(jiān)測內(nèi)容，完善制度。

3 應(yīng)用

本文以河曲電廠為例，介紹了制粉系統(tǒng)的一些情況，河曲電廠采用的是雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，其原理如下所述：雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，顧名思義是兩端皆能進(jìn)煤出粉。磨煤機(jī)的制粉回路是完全對稱的，原煤從自動(dòng)控制的給煤機(jī)進(jìn)入混料箱，在重力的作用下，經(jīng)落煤管落入架體當(dāng)中，由螺旋輸送裝置將原煤送入筒體內(nèi)進(jìn)行破碎和碾磨，筒體內(nèi)的唯一碾磨介質(zhì)是鋼球，在鋼球的作用下，將原煤磨制成煤粉。熱的一次風(fēng)經(jīng)過軸頭內(nèi)的中空管進(jìn)入磨煤機(jī)筒體內(nèi)，將磨制好的煤粉吹入磨煤機(jī)上部分離器中，在分離器的作用下，合格的風(fēng)粉混合物直接吹入爐膛進(jìn)行燃燒，不合格的煤粉經(jīng)回粉管道送入筒體內(nèi)進(jìn)行重新碾磨。

3.1 運(yùn)行調(diào)整的主要內(nèi)容及方法

3.1.1 給煤機(jī)的速度調(diào)節(jié)

河曲電廠鍋爐制粉系統(tǒng)每臺磨煤機(jī)配兩臺給煤機(jī)，所配給煤機(jī)為沈陽施道克電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的EG2490型稱重式給煤機(jī)，具有電子稱重控制器。這種給煤機(jī)是一種帶有電子稱量及調(diào)速裝置的皮帶式給煤機(jī)，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能，可根據(jù)磨煤機(jī)筒體內(nèi)煤位的要求，將原煤精確地從原煤倉輸送到磨煤機(jī)。

3.1.2 磨煤機(jī)出口溫度調(diào)節(jié)

磨煤機(jī)的出口溫度反映了磨煤機(jī)的干燥產(chǎn)量和煤粉的水分含量。嚴(yán)格控制出口溫度以防止制粉系統(tǒng)煤粉自燃、爆炸和阻塞非常重要。出口溫度可以通過調(diào)節(jié)燃煤設(shè)備入口處的干燥介質(zhì)溫度（即熱煙氣）熱空氣和冷空氣的混合溫度以及煤的供應(yīng)量來調(diào)節(jié)。冷熱調(diào)節(jié)擋板以“自動(dòng)”方式調(diào)節(jié)，為了確保制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，應(yīng)將冷氣調(diào)節(jié)擋板置于關(guān)閉位置，并應(yīng)盡可能對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使熱空氣可以達(dá)到出口溫度的設(shè)定值。如果出口溫度太低，則煤粉中的水分會增加，并且很容易導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生煤粉堵塞。此時(shí)，既可以調(diào)節(jié)煤量，也可以通過打開速度滑動(dòng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)給煤機(jī)的速度。

3.2 故障診斷和排除

3.2.1 制粉系統(tǒng)的緊急停運(yùn)

如果出現(xiàn)以下情況之一，則通過應(yīng)用研磨系統(tǒng)“緊急停止”來停止研磨系統(tǒng)：進(jìn)行了MFT操作，但制粉系統(tǒng)無法正常工作，制粉系統(tǒng)的自燃可能會引起火災(zāi)或爆炸;當(dāng)人員和設(shè)備的安全受到威脅時(shí);細(xì)粉分離器堵塞，廢氣嚴(yán)重?cái)y帶粉塵，鍋爐蒸汽溫度和蒸氣壓急劇上升;滿足發(fā)電機(jī)跳閘條件之一，但發(fā)電機(jī)不跳閘。

當(dāng)發(fā)生下列情況之一時(shí)，應(yīng)用制粉系統(tǒng)“緊急停止”停運(yùn)制粉系統(tǒng)：MFT動(dòng)作而制粉系統(tǒng)未跳閘;制粉系統(tǒng)發(fā)生自燃有爆炸危險(xiǎn)或發(fā)生爆炸;轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生劇烈振動(dòng)或嚴(yán)重撞擊聲;危及人身及設(shè)備安全時(shí);細(xì)粉分離器堵塞，造成乏氣帶粉嚴(yán)重，使鍋爐汽溫、汽壓劇烈升高;磨煤機(jī)跳閘條件之一滿足，但磨煤機(jī)未跳閘。

3.2.2 磨煤機(jī)的緊急停運(yùn)條件

主電動(dòng)機(jī)的功率異常增大或減小;無法監(jiān)控燃煤電廠出口處的溫度;細(xì)粉分離器或粗粉分離器嚴(yán)重堵塞，在燃煤裝置中有異常的金屬撞擊聲;導(dǎo)粉時(shí)，粉輸送機(jī)跳閘或?qū)Я靼宀粫詣?dòng)導(dǎo)向粉桶。

3.2.3 煤粉自燃、爆炸的原因及預(yù)防措施

①制粉系統(tǒng)的起停過程過高，起停過程應(yīng)穩(wěn)定，并在運(yùn)行過程中及時(shí)處理碎煤，避免系統(tǒng)溫度升高。

②管道或粉末堆積系統(tǒng)中不應(yīng)有盲點(diǎn)?；痣姀S出口處的溫度不應(yīng)過低。也就是說，煤粉不能太潮濕，一次風(fēng)速不能太低，以免堵塞粉末、積聚粉末以及自燃和爆炸。

③由于焦煤中含有易燃易爆物質(zhì)，因此，有必要加強(qiáng)焦化管理，清除雷管等煤礦帶入的危險(xiǎn)物質(zhì)。

④應(yīng)防止外部火源，例如，當(dāng)粉末研磨設(shè)備運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)進(jìn)行焊接。

⑤煤種的變化：燃燒高揮發(fā)性、低水分的煤時(shí)，應(yīng)注意煤粉的細(xì)度不能太細(xì)，系統(tǒng)溫度也不能太高。

3.2.4 加強(qiáng)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行管理

使用揮發(fā)分超過38%（不含干灰的基本揮發(fā)分）的煤，并將燃煤裝置的出口溫度調(diào)節(jié)至不超過75℃，將燃煤粉管的風(fēng)速控制在25～32m/s。

盡量縮短制粉系統(tǒng)充惰時(shí)間。啟動(dòng)制粉系統(tǒng)時(shí)，磨煤機(jī)通入一次風(fēng)前，在BSOD關(guān)閉狀態(tài)下，投入消防蒸汽5min，再進(jìn)行暖磨通風(fēng)啟動(dòng);消防蒸汽備用期間執(zhí)行好疏水工作，確保良好備用。

定期測量粉末管的溫度。使用紅外成像設(shè)備測量粉末管的溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)磨粉管的溫度比火電廠的出口溫度高5℃。停止服務(wù)時(shí)，嚴(yán)格監(jiān)控銑削管的溫度不超過70℃。所有均衡器均配備有入口和出口差壓測量點(diǎn)，磨碎系統(tǒng)的粉管分支配有溫度測量點(diǎn)，并引入了DCS操作員加強(qiáng)監(jiān)控。如果發(fā)現(xiàn)壓差出現(xiàn)異常變化，則檢查積聚在該部位的粉末是否發(fā)生自燃。

3.2.5 加強(qiáng)制粉系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)

對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，對均衡器進(jìn)、出口加裝手孔門。利用設(shè)備維護(hù)的機(jī)會來消除設(shè)備的磨損缺陷，增加均衡器上的檢查和清潔項(xiàng)目，定期檢查均衡器內(nèi)部的耐磨陶瓷的完整性，如果發(fā)現(xiàn)磨損或損壞，更換耐磨陶瓷，或使用耐磨材料進(jìn)行維修。檢查均衡器，測量均衡器中空氣通道的間距，數(shù)值不要超過原始值的±10%。如果不是，需修理或更換。檢查設(shè)備后，通過校正粉管的可調(diào)節(jié)收縮孔來校正風(fēng)量（風(fēng)速）后確定開度。原則上，無法在設(shè)備運(yùn)行期間對其進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)論

鍋爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行狀況會對火電廠鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。本文介紹了火電廠制粉系統(tǒng)的問題、故障及解決辦法，并通過采取一些改進(jìn)措施對火電廠制粉系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

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