雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)靈活性安全經(jīng)濟(jì)運行

華能湖南岳陽發(fā)電有限責(zé)任公司 鐘世有 王 磊 袁 旭

電廠生產(chǎn)過程中，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，屬于電廠中電能消耗量最大的構(gòu)成部分，幾乎占比整個電廠整體用電量的20%，其在構(gòu)成組件上主要以鋼球煤機(jī)和給煤機(jī)兩大設(shè)備構(gòu)成。但目前此系統(tǒng)在運行期間仍存在較多的安全性問題，同時在運行期間的系統(tǒng)生產(chǎn)效益也具有較大的提升空間，導(dǎo)致系統(tǒng)運行經(jīng)濟(jì)性下降。

華能岳陽電廠是湖南電網(wǎng)裝機(jī)容量最大的火力發(fā)電廠。投產(chǎn)初期制粉系統(tǒng)耗電率較高，制粉單耗一度超過32kWh/t，高于國內(nèi)同類機(jī)組平均水平。在近年的運行中深挖制粉系統(tǒng)節(jié)能潛力，運行維護(hù)水平不斷提高，制粉單耗降低到26kWh/t 左右，實現(xiàn)了雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的靈活性提升，且在安全經(jīng)濟(jì)運行方面也取得初步成效。

1 雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)

1.1 制粉研磨原理

圖1 雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)系統(tǒng)簡圖

雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)由兩個完全對稱的回路組成，原煤通過變頻起重式給煤機(jī)送入落煤管中，再由螺旋輸送裝置的旋轉(zhuǎn)運動將煤送入至磨煤機(jī)內(nèi)。待原煤被磨煤機(jī)磨粉干燥后，由風(fēng)、粉氣流按原煤落入磨煤機(jī)的反方向?qū)⒚悍蹘С銮蚰C(jī)進(jìn)入煤粉分離器進(jìn)行分離，煤粉經(jīng)過分離后，顆粒符合標(biāo)準(zhǔn)的通過分離器出口經(jīng)煤粉管道送至燃燒器，而顆粒較大的則落入中口軸重新進(jìn)入研磨機(jī)再次研磨。

1.2 磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量

在雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)構(gòu)成中，磨煤機(jī)的鋼球裝載量變化對于鋼球磨筒之內(nèi)的空間變化具有很大影響，同時其也會影響到鋼球磨制煤粉的作業(yè)效率[1]。相關(guān)理論研究顯示，磨煤機(jī)與鋼球量之間出力比率呈0.6次方正比關(guān)系，功率比率呈0.9次方正比關(guān)系，在此理論基礎(chǔ)之上，一旦鋼球裝載量數(shù)值高于最適宜參數(shù)值，那么設(shè)備的出力增力會低于設(shè)備功率所消耗的增加數(shù)值，但此時設(shè)備的實際制粉單耗卻會出現(xiàn)增加的狀況[2]。此時為進(jìn)一步降低制粉系統(tǒng)的單耗量，同時提升磨煤機(jī)出力效果，就必須做好磨煤機(jī)設(shè)備上鋼球裝載量時刻處于最佳參數(shù)值處理工作[3]。通常情況下，磨煤機(jī)設(shè)備上的鋼球最佳裝載量數(shù)值會受到不同指標(biāo)變化的影響，各類指標(biāo)分別包括臨界轉(zhuǎn)速、充球系數(shù)、滾筒容積以及設(shè)備本身的轉(zhuǎn)速等，目前大部分電廠在生產(chǎn)期間，在進(jìn)行最佳狀態(tài)量的調(diào)整時均會借助試驗的方式進(jìn)行更適宜本廠生產(chǎn)所用的裝載量。

本次研究中的華能岳陽電廠生產(chǎn)期間，所投用的磨煤機(jī)型號為RKD420/650，且在進(jìn)行磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量的確認(rèn)時，將磨煤機(jī)的“峰值”設(shè)定為一個關(guān)鍵性的參考依據(jù)，而在進(jìn)行磨煤機(jī)“峰值”確認(rèn)時，主要進(jìn)行了如圖2所示曲線計算工作。

圖2 磨煤機(jī)功率曲線圖

圖3 磨煤機(jī)功率曲線圖

圖2中M 主要視作最佳鋼球裝載量的磨煤機(jī)運行功率計算曲線，其中P1所指代的是磨煤機(jī)的“峰值”點，當(dāng)設(shè)備內(nèi)鋼球的磨損量過高時、且充球工作開展不及時，磨煤機(jī)的運行功率就會呈現(xiàn)下降趨勢降為N 曲線，此時“峰值”也會隨之降到P2，并伴隨設(shè)備出力不足問題產(chǎn)生。對于此類狀況，在進(jìn)行磨煤機(jī)鋼球最佳裝載量處理時發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)備“峰值”參數(shù)為1400kW 之時為最佳裝載量，最終初步實現(xiàn)了雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運行的靈活性及經(jīng)濟(jì)性提升管理目標(biāo)。

1.3 載煤量調(diào)整

當(dāng)最佳鋼球裝載量確認(rèn)基礎(chǔ)上，磨煤機(jī)的內(nèi)存煤量變化會與耗用功率間呈現(xiàn)如圖3所示的關(guān)系，其中L 點為未將煤添加至最佳鋼球裝載量之內(nèi)的設(shè)備功率數(shù)值，隨著煤量的添加設(shè)備的功率也隨之產(chǎn)生變化，L 向右不斷移動接近峰值時，此過程鋼球與煤開始混合，其研磨介質(zhì)重心也開始發(fā)生變化，即與磨煤機(jī)旋轉(zhuǎn)軸相接近，隨后磨煤機(jī)功率逐步降低，降低至B 點后得到了鋼球與煤最佳混合比，磨煤機(jī)設(shè)備的出力也更具穩(wěn)定性和安全性。此時需注意絕不能繼續(xù)增加填煤量，否則鋼球會直接“浮”于煤中，降低研磨成效的同時影響系統(tǒng)運行的靈活性，甚至誘發(fā)磨煤機(jī)設(shè)備隨之形成“堵煤”問題[4]。通過上述分析后，在進(jìn)行載煤量調(diào)整時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在設(shè)定B 點為最佳載煤量時該點處于磨煤機(jī)的“峰值”右側(cè)50kW 范圍內(nèi)，此時的磨煤機(jī)出力處于最佳穩(wěn)定狀態(tài)且系統(tǒng)運行的靈活性也比較突出，最終實現(xiàn)了華能岳陽電廠生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)。

1.4 制粉系統(tǒng)啟停問題

在生產(chǎn)過程中，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運行時發(fā)現(xiàn)設(shè)備制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)日益增長。對于此種現(xiàn)象，首先進(jìn)行了理論層次的分析，根據(jù)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運行原理，當(dāng)制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)及頻率越來越高時，系統(tǒng)內(nèi)的鋼球磨空載的時間必然會隨之開始增加，后續(xù)則會造成制粉系統(tǒng)的單耗開始隨之增長[5]。對于此類問題，在解決時先行開展了以系統(tǒng)運行為核心的專項設(shè)備治理工作，從而提升系統(tǒng)運行的靈活性；其次針對現(xiàn)有的系統(tǒng)運行邏輯進(jìn)行了優(yōu)化，為后續(xù)磨煤機(jī)的運行安全性進(jìn)行了調(diào)整，實現(xiàn)合理安排。一系列技術(shù)處理后雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)的啟停次數(shù)開始降低，節(jié)省磨煤機(jī)空載電能消耗量的同時為生產(chǎn)效益提升起到了重要的促進(jìn)作用。

2 風(fēng)量和風(fēng)溫控制

當(dāng)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)正常運行時，煤粉的磨制以及干燥度變化主要受到風(fēng)溫及風(fēng)量兩項因素的影響。一般而言，系統(tǒng)中燃料沿著筒體長度方向的分布狀態(tài)以及磨煤出力情況，在很大程度上會受到磨煤機(jī)筒體內(nèi)實際通風(fēng)變化情況所影響[6]。例如，當(dāng)筒體內(nèi)風(fēng)量極小時會導(dǎo)致燃料均停留于筒內(nèi)進(jìn)口位置，導(dǎo)致筒體出口位置的鋼球無法得到充分利用，進(jìn)一步造成筒內(nèi)能量被浪費于金屬磨損及發(fā)熱現(xiàn)象上，導(dǎo)致生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益受影響。

與此同時，由于受到磨煤機(jī)筒內(nèi)的風(fēng)速并不高因素影響，筒出口位置已合格的一部分煤粉卻無法被氣流帶出，真正從筒內(nèi)被帶出的僅為少量細(xì)煤粉，從而影響了磨煤機(jī)出力成效下降。華能岳陽電廠在此時進(jìn)行風(fēng)量的控制時，通過一次運載風(fēng)風(fēng)量的逐步增加，顯著就沿著筒體長度方向上燃料對于鋼球的利用現(xiàn)狀實現(xiàn)了改善，不僅優(yōu)化了磨煤機(jī)的出力情況，同時在電能消耗量的節(jié)省方面也發(fā)揮了明顯的促進(jìn)效果，最終確認(rèn)了磨煤機(jī)運行時的最佳風(fēng)量為10～18kg。

進(jìn)行煤粉干燥風(fēng)處理時，當(dāng)風(fēng)溫越高時更利于提升煤粉著火率，但此過程中需注意，風(fēng)溫的高度需受到雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)防爆條件的限制，且磨煤機(jī)軸承工作本身也具備極高的可靠性，從而促使系統(tǒng)運行期間安全性更高[7]。在調(diào)查分析本廠煤質(zhì)特性及磨煤機(jī)工作實況后，充分將調(diào)查結(jié)果與制粉系統(tǒng)試驗結(jié)果相結(jié)合，得出本廠中磨煤機(jī)設(shè)備出口位置的風(fēng)粉氣流風(fēng)溫應(yīng)控制在60～95℃之間，盡量降低冷風(fēng)使用，保證鍋爐空預(yù)器使用系數(shù)，提高機(jī)組效率。

綜上，在雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)運行期間，對其在運行期間的經(jīng)濟(jì)性、安全性及靈活性產(chǎn)生影響的因素十分繁雜。此時想要進(jìn)一步保障系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性、安全性及靈活性，就須充分結(jié)合所在電廠的實際生產(chǎn)現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有的煤質(zhì)特性、設(shè)備構(gòu)成特征等因素，為后續(xù)的系統(tǒng)運行提供硬件構(gòu)成層面的保障，同時還需積極采取各項技術(shù)處理手段，控制運煤數(shù)量及鋼球裝載量，提升系統(tǒng)運行靈活性的同時對于生產(chǎn)安全質(zhì)量提升也能起到助推效果，最終為整個電廠的經(jīng)濟(jì)效益增長奠定堅實的基礎(chǔ)。