中速磨煤机直吹式制粉系统节能优化研究

中速磨煤机直吹式制粉系统节能优化研究

吴满达

通辽发电总厂有限责任公司 内蒙古通辽市 028000

摘要：随着我国经济的不断发展，资源环境问题仍将是制约我国经济发展的主要瓶颈，节能减排任务十分艰巨。火力发电是燃煤消费的主力军，充分挖掘燃煤电厂节能潜力，进一步降低火电厂发电煤耗，对于经济可持续发展具有重要意义。随着大容量、高参数燃煤机组的不断发展，我国现役机组供电煤耗平均水平已接近国际先进水平，燃煤机组节能降耗工作进入攻坚期和深水区。近年来，由于燃煤机组装机容量过剩、煤价持续升高、发电利用小时数不断降低，导致燃煤电厂盈利减少，促使电厂深度挖掘设备节能潜力，降低发电成本，达到“降本增效”的目的。

关键词：中速磨煤机；制粉系统；节能

某电厂660 MW超超临界参数燃煤汽轮发电机组，锅炉投产后制粉系统一直存在一次风量测量值不准确、一次风煤比偏高、热一次风母管压力控制方式不合理、低出力下磨煤机振动大等一系列问题。为实现对制粉系统运行参数精细化控制，同时响应国家“节能降耗”的号召，有必要对该制粉系统进行优化调整。

一、概况

锅炉在BMCR和ECR负荷时均五运一备，每台磨煤机出口由四根煤粉管接至炉膛四角的同一层燃烧器，试验的主要内容如下。

1、磨煤机入口一次风量热态标定。磨煤机一次风量的精确标定是整个制粉系统调整以及燃烧调整的前提和基础，一次风量测量的准确性不仅会受到冷、热风混合后风道内速度场分布的影响，还会受到温度场分布的影响，为此，应在热态下对磨煤机一次风测风元件进行标定。为真实反映实际运行中一次风测量系统状态，得出冷、热风混合后在线测量元件断面的速度场与温度场分布情况，磨煤机人口一次风量标定工作必须在热态下运行。

2、一次风煤比、热一次风母管压力及加载压力特性试验，试验主要在常用煤种下进行。

通过试验重新优化相关控制函数，磨煤机特性试验依据《DL／T 467电站磨煤机及制粉系统性能试验规程》进行。

二、验结果及分析

1、磨煤机入口一次风量热态标定试验。一次风速是电站锅炉燃烧调整的重要参数[2]。超超临界机组热一次风系统的压力和温度均很高，压力超过20 kPa，温度大于3500C，是烟风系统最重要的参数之一，是设计和校核的重点与难点。磨煤机正常运行时，在大、中、小三个不同风量下，用S型毕托管按等截面网格法对锅炉各磨煤机人口处的一次风量测量装置进行热态标定。

从磨煤机人口一次风量热态标定结果可以看出，磨煤机表盘一次风量与实际测量值相比均有一定偏差，按试验确定的风量修正系数对表盘一次风量值进行修正后，表盘一次风量更加真实、准确。

2、磨煤机一次风煤比特性试验。由于锅炉磨煤机人口在线一次风量测量值不准确，运行人员无法准确判断一次风量大小，为了防止粉管内积粉堵塞，在正常运行状态下，运行人员习惯对各磨煤机入口一次风量设置了“+15一十25 t／h”的偏置。但由此导致磨煤机出口粉管的一次风速相对较高，C、D、E、F磨煤机大出力情况下粉管风速超过30 m／s。一次风量过大，长期运行，会对燃烧器造成极大的磨损，严重时会磨损套筒。

因此，在对磨煤机人口一次风量准确标定的基础上，需要通过试验重新确定合适的一次风煤比。一次风煤比特性试验在C、D磨煤机进行，其试验结果可推广至其他磨煤机，一次风煤比的确定要兼顾到磨煤机的碾磨出力和干燥出力的双重影响，同时，粉管一次风速最低不能低于18 m／s，否则煤粉容易在粉管内沉积；一次风速最高不宜高于30 m／s，否则容易增大粉管及燃烧器磨损，由于燃烧器的磨损和风速的平方成正比，所以随着粉管风速的提高，燃烧器的磨损呈指数级上升。根据经验，一般粉管一次风速在22—28 m／s为宜。

3、一次风母管压力特性试验。在保证磨煤机通风量的前提下，若能合理降低一次风压，则磨煤机人口风门自动开大，可有效降低一次风系统的节流阻力，降低一次风机电耗以及减小空气预热器一次风侧的漏风率。锅炉原一次风母管压力控制函数如表7所示，原一次风母管压力控制存在两方面不足之处：

(1)控制方式不合理。一次风母管压力的设定应以保证较大出力磨煤机的正常运行为原则。按照原一次风母管压力控制策略，在磨煤机运行时，一次风母管压力随燃料主控变化。这种控制策略忽略了单台磨煤机出力偏置对一次风母管压力的影响。

(2)磨煤机中低出力下一次母管压力偏高。磨煤机中低出力工况下，一次风母管压力超过8．5kPa，磨煤机的冷热风门开度大部分在30％以内，一次风系统的节流阻力较大。因此，需要通过试验对原一次风母管压力控制函数进行优化。试验主要选择在C磨煤机上进行。一次风母管压力的控制应在满足一次风量调节需要的前提下，保持热风门开度50％一70％为宜。

4、磨煤机加载压力特性试验。磨煤机碾磨力由液压加载系统产生，加载系统直接影响到煤粉研磨效率及磨煤机出力，是至关重要的设备组成部分。加载压力的大小可以改变磨辊与磨碗的间隙，间隙过大，磨煤机粉碎煤的能力降低，石子煤增加，磨煤机出力降低；间隙过小，会发生磨辊与磨碗衬板碰擦，引起振动，这对碾磨件、轴承、齿轮和电机的寿命有不利影响[1]。锅炉磨煤机加载压力很长时间未进行过针对性的优化调整，其自动控制函数已不能满足日常运行的需要，主要表现为：

(1)日常运行时，运行人员时常需要通过设置偏置的方式对磨煤机加载压力进行设定，加载压力自动控制函数未能起到有效作用；

(2)磨煤机在30 t／h以下低出力情况下，加载压力控制在4．5 MPa左右，此时，磨煤机振动较大。特别是在启机点火过程中，受磨煤机振动的影响，磨煤机投运被迫推迟。因此，迫切需要进行磨煤机加载压力特性试验，以对原加载压力控制函数进行优化。通过磨煤机加载压力特性试验，确定了不同磨煤机出力下加载压力的控制函数，按照优化后的控制函数，既能保证磨煤机的正常出力，又能避免磨煤机低出力情况下出现振动问题。

结论

(1)磨煤机表盘一次风量与实际测量值相比均有一定偏差，按照磨煤机人口一次风量热态标定试验确定的风量修正系数对表盘一次风量值进行修正后，表盘一次风量更加真实、准确。

(2)原磨煤机入口在线一次风量测量值不准确，再加上原一次风煤比控制函数不合理，导致实际运行时磨煤机出口粉管的一次风速相对较高。在对磨煤机人口一次风量准确标定的基础上，通过一次风煤比特性试验，优化了原一次风煤比控制函数，降低了一次风机电耗。

(3)原一次风母管压力控制存在控制方式不合理、一次风系统阻力大等问题。通过一次风母管压力特性试验，优化了原一次风母管压力控制函数，使一次风母管压力的控制方式更加合理，同时有效降低了一次风系统的阻力，降低了一次风机电耗。

(4)原磨煤机加载压力自动控制函数已不能满足日常运行的需要，且在磨煤机低出力情况下振动较大。通过加载压力特性试验，优化了原加载压力控制函数，有效解决了磨煤机振动问题。

(5)通过降低一次风率和一次风母管压力等优化措施，与制粉系统优化调整试验前相比，600 MW负荷工况下，一次风机电流降低了约42 A，排烟温

度下降约3．5。C，折合供电煤耗降低约0．8 g／kwh，节能降耗效果十分明显。

参考文献：

[1] 王海兰，于国光，阎建东．乏气送粉系统一次风速在线测量技术研究[J]．节能技术，2019，22(3)：57—59．

[2] 李端开，宋景明，蒋丽．超超临界燃煤机组热一次风系统布置分析[J]．节能技术，2018(1)：32—35．

[3] 赵振宁．中速磨制粉系统一次风运行参数整体优化[J]．中国电机工程学报，2019，30(05)：19．