制粉系統出力不足試驗分析

李天光，陳增春

（1.華電國際電力股份有限公司，山東 濟南 250011；2.安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234101）

0 引言

某電廠3號爐制粉系統存在制粉出力低、單位電耗高等問題，為降低制粉電耗，減少廠用電率，提高3號爐運行的經濟性，在3號爐1號制粉系統上進行了全面的制粉系統調整試驗，摸清了制粉系統存在的主要問題，確定了磨煤機的鋼球量、通風量和制粉系統的運行方式。

1 設備概況

電廠3號鍋爐是武漢鍋爐廠設計制造的WGZ-670/140-Ⅱ型超高壓、一次中間再熱、自然循環汽包爐，制粉系統為鋼球磨中間儲倉溫風送粉，每臺鍋爐配置2臺DTM380/720－Ⅲ型筒式磨煤機。

1.1 設計煤質

鍋爐設計煤種為晉北混煙煤，主要特性見表1。

1.2 制粉系統主要設備規范

給煤機：2臺，刮板式MG-100型，出力110 t/h，長度5.35 m。

磨煤機：2臺，低速鋼球磨，DTM380/720-Ⅲ型，出力61.4 t/h，筒體轉速17 r/min，設計最大裝球量85 t，配1 400 kW 電機。

表1 設計煤質特性

排粉機：2臺，單吸離心式，M5-36-11NO21D型,風量 147 113 m3/h，風壓 13 694 Pa，風溫 11.6℃，配850 kW電機。

2 制粉系統試驗

2.1 冷態標定試驗

試驗前對測量乏氣風量和三次風量的靠背管進行了冷態標定，結果見表2。

2.2 鋼球裝載量與磨煤機空載電流關系試驗

3號爐大修期間，從1號磨煤機內取出舊鋼球69.5 t，對舊球進行了篩選，選去直徑小于30 mm的小鋼球和嚴重失圓的鋼球，剩余54.8 t鋼球被重新加入，另加入直徑60 mm的新球21.7 t，最終加入鋼球共76.5 t。從磨煤機空載開始，每加一次鋼球，都記錄磨煤機電流，一直加到65 t。記錄有煤和無煤兩種情況下的磨煤機電流，結果見圖1、圖2。

表2 靠背管流量系數標定結果

圖1 磨煤機電流和鋼球裝載量的關系

圖2 給煤機出力與表盤轉速的關系

從試驗結果可以看出，磨煤機的電流與鋼球裝載量的關系基本上是線性的，有煤曲線和無煤曲線相差9 A左右。有煤曲線可做為運行中補充鋼球的依據，以使磨煤機裝球量經常維持在最佳裝球量附近，在鋼球裝載量75 t時，空載電流為148.5 A，有煤時為158 A。無煤曲線可以用來鑒定和比較磨煤機的檢修質量。

2.3 給煤機特性試驗

記錄給煤機電機實際轉速、表盤轉速及相應轉速下的給煤量，可得到給煤機出力和表盤轉速的關系，如圖2所示。其關系

式中：B—給煤機出力，t/h；n—表盤顯示給煤機轉速，r/min。

2.4 鋼球裝載量試驗

鋼球裝載量試驗共進行了6個工況，鋼球裝載量分別為 69 t、70.5 t、72 t、73.5 t、75 t、76.5 t。 試驗期間，保持分離器擋板開度40%不變，制粉風量維持在理論最佳通風量160 000 m3/h附近，磨煤機出力與鋼球裝載量的關系見圖3，制粉電耗、磨煤機電耗、排粉機電耗和鋼球裝載量的關系見圖4。從試驗結果可以看出，在保持煤粉細度和制粉通風量穩定的前提下，隨著鋼球裝載量的增加，磨煤機出力增大，制粉單位電耗逐漸降低，當磨煤機鋼球裝載量超過75 t后，磨煤機出力略有下降，制粉電耗反而增加，由此可知，磨煤機在鋼球裝載量為75 t時，制粉電耗最低為25.6 kW·h/t，磨煤機最大出力為79.56 t/h。在此鋼球裝載量下，磨煤機實測空載電流為150.5 A，表盤電流為148.5 A，最大出力下，磨煤機實測電流為159 A，表盤電流為158 A。

圖3 磨煤機出力與鋼球裝載量的關系

圖4 制粉電耗與鋼球裝載量的關系

2.5 最佳通風量試驗

該試驗通過改變排粉機入口擋板開度，使系統通風量分別在 143 000 m3/h、154 000 m3/h、163 000 m3/h、177 000 m3/h共4個工況下進行的。試驗期間，維持鋼球裝載量73.5 t，粗粉分離器擋板開度40%，得到了系統通風量與磨煤機出力和制粉電耗的關系，試驗結果見圖5～7。

試驗結果表明，隨著制粉通風量的增加，磨煤機出力是逐漸增加的，當增加到一定程度后，制粉出力反而減小。在制粉通風量為165 000 m3/h左右時，磨煤機出力最大，制粉電耗最低，所以該制粉系統的最佳通風量為165 000 m3/h。

隨著制粉通風量的增加，煤粉細度R90由30%增加到33.6%，增加幅度不大，對于該制粉系統，風量對細度的影響不大。

圖5 磨煤機出力與通風量的關系

圖6 成粉細度與通風量的關系

圖7 制粉電耗與通風量的關系

2.6 粗粉分離器特性試驗

該試驗在粗粉分離器擋板開度為30%、35%、40%、45%共4個工況下進行，試驗時保持鋼球裝載量為73.5 t及制粉風量為160 000 m3/h左右，磨煤機出力為相應擋板開度下的磨煤機最大出力。取成粉樣和回粉樣進行細度化驗。試驗結果見圖8～13。

圖8 粗粉分離器阻力與擋板開度的關系

圖9 成粉細度與擋板開度的關系

圖10 粗粉分離器擋板開度與分離效率的關系

圖11 循環倍率與粗粉分離器擋板開度的關系

圖12 磨煤機出力與粗粉分離器擋板開度的關系

圖13 制粉系統電耗與粗粉分離器擋板開度的關系

試驗結果表明：

1）隨著粗粉分離器擋板開度的增大，阻力下降，煤粉變粗，成粉細度與擋板開度基本上呈線性關系。當擋板開度由30%增大到45%時，成粉細度R90由27.6%增加到36.8%，可見，擋板開度對煤粉細度的影響較大。擋板開度越大，煤粉氣流旋轉的強度越小，分離效果就越差，成粉越粗，但粗粉分離器阻力會減少，回粉量減少，回粉變粗。

2）隨著粗粉分離器擋板開度的增大，分離器效率逐漸降低，循環倍率也降低。當分離器擋板開度為45%時，分離器效率下降明顯，由64.95%下降到58.72%。

3）隨著粗粉分離器擋板開度的增大，磨煤機出力增大，制粉電耗降低，開度大于35%后，出力和制粉電耗變化不大。

綜合上述，該制粉系統在最佳通風量下，最佳粗粉分離器擋板開度為35%～40%，能滿足入爐煤煤粉細度要求，同時分離器效率又較高，系統阻力也較小。

3 結語

通過制粉系統調整試驗得出，最佳鋼球裝載量為75 t，最佳制粉通風量為165 000 m3/h，最佳粗粉分離器擋板開度35%～40%。在最佳鋼球裝載量下，磨煤機實測空載電流為150.5 A，表盤電流為148.5 A，最大出力下，磨煤機實測電流為159 A，表盤電流為158 A。

造成制粉系統電耗高的主要原因，一是鋼球耐磨性差，舊鋼球變形嚴重，使制粉能力下降；二是鋼球裝載量不足，試驗前鋼球裝載量為69.5 t，低于最佳鋼球裝載量75 t。

粗粉分離器擋板開度的變化對煤粉細度的影響較大，煤粉細度R90與擋板開度基本上為線性關系。

建議用耐磨性能好的鋼球，按最佳鋼球裝載量進行裝球和補球，在運行中，每天添加一定量直徑為60 mm的鋼球，保持最佳鋼球裝載量時空載表盤電流為148.5 A左右，最大出力下表盤電流為158 A左右，運行3 000 h左右，甩一次鋼球，除去直徑30 mm以下的鋼球和嚴重失圓的鋼球。

運行人員應根據試驗提供的數據，盡量保持制粉系統在最佳工況點、最大出力下運行，以最大限度地降低制粉系統電耗。綜合本次制粉系統試驗的試驗結果，3號爐1號制粉系統的最佳運行方式如表3所示。

表3 制粉系統推薦運行參數

［1］DL/T 467-2004電站磨煤機及制粉系統性能試驗［S］.

［2］賈鴻祥.制粉系統設計與運行［M］.北京：水利電力出版社,1995.

［3］趙仲琥，張安國.火力發電廠煤粉制備系統設計和計算方法［M］.北京：中國電力出版社，1999.