中速碗式磨煤機性能考核試驗方法的研究

周若明

(河北省電力研究院， 石家莊 050021)

1 概述

近年來，國內燃用煙煤的300 MW及以上新建火力發電機組鍋爐制粉系統越來越多地采用了中速碗式磨煤機，中速碗式磨煤機性能考核試驗工作的重要性日益凸顯。目前，國內原煤供應緊張，煤種來源復雜，很難保證提供與設計煤種煤質完全一致的試驗用煤，同時試驗煤種煤質變化對中速碗式磨煤機應用性能的影響在各種磨煤機中是最顯著的，因而急需制定一種科學、合理的中速碗式磨煤機性能考核試驗方法，以確保全面、準確的評價其實際應用性能。針對上述問題，結合某超臨界新投產機組的中速碗式磨煤機性能考核試驗情況，對試驗煤種煤質偏離設計煤種或校核煤種時，試驗方案的優化、試驗考核指標的重新計算進行分析、論述。

該性能試驗機組鍋爐是型號為SG-2150/25.4-M976的660 MW超臨界參數變壓運行直流鍋爐，鍋爐為四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、半露天布置、全鋼構架的∏型，并采用內置式無循環泵的啟動分離系統。該機組制粉系統為中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統。磨煤機型號為HP1003/Dyn，分離器為動態分離器，磨輥加載方式采用彈簧變加載。鍋爐設計煤種為神府東勝煤，校核煤種為神木大柳塔煙煤。

2 試驗過程

2.1 試驗煤質參數

試驗煤種接近設計煤種，水分含量為19.8%，灰分含量為9.0%，低位發熱量為22 399kJ/kg。

2.2 試驗工況

選擇一套運行正常的制粉系統進行試驗，試驗工況分為保證出力和最大出力2種。進行磨煤機出力及磨煤單耗試驗時，記錄磨煤機運行各相關參數，并進行原煤取樣，以便進行工業分析、發熱量及哈氏可磨性系數測定。

2.2.1 保證出力工況

逐漸增加試驗磨煤機出力，調整磨煤機運行狀態，使其在最佳控制參數下運行。在增加磨煤機出力的過程中觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件。當磨煤機達到保證出力時，進行煤粉取樣及分析，當煤粉細度合格時，在該負荷下穩定運行2 h，進行磨煤機出力及磨煤單耗試驗，否則應適當降低磨煤機出力，并重新進行煤粉取樣及分析，在煤粉細度合格后，再進行磨煤機出力及磨煤單耗測試。

2.2.2 最大出力工況

當磨煤機保證出力工況完成后，逐漸增加試驗磨煤機出力，并調整磨煤機運行狀態，使其在最佳控制參數下運行。在增加磨煤機出力的過程中觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件。當磨煤機達到設計最大出力時，進行煤粉取樣及分析，當煤粉細度合格時，在該負荷下穩定運行2 h，進行磨煤機出力及磨煤機單耗試驗，否則應適當降低磨煤機出力，直至磨煤機運行正常穩定后，重新進行煤粉取樣及分析，在煤粉細度合格后，再進行相應磨煤機出力下的磨煤機單耗試驗。

2.3 試驗方法

試驗開始后，逐漸將試驗磨煤機出力增加至合同保證值63.9 t/h，同時觀察磨煤機通風量及石子煤排量，以磨煤機不堵煤、石子煤排放量正常為條件；調整一次風量和風溫，將磨煤機出口風溫控制在正常范圍內(65～82 ℃)；調整旋轉分離器轉速并測定磨煤機出口煤粉樣細度，直至磨煤機出口煤粉樣平均細度(R90)接近設計細度(20%)；當磨煤機運行參數穩定且滿足試驗要求后，讀取磨煤機電能表并計算磨煤機磨煤單耗。

在磨煤機單耗試驗結束后，繼續提高試驗磨煤機的出力，同時通過調整運行參數確保磨煤機一次風量、出口風溫和出口煤粉細度等參數滿足試驗要求，磨煤機通風量及石子煤排量正常，磨煤機不堵煤。在試驗過程中，當磨煤機磨碗差壓逐漸升高至差壓值的上限，磨入口一次風風量持續降低，且單位時間內石子煤量明顯增加時，立即停止增加磨煤機的出力，并降低1～2 t/h，當磨碗差壓穩定在差壓值的上限內，磨入口一次風風量和單位時間內石子煤量趨于穩定時，最終確定此時的給煤機給煤量數值為磨煤機最大出力。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗結果

試驗結果見表1。

表1 第1次試驗結果

項 目 設計值實測值收到基灰分/%11.09.00收到基全水/%14.0019.80低位發熱量/(kJ·kg-1)22 79722 399最大出力/(t·h-1)≥7166保證出力單耗/(kWh·t-1)≤9.19.42

由表1可知，試驗煤質基本接近設計煤種，灰分含量下降了2%，只有收到全水含量超標，高出設計煤種5.8%；試驗測得的磨煤機保證出力單耗和最大出力2項指標均不合格，磨煤機單耗超出合同考核值0.32 kWh/t；磨煤機最大出力比合同考核值低了5 t/h。通過對合同內考核指標的綜合分析可知，其數值是在采用業主提供的設計煤種或校核煤種的化驗數據的基礎上進行選型計算后確定的，當實際試驗煤種煤質與設計煤種有較大偏差時，合同中規定的考核值已經無法準確衡量磨煤機磨制實際試驗煤種的性能水平，需要根據實際試驗煤種的全新化驗數據重新計算磨煤機最大出力和在保證出力下的磨煤機單耗這2項指標，并將之與試驗結果進行對比，以最終確認磨煤機實際性能能否達標。

3.2 設備性能參數校核計算

為了解原煤煤質的變化對磨煤機保證出力時磨煤機單耗和最大出力2項考核指標的影響，正確判斷磨煤機的實際性能水平，下面按照試驗煤種煤質參數對這2項主要考核指標重新進行校核計算。

3.2.1 磨煤機最大出力

校核計算參考文獻[1]中關于中速磨煤機碾磨出力的計算公式，對發生變化的煤質數據進行修正。

磨煤機實測最大出力，

BM=BM0×FH×FR×FM×FA

(1)

式中：BM0為合同規定的磨煤機最大出力，t/h；FH為哈氏可磨度(HGI)修正系數；FR為煤粉細度修正系數；FM為水分修正系數；FA為灰分修正系數。

HGI修正系數FH=(HGI/55)0.85,HGI按設計煤種HGI=56選取，因此試驗煤種的FH未變；煤粉細度修正系數FR=(R90/23)0.35, R90按試驗實測R90=20.2%選取，基本與設計R90=20.0%相同，因此試驗煤種的FR未變；水分修正系數FM=1.0+(12-Mt)×0.012 5，合同中設計煤種全水分Mt為14.0%，對應的FM為0.975，而試驗煤種全水分Mt為19.80%，對應的FM為0.903，兩種煤質下的FM相差較大；灰分修正系數FA=1.0+(20-Aar)×0.005,當收到基灰分Aar≤20%時，FA=1.0，由于設計煤種和試驗煤種收到基灰分均小于20%，因此FA均為1.0。

在磨煤機最大出力BM的各項修正系數中，僅有原煤全水分修正系數FM有顯著變化，從而使磨煤機碾磨出力修正系數降低了1-0.903/0.975=0.074，因此，磨煤機磨制試驗煤種時的最大出力為71×(1-0.074)=65.7 t/h。

3.2.2 磨煤機保證出力單耗

校核單耗EM=WD×FB/BM1

(2)

式中：WD為磨煤機電動機銘牌耗電量，試驗電動機銘牌耗電量為632 kWh；BM1為磨煤機實測保證出力，該試驗計算保證出力為校核最大出力的90%，即59.13 t/h；磨煤機出力修正系數FB為根據廠家提供的《能耗-出力修正曲線》查出的相對于磨煤機保證出力時的負荷率下的相對能耗系數, 該試驗查圖所得的相對能耗系數為0.92。因此，磨煤機磨制試驗煤種時的校核單耗EM=632×0.92/59.13=9.83 kWh/t。

磨煤機磨制試驗煤種時的最大出力和磨煤機保證出力單耗分別為66 t/h和9.42 kWh/t，而相應計算考核值分別為≥65.7 t/h和≤9.83 kWh/t，試驗磨煤機測量結果均滿足計算考核指標，磨煤機性能達到了廠家所作的性能保證。

4 建議

試驗煤種煤質參數中的全水含量等指標的變化對中速碗式磨煤機性能指標的影響顯著，為檢驗磨煤機的實際性能水平，針對中速碗式磨煤機性能考核試驗，提出以下建議：

a.應該充分重視全水含量和灰分等試驗煤種煤質指標對磨煤機性能指標的影響，將其作為判斷試驗煤種是否符合試驗要求的重要指標；

b.當試驗煤種煤質參數中的全水含量和灰分等指標與設計值不一致時，根據試驗煤種化驗數據對磨煤機性能考核指標重新進行校核計算。

參考文獻：

[1] DL/T 5145-2002 ,火力發電廠制粉系統設計計算技術規定[S].