降低超臨界鍋爐運行廠用電量的實踐

顏磷，王達峰

（1.蕭山發電廠，杭州311251；2.浙江省電力試驗研究院，杭州310014）

降低超臨界鍋爐運行廠用電量的實踐

顏磷1，王達峰2

（1.蕭山發電廠，杭州311251；2.浙江省電力試驗研究院，杭州310014）

通過制粉系統的一系列調整試驗，主要是磨煤機一次風量、一次風壓、風粉混合物溫度調整等試驗，解決了某600 MW超臨界鍋爐磨煤機一次風量測量不準、冷風門調節余量不足及底渣帶煤等問題，并減少了鍋爐運行的廠用電量，經濟效益可觀。

鍋爐；一次風；制粉系統；風量

某600 MW超臨界機組投產后，機組運行經濟性較差。為了詳細了解鍋爐的熱經濟性及運行規律，尋求最佳運行方式，降低運行廠用電量，提高該爐的安全經濟運行水平，進行了制粉系統調整試驗，主要包括磨煤機一次風量、一次風壓、煤粉細度、風粉混合物溫度等參數的調整。

1 設備概況

該鍋爐為600 MW超臨界變壓直流爐、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、露天布置。鍋爐設計煤種為淮南煙煤，干燥無灰基揮發分設計值為42.5%，實際值為30%左右，校核煤種為煙混煤。

鍋爐燃燒系統配有24只日立-巴布科克公司HT-NR3型低NOX煤粉旋流燃燒器，采用前后墻對沖燃燒方式。制粉系統為中速輥式磨煤機配冷一次風機正壓直吹式系統，每臺鍋爐配有6臺ZGM113G型中速磨煤機，每臺磨煤機對應1層4只燃燒器。正常運行時投運5臺磨煤機可滿足鍋爐最大出力工況，1臺作為備用。在燃燒器上方前后墻上各布置4只燃燼風噴口，2只側燃燼風噴口。F層燃燒器加裝了等離子點火裝置。

燃用設計煤種時,鍋爐熱耗率驗收工況（THA）燃煤量為228.4 t/h。送風機及一次風機選用動葉可調軸流式風機，引風機選用靜葉可調軸流式風機。

2 試驗內容

2.1 磨煤機煤粉管風速偏差檢查

600 MW工況下對各磨煤機煤粉管的一次風速及進磨一次風量進行了熱態測量與復核，煤粉管一次風速分布見圖1。總體來說，磨煤機各煤粉管中的一次風速還是比較均衡的。但由于運行環境惡劣，煤粉管測速裝置易堵，在測試期間也發現部份測量元件常有堵塞的現象，運行中只能作為參考。

圖1 磨煤機各煤粉管風速分布情況

2.2 磨煤機進口一次風量檢查

磨煤機入口一次風量是磨煤機的一項重要參數，參與磨煤機的自動控制與保護。檢查發現，集散控制系統（DCS）中顯示的一次風量數值與實測值有顯著偏差，DCS顯示值偏大10%以上。

檢查DCS邏輯發現，主要是風量的溫度修正有問題，B，D，E，F磨煤機一次風量溫度修正只到120℃，A，C磨煤機修正到170℃，而實際運行中，磨煤機進口溫度均超過120℃，在200℃左右。由于風量測量元件一般測的是介質的動壓ΔP，DCS系統根據動壓及溫度和壓力修正，計算出流量。根據伯努利方程可知：

式中：ΔP為介質的動壓；ρ為介質的密度；υ為介質的流速。

根據式（1），可推導出介質的流速：

對于質量流量有：

式中：A為通流面積；Q為質量流量。

將式（2）代入式（3），則：

氣體的密度受壓力和溫度的影響比較大，根據氣體方程，可得出氣體密度的計算公式：

式中：ρ，ρ0分別為當前狀態及標況下的密度；P，P0分別為當前狀態及標況下氣體的壓力；T，T0分別為當前狀態及標況下空氣的熱力學溫度。

將標況值T0=273 K，P0=1.013×105Pa及式（5）代入式（4），即可得一次風量的計算式為：

式中：A為測點處一次風通道面積；Pg為測點處一次風表壓；t為測點處一次風溫度。

在工程實際中，由于測點處一次風通道面積是固定的，ρ0也是不變的，一次風壓的影響比較小，可忽略，再考慮到動壓測量元件的標定系數，把式（6）簡化為：

式中：K為考慮了多項常數的系數，一般由風量標定試驗確定；f（t）為溫度的修正系數，見圖2，DCS控制中一般以插值法計算得到。

圖2 一次風量溫度修正曲線

這樣，只要測得了動壓及該處的溫度，就可計算出該處的風量。按照上述方法在DCS中把一次風量溫度修正范圍擴大到260℃，得到了準確的一次風量。

2.3 一次風量及一次風壓調整試驗

調整前運行時一次風量較大，每臺磨煤機偏置量均有+20 t/h以上，一次風熱風母管壓力設定值在10.8 kPa，磨煤機冷風調節門基本在全開位置，已沒有調節余量。通過減少磨煤機入口風量，觀察磨煤機運行情況，在所有磨煤機的風量偏置為0后，降低一次風熱風母管壓力至9.8 kPa，制粉系統各參數均正常。

調整后，磨煤機冷風門開度在40%～50%附近，已保證了具有一定的調節余量，一次風機電流大幅下降，見表1。磨煤機電流基本未變，由于一次風側與煙氣側、一次風側與二次風側的壓差減少有助于減少空預器三分倉之間的直接漏風，一次風壓與風量下降后，減少了空預器漏風，引風機的出力也大為減少。

表1 一次風調整前后一次風機電流變化

2.4 煤粉細度調整

在無風量偏置的情況下對各臺磨煤機進行調整，并取煤樣分析，最終各臺磨煤機煤粉細度R90剩余量在21%～25%之間，C磨煤機因水冷壁有1處壁溫（前墻螺旋水冷壁出口左數第3管壁溫）過高，運行C磨煤機對該點壁溫影響較大，故未取樣分析，但對折向門進行了調整，結果見表2。

表2 2號爐各臺磨煤機折向門擋板位置與煤粉細度

2.5 磨煤機出口風粉混合物溫度控制

磨煤機出口風粉混合物溫度原控制在75℃左右，試驗時提高至80℃，雖然氧量有所降低，但未燃燼碳熱損失仍要比原先低，見表3，說明風粉混合物溫度提高有助于提高煤粉燃燼度。

提高風粉混合物溫度的另一好處就是有利于減少撈渣機中的黑色煤粉塊。該鍋爐撈渣機中幾乎每一格刮板中均存在煤粉塊，曾懷疑原因為等離子燃燒器投運，但停運該層燃燒器后未見改善。停爐時也曾在煤粉管道水平段中發現成團的煤粉。經過分析后判斷原因為風粉混合物溫度太低。由于煤粉管道未保溫，管壁溫度相對較低，存在結露的可能，煤粉又有一定的吸附性，當煤粉吸附一定的水分后就相互粘結成團。提高風粉混合物溫度后，再次觀察撈渣機，黑色煤粉塊已不易見到。

表3 磨煤機出口風粉混合物溫度變化對未燃燼碳熱損的影響

對于磨煤機出口風粉混合物溫度控制，在相近煤種條件下有些發電廠[1-2]提高到了95℃，取得了良好的效果，考慮到該鍋爐設計煤種的揮發分比較高，故設到80℃后未再提高。

3 試驗效果

3.1 鍋爐效率

試驗后期，在600 MW負荷下對鍋爐進行了效率測試，測試結果表明鍋爐已在較高的經濟狀態運行，達到了廠家設計值，有關參數見表4。

表4 鍋爐熱效率測試結果

3.2 調整前后用電量變化

由于一次風量及一次風壓的下降，一次風機和引風機的電流較調整前大幅下降，同樣在滿負荷工況下，鍋爐主要輔機電流可比之前下降90.49 A，見表5。如功率因數按0.8，上網電價按0.407元/kWh估算，可節約：

306.2元/h×24 h/d=7 348.4元/d

每小時可節約306.2元，每天可節約7 348.4元，經濟效益非常可觀。

表5 鍋爐主要輔機試驗前后電流對比

4 運行建議

（1）以目前的運行情況來看，磨煤機運行中一般不用加風量偏置，如需加偏置，建議也不要超過+10 t/h。特殊情況下若磨煤機電流接近60 A時，可以考慮加大一次風量。

（2）在當前煤種下，磨煤機出口風粉混合物溫度建議控制在80℃，大屏報警溫度也相應改為85℃；一方面有利于灰渣可燃物的控制，另一方面有利于減少煤粉管中煤粉塊的形成。

（3）建議在負荷600 MW時，一次風壓力可下降至10 kPa，當磨煤機冷、熱風擋板開度在80%以上時再考慮適當提升一次風壓力，這樣有助于降低用電量，并提高一次風機運行的安全性。

[1]李文華，楊建國.提高中速磨煤機出口溫度對鍋爐運行的影響[J].中國電力，2010，43（10）∶27-30.

[2]樂曉萍.300 MW機組鍋爐飛灰可燃物偏高的原因及對策[J].江西電力，2003，26（3）∶46-48.

[3]DL/T 467-2004電站磨煤機及制粉系統性能試驗[S].北京：中國電力出版社，2004.

[4]DL/T 5145-2002火力發電廠制粉系統設計計算技術規定[S].北京：中國電力出版社，2002.

（本文編輯：陸瑩）

Practice of Auxiliary Power Consumption Reduction for Operation of Supercritical Boiler

YAN Lin1，WANG Da-feng2
（1.Xiaoshan Power Plant，Hangzhou 311251，China；2.Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The problems of a 600 MW supercritical boiler such as inaccurate primary airflow measurement for coal mill，insufficient adjustment margin for cold air valve and coal in slag have been resolved after a range of adjustment tests for coal pulverizing system，which mainly involve adjustment of primary airflow,primary air pressure，air and pulverized coal mixture temperature etc.As a result,a great amount of auxiliary power consumption for boiler operation has been reduced and high economic benefit is achieved.

boiler；primary air；coal pulverizing system；airflow

TK223.7+2

：B

：1007-1881（2012）03-0035-04

2011-08-25

顏磷（1970-），男，浙江寧波人，碩士，高級工程師，主要從事發電廠管理工作。