雙進雙出鋼球磨煤機運行優化

劉啟亮

（國電菏澤發電有限公司，菏澤274032）

雙進雙出磨煤機是火力發電廠中廣泛采用的一種制粉設備，具有生產效率高、研磨煤種范圍廣和不受異物影響等優勢；但在啟動、運行、停止過程中存在一定問題，有時制粉量不均勻，低負荷富裕量大，功耗大，摻燒其他煤種時經常發生堵煤等現象；因此開展W形火焰鍋爐磨煤機運行方式優化研究，對深挖機組節能潛力、降低輔機耗電率具有十分重要的意義。

1 設備概況

國電菏澤發電有限公司2臺300MW機組鍋爐配備了英國Mitsui Babcock公司生產的W形火焰鍋爐。該鍋爐為單爐膛、平衡通風、一次中間再熱、亞臨界參數、自然循環、單汽包鍋爐，蒸發量為1 025t／h。鍋爐設計燃用85%無煙煤加15%半無煙煤，其煤質見表1。

鍋爐配備正壓直吹式制粉系統，由2臺密封風機、2臺離心式一次風機、3臺雙進雙出磨煤機（技術參數見表2）、6臺皮帶式給煤機組成。3臺磨煤機型號為SVEDALA14′－0″×18′－0″，總的制粉能力為鍋爐MCR時所需煤量的120%。

表1 設計煤質

表2 磨煤機主要技術參數

2 磨煤機現運行狀況

目前，正常情況下3臺磨煤機全部運行，低負荷時段通過降低料位和一次風壓來滿足燃燒需要，以滿足AGC（自動發電控制）投入條件。此種運行方式對于磨煤機和一次風機在低負荷階段是超富裕功率運行，造成機組低負荷階段廠用電率升高；磨煤機低負荷低料位運行鋼球和磨煤機筒體襯板磨損都比較嚴重，鋼球消耗量上升，功率消耗和噪聲都比較大。

3 磨煤機運行優化

3．1 料位控制系統優化

原雙進雙出鋼球磨煤機料位測量使用電耳噪聲測量系統，其原理為通過測量噪聲水平，利用電耳產生的音頻信號。由于內部噪聲與煤的硬度、鋼球的大小、一次風速、一次風量等外部環境有關，與內部煤粉量的多少并不成線性關系，容易造成高負荷帶不上去，低負荷降不下來，脫離AGC指令曲線。在深入研究磨煤機料位檢測的基礎上，提出了采用料位差壓法與噪聲電耳法相結合的綜合檢測方法：低負荷、低料位階段投用電耳料位測量，差壓法測量值作為參考；高負荷、高料位階段采用差壓自動，電耳測量值作為參照。采用料位綜合檢測后，磨煤機制粉量自動投入率大幅度提高，磨煤機料位工作在較為理想的狀態下，實現了磨煤機低功耗、低磨損。料位控制系統優化后，料位穩定自動投入良好（見圖1）。

圖1 料位控制實時曲線

3．2 鋼球裝載量優化

原磨煤機不同直徑鋼球加載比例見表3。

實際裝載量為83t／臺，磨煤機電流約130A，補充鋼球直徑為60mm，年補充添加鋼球量30t。優化后采用自制多元高鉻合金抗磨鋼球，利用鋼球磨損穩態模型計算鋼球最佳級配，確定磨煤機最大和最小鋼球直徑為60mm和20mm，以裝球總質量一定的情況下鋼球個數盡量多為原則，確定各種規格鋼球比例（見表3）。鋼球裝載優化后磨煤機裝球質量減少37%，電耗降低23%，磨煤機鋼球消耗降低61%，實現了火電廠雙進雙出磨煤機系統安全經濟運行（見表4）。運行后注意根據磨煤機制粉量、電流及煤粉細度等情況補加直徑60mm以上鋼球適量。合理補球的原則為：（1）保證補球后磨煤機中有效鋼球質量等于額定裝球量；（2）補球后應使鋼球級配更加協調；（3）優先補加大球，及時篩選小球［1］。

表3 各種鋼球裝載質量分數

表4 磨煤機系統優化前后運行數據

3．3 磨煤機啟停方式優化

機組正常啟動過程中，充分利用熱風聯絡系統（見圖2），提高磨煤機暖磨速度，減少磨煤機空轉時間，降低磨煤機制粉單耗。注意一般按照啟動順序（B磨煤機—C磨煤機—A磨煤機）進行暖磨，暖磨過程注意調節熱一次風、冷一次風擋板和磨煤機旁路擋板；調節應緩慢進行，控制合適的暖磨風量；注意汽溫、汽壓、受熱面壁溫和汽包水位等參數的變化情況；將磨煤機出口溫度暖至135～145℃，最高不超過172℃。機組沖轉前20min將B磨煤機啟動；機組并列負荷帶至80MW左右，啟動C磨煤機運行；負荷180MW左右，啟動A磨煤機運行。啟動方式優化后，可大大減少點火用油［2］。磨煤機停運時，如果大風量吹掃15min，且煤粉已經吹空后，未出現停止磨煤機運行條件，可以手動跳閘磨煤機，減少磨煤機空轉電耗。

圖2 鍋爐熱一次風系統

3．4 磨煤機運行臺數優化

磨煤機是輔機系統中電耗較大的用戶，根據負荷高低及AGC投入模式，合理組織磨煤機運行方式，對節約廠用電具有十分重要的意義。根據煤質、負荷曲線狀況、AGC是否投入及投入模式等因素，決定單爐2臺磨煤機或3臺磨煤機運行。一般在條件允許的情況下，負荷降至220 MW以下時，逐步停止第三臺磨煤機；無缺陷處理要求時，一般采用A／B磨煤機運行方式，因為后墻A磨煤機所帶兩組噴燃器與前墻B磨煤機所帶兩組噴燃器下射后對沖，形成較好的兩組W形火焰（見圖3），對兩側墻及前后墻兩端水冷壁輻射換熱加強，火焰能均勻地充滿爐膛四周，燃燒穩定性較好，燃燒參數相對A／C、B／C磨煤機運行組合較好。煤質允許的話可以投入AGC模式，以贏得最大運行經濟效益。表5為C磨煤機停運后機組投入AGC模式下負荷跟蹤情況，自動投入情況良好。

圖3 爐膛噴燃器布置

表5 A／B兩臺磨煤機運行時負荷、一次風壓跟蹤情況

3．5 磨煤機襯瓦改造

隨著鋼球裝載優化項目的實施，磨煤機內小鋼球和廢鋼球的質量分數有一定程度的上升，磨煤機破碎能力受到影響，要想保持、提高磨煤機研磨能力必須進行襯瓦改造，將原來波浪形襯板更換為抗磨非對稱波峰筒體襯板，保證了磨煤機制粉量，延長了襯瓦使用壽命，減輕了更換及維護工作量，同時節省了材料，節約了電能，提高生產質量，減少停機檢修時間（見圖4）。

圖4 磨煤機襯板與鋼球

襯瓦改造后取得了良好效果，但也產生了一些新問題，諸如在摻燒褐煤過程中，由于風煤比的降低，對制粉系統干燥能力構成了影響；在摻燒難磨煤質時，容易出現滿磨，制粉量降低。在實際運行中如遇到上述情況，必須通過就地檢查，綜合判斷磨煤機料位，維持磨煤機最佳料位和制粉量。

4 優化后效果

經過對磨煤機運行優化調整后，鍋爐制粉單耗及機組廠用電率有了很大的降低（見表6），制粉單耗大約降低2．3kW·h／t，廠用電率降低約0．12%。根據本機組全年發電量3．3×109kW·h計算，每年可節約廠用電量3 300×106×0．12×10－2＝396×106kW·h，按照電價0．35元／（kW·h）計算，每年創造經濟效益為138．6萬元。另外，運行優化后磨煤機維護費用、鋼球消耗費用也逐漸下降。

表6 磨煤機優化前后制粉單耗、廠用電率對比

5 結語

雙進雙出鋼球磨煤機經過運行優化，鍋爐制粉單耗、廠用電率有了很大程度的降低，鋼球磨損增大趨勢得到遏制，磨煤機持續運行時間大大延長，保證了機組安全、穩定運行，降低了制粉系統運行維護成本，企業經濟效益與社會效益得到較大提高。

［1］宋紹偉 ．磨煤機鋼球最佳級配技術應用研究［J］．節能技術，2012，30（1）：79－82．

［2］應明良，戴成峰，徐良，等 ．鍋爐正常時啟停磨煤機不投油試驗研究［J］．中國電力，2008，41（6）：47－50．