中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)三次風(fēng)管道的優(yōu)化

黃文強(qiáng)李 勁

（1.廣東粵電中山熱電廠有限公司，廣東，中山 528445；2.廣東連州發(fā)電廠，廣東，連州 513435）

0 概 述

制粉系統(tǒng)是燃煤機(jī)組的重要輔助系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)的可靠性直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。在燃用低揮發(fā)分煤種鍋爐系統(tǒng)中，普遍采用中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)。中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式靈活，為了確保制粉系統(tǒng)運(yùn)行在最佳經(jīng)濟(jì)模式下，當(dāng)粉倉粉位較高時(shí)，需要停止某側(cè)制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，因此中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)啟停次數(shù)較多，每次啟停均會(huì)改變爐膛的燃燒工況。減少制粉系統(tǒng)啟停時(shí)，對燃燒參數(shù)的影響極為必要。

1 設(shè)備的布置及工況

某電廠2臺(tái)鍋爐的額定容量為440t／h，燃用無煙煤，每臺(tái)鍋爐配2臺(tái)鋼球磨煤機(jī)及2臺(tái)排粉風(fēng)機(jī)，采用中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉。空預(yù)器出口處的350～370℃部分熱風(fēng)進(jìn)入磨煤機(jī)，熱風(fēng)從磨煤機(jī)出來后，成為溫度80～90℃的乏氣，再通過排粉機(jī)進(jìn)入爐膛，排粉機(jī)出口設(shè)有5根風(fēng)管，其中4根按對角布置的方式進(jìn)入爐膛，另1根接至磨煤機(jī)入口，即排粉機(jī)再循環(huán)管，改造前的三次風(fēng)系統(tǒng)的布置，如圖1所示。

圖1 改造前三次風(fēng)系統(tǒng)圖

2 系統(tǒng)布置存在的問題

2.1 主、再熱蒸汽溫度偏差大

在啟動(dòng)或停運(yùn)某側(cè)制粉系統(tǒng)的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)爐膛出口兩側(cè)煙氣溫度偏差過大現(xiàn)象，偏差值在100～180℃，造成主、再熱蒸汽溫度偏差過大，從而造成主、再熱蒸汽超溫或低溫，運(yùn)行人員經(jīng)常要通過將一側(cè)減溫水閥門全關(guān)，而另一側(cè)減溫水閥門全開來調(diào)整主、再熱蒸汽溫度。統(tǒng)計(jì)鍋爐超溫和低溫次數(shù)（統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為鍋爐出口蒸汽溫度大于545℃且持續(xù)時(shí)間超過1min計(jì)為1次；小于515℃且持續(xù)時(shí)間超過1min計(jì)為1次）。在啟動(dòng)和停運(yùn)制粉系統(tǒng)過程中，出現(xiàn)的超溫或低溫現(xiàn)象，平均每年可達(dá)80次，占據(jù)了年度超溫、低溫次數(shù)的90%。啟停制粉系統(tǒng)成為運(yùn)行人員監(jiān)控的最大壓力，同時(shí)也威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

2.2 三次風(fēng)管噴口炭化變形嚴(yán)重

自機(jī)組投運(yùn)后，三次風(fēng)管噴口常出現(xiàn)嚴(yán)重炭化現(xiàn)象，三次風(fēng)管噴口需每年更換，即使選用廠家提供的高等級的材料，平均每年仍要進(jìn)行更換。由于爐膛溫度高，維護(hù)人員形成習(xí)慣性思維：認(rèn)為此類設(shè)備是需要定期更換，因此沒有進(jìn)一步采取優(yōu)化措施。前幾年，因1號(hào)爐連續(xù)運(yùn)行，未更換三次風(fēng)管噴口，致使三次風(fēng)管噴口的炭化變形嚴(yán)重，造成三次風(fēng)吹損周圍水冷壁引起爆管，機(jī)組被迫停運(yùn)搶修。

2.3 冷卻風(fēng)門的故障頻繁

三次風(fēng)管冷卻風(fēng)的主要作用是當(dāng)制粉系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，冷卻風(fēng)門自動(dòng)打開，從二次風(fēng)箱來的冷卻風(fēng)冷卻三次風(fēng)管噴口，防止噴口燒壞，但該機(jī)組三次風(fēng)管的冷卻風(fēng)門頻繁出現(xiàn)電動(dòng)裝置故障或閥門卡澀，三次風(fēng)冷卻風(fēng)門故障平均每年約21次，故障率較高。

3 原因分析及其改造方案

3.1 主、再熱蒸汽溫度偏差大原因

統(tǒng)計(jì)了啟動(dòng)或停運(yùn)制粉系統(tǒng)期間爐膛出口兩側(cè)的煙氣溫度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，溫度變化沒有明顯的規(guī)律，但每次出現(xiàn)溫度偏差超標(biāo)后，經(jīng)運(yùn)行人員調(diào)整配風(fēng)后，爐膛出口兩側(cè)煙氣溫差會(huì)逐漸縮小，再恢復(fù)至正常范圍。在兩側(cè)或單側(cè)制粉系統(tǒng)運(yùn)行以及兩側(cè)制粉系統(tǒng)同時(shí)停運(yùn)的工況下，爐膛出口兩側(cè)煙氣溫度偏差30～60℃，在正常范圍。當(dāng)制粉系統(tǒng)啟動(dòng)或停運(yùn)操作結(jié)束，達(dá)到某個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行工況后，爐膛兩側(cè)出口煙氣溫差在正常范圍。

通過統(tǒng)計(jì)分析，啟停制粉系統(tǒng)時(shí)的三次風(fēng)擾動(dòng)是爐膛出口溫度偏差的主要原因，從而造成了蒸汽溫度出現(xiàn)偏差。

為了確保機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，必須根據(jù)粉倉粉位啟停制粉系統(tǒng)。如何設(shè)法降低三次風(fēng)對爐膛的影響，只能從制粉系統(tǒng)中查找原因。從圖1可知，鍋爐配置2套制粉系統(tǒng)，A排粉機(jī)出口有4根三次風(fēng)管，分別從爐膛A、C角上層燃燒器頂部進(jìn)入爐膛，分上、下兩層布置；B排粉機(jī)出口也有4根三次風(fēng)管，分別從爐膛B、D角上層燃燒器頂部進(jìn)入爐膛，分上、下兩層布置；這樣對角布置的三次風(fēng)管，在啟停某側(cè)制粉系統(tǒng)時(shí)，三次風(fēng)形成的切圓被破壞，對爐膛燃燒切圓影響較大。

為了減少三次風(fēng)對爐膛燃燒工況的影響，需對排粉機(jī)出口的三次風(fēng)管重新優(yōu)化布置，即將A排粉機(jī)出口4根三次風(fēng)管，分別從爐膛A、B、C、D角上層燃燒器頂部進(jìn)入爐膛，統(tǒng)一布置在下層；B排粉機(jī)出口4根三次風(fēng)管，也分別從爐膛A、B、C、D角上層燃燒器頂部進(jìn)入爐膛，統(tǒng)一布置在上層，如圖2所示。這樣布置的三次風(fēng)管，無論啟停任一側(cè)制粉系統(tǒng)，爐膛四個(gè)角的三次風(fēng)將同步變化，三次風(fēng)形成的切圓仍保持完好，對爐膛燃燒工況的影響會(huì)減弱，該改造方案已在機(jī)組的A級檢修中實(shí)施完成。

圖2 改造后三次風(fēng)系統(tǒng)簡圖

3.2 三次風(fēng)管噴口高溫碳化原因

三次風(fēng)管噴口高溫碳化原因。（1）爐膛溫度過高；（2）三次風(fēng)管的冷卻風(fēng)量不足；（3）材料選擇錯(cuò)誤。通過對爐膛溫度進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)爐膛溫度在正常范圍。查詢了原制造廠的噴口材料，該噴口材料已選用目前高等級的材料，材料的選用也正確。因此，造成三次風(fēng)噴口碳化的主要原因是冷卻風(fēng)冷卻效果無法滿足要求。

由于鍋爐燃燒所需的二次風(fēng)量需要根據(jù)鍋爐負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，且設(shè)計(jì)中留有一定的調(diào)整余量，每個(gè)角的二次風(fēng)箱的風(fēng)壓都通過二次風(fēng)總門進(jìn)行調(diào)整，正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過節(jié)流后的二次風(fēng)箱的風(fēng)壓為500～1 000Pa，原設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)是從二次風(fēng)箱引出，因此造成冷卻風(fēng)量不足。為了增加三次風(fēng)噴口的冷卻風(fēng)量，改變了冷卻風(fēng)管的布置，將冷卻風(fēng)管加長5～6 m，改接至二次風(fēng)母管（即二次風(fēng)箱總門前），如圖2所示，并將冷卻風(fēng)管直徑由125mm改為150mm。鍋爐運(yùn)行時(shí)，二次風(fēng)母管的風(fēng)壓為2 200～2 400Pa，這樣就提高了三次風(fēng)噴口的冷卻風(fēng)量，該項(xiàng)改造方案在該機(jī)組的B級檢修中實(shí)施完成。

3.3 冷卻風(fēng)門故障原因

原設(shè)計(jì)的冷卻風(fēng)直接從二次風(fēng)箱頂部引出，由于受空間大小的限制，風(fēng)門及其電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能安裝在二次風(fēng)箱頂部，而二次風(fēng)箱頂部周圍環(huán)境的溫度高，工作環(huán)境相對惡劣，因此造成風(fēng)門故障率高。將冷卻風(fēng)管改接至二次風(fēng)母管時(shí)，同步將風(fēng)門及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)抬高2.5m重新安裝布置，避開了高溫下工作環(huán)境。

4 改造效果

通過對制粉系統(tǒng)三次風(fēng)管、冷卻風(fēng)管的重新布置和優(yōu)化，雖未能徹底消除啟停制粉系統(tǒng)對爐膛燃燒工況的影響，但降低了啟停制粉系統(tǒng)過程中爐膛出口兩側(cè)煙氣溫度的波動(dòng)幅度。改造后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：由于啟停制粉系統(tǒng)造成的主、再熱蒸汽超溫和低溫，平均每年只有20次；延長了三次風(fēng)噴口的使用壽命，由改造前的每年更換，現(xiàn)可運(yùn)行至2.5～3年后更換；三次風(fēng)門的故障率，由改造前的年均21次降低至5次，通過改造和優(yōu)化，提高了該機(jī)組運(yùn)行安全性，延長了設(shè)備使用壽命，降低了維護(hù)成本，實(shí)施改造后的效果很明顯。