HP1043型中速磨研磨褐煤試驗研究

郝建剛，金　李，車　方

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

HP1043型中速磨研磨褐煤試驗研究

郝建剛，金李，車方

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

本文分析HP1043型中速磨煤機在研磨褐煤可能存在的問題，對磨煤機出力、風煤比以及磨煤機出口溫度等參數進行了試驗，證明了中速磨研磨褐煤的可行性，并對運行措施提出了建議。

HP1043型中速磨；褐煤；適應性；風煤比

0　引言

褐煤是一種煤化程度低的礦產煤，具有“兩高三低”的特點，即高水分、高揮發分、低灰分、低灰熔點、低熱值。磨煤機是燃煤發電機組重要設備之一，對機組安全穩定經濟運行至關重要。自上個世紀70年代末，褐煤作為電力用煤陸續開始使用，而電廠主要采用中速磨，例如元寶山、龍口以及朝陽等，該種磨煤機在研磨褐煤時頻繁出現機組帶負荷能力不足和磨出口風溫低等問題。后來國內開始引進前西德EVT公司生產的“S”型風扇磨，用于研磨收到基水分Mar≤40%的中老年褐煤，引進“N”型風扇磨（不帶分離器）用于研磨收到基水分Mar>40%的年輕褐煤[1]。截止到2015年，國內燃用褐煤的電廠共計運行風扇磨500余臺[2]。

中速磨煤機具有結構緊湊，金屬耗量少、占地面積小、初投資少；運行時耗電量?。s為鋼球磨煤機的50%-75%），特別是低負荷時單位磨煤電耗增加少，噪聲小；配用回轉式粗粉分離器時，煤粉均勻性很好[3]。因此，電廠在進行設備選型時一般采用中速磨較多，因此，中速磨研磨褐煤的適應性研究對機組安全、穩定、經濟運行有著一定的借鑒意義。

1　設備概況

某電廠鍋爐采用超超臨界參數變壓運行Π型直流爐，設計型號為SG-2024/26.15-M621，設計煤種：淮南煤，校核煤種：淮北煤。采用中速磨煤機直吹式制粉系統，每爐配6臺HP1043型磨煤機（5臺運行，1臺備用），煤粉細度按200目篩通過量為75%。

表1　HP1043磨煤機技術規范

2　磨煤機單耗對比分析

機組采用的HP1043磨煤機設計最大出力為67t/h，對應的設計磨煤機單耗為9.47kWh/t，該機組滿負荷運行期間，入爐煤量在280-310t/h范圍內，即各臺磨煤機常規出力應在50t/h左右，因此磨煤機單耗試驗均在50t/h出力下測量。共計測試4個工況，試驗結果見表2。

磨煤機單耗大小與煤的煤化程度有較大關系，在正常情況下，總體趨勢是以煙煤HGI值較高，褐煤和無煙煤的較低（HGI值越高，煤成粉越容易），相對于褐煤來說，其Vdaf值越高則HGI值越低，對于無煙煤來說含碳量越高，則HGI值越低[3]。表2試驗結果也驗證了這個結論，研磨褐煤時磨煤機單耗均值為11.01kWh/t，研磨煙煤時磨煤機單耗均值為9.26kWh/t。

表2　磨煤機單耗試驗結果

3　磨煤機最大出力試驗

3.1褐煤最大出力試驗

褐煤最大出力試驗，試驗結果見表4。

磨煤機出力受限條件主要有3個，即研磨出力、干燥出力和預防煤粉管道中水蒸氣冷卻導致粉管積粉，對應的控制參數為磨煤機電流、磨進出口溫度。磨煤機電流超過70A時，磨煤機存在堵磨的風險，即磨的研磨出力達到最大。結合國內外文獻及機組實際運行情況來看，磨出口溫度安全控制值應在55℃較為合適，進口風溫安全控制值應在280℃[4]。

表3　試驗期間煤質數據

表4　褐煤最大出力試驗

根據表4可知，褐煤最大出力試驗中，磨煤機電流為68.1A，進出口風壓差接近8kPa；試驗中磨出口溫度為57.09℃，進口風溫為257.18℃，，磨煤機干燥出力還有一定余量，但是考慮到此時磨的研磨出力基本上達到最大出力。因此，磨煤機研磨褐煤的最大出力為61.56t/h，從機組日常運行滿負荷所需燃料量來看是能夠滿足需求的。

3.2煙煤最大出力試驗

煙煤最大出力試驗，試驗結果見表5。

表5　煙煤最大出力試驗

根據表5可知，煙煤最大出力試驗中，磨煤機電力為69.3A，進出口風壓差接近3.4kPa，而根據運行經驗，磨煤機電流到達70A時，磨煤機存在堵磨風險，即此時磨的研磨出力達到最大。試驗中磨出口溫度為78.6℃，進口風溫235.93℃，距離進口風溫安全控制值280℃有一定距離，因此，磨煤機干燥出力還有一定空間，但是考慮到此時磨的研磨出力基本上達到最大出力，因此，磨煤機研磨煙煤的最大出力為64.98t/h，接近67t/h的設計值，能夠滿足機組日常運行[5]。

4　磨煤機風煤比特性分析

4.1煙煤風煤比調整試驗

磨煤機出力設定為50t/h，改變磨煤機進口一次風量來改變風煤比，試驗結果見表6。

根據表6試驗結果，各工況磨煤機單耗分別為8.87kWh/t、9.01kWh/t和9.41kWh/t，磨本體阻力分別為2.60kPa、2.84kPa和3.19kPa之間，磨煤機單耗隨著風量，磨煤機本體阻力隨磨煤機單耗增加而上升；同時對煤粉進行了取樣分析，發現其細度R90隨風量增加從11.97%增加到17.04%，均勻性指數均大于1，在可控范圍內。

表6　煙煤風煤比調整試驗結果

風煤比2.0后，又繼續進行了風煤比1.8的試驗，在試驗過程中，#2粉管風速從26m/s突然下降到18m/s，#3粉管風速突然下降到約20m/s，考慮到機組運行安全性，因此常規煤種的風煤比試驗最低不能低于2.0。

4.2褐煤風煤比調整試驗

褐煤風煤比調整試驗中磨煤機出力和調整手段與與煙煤風煤比試驗一直，結果見表7。

表7　磨煤機磨制褐煤風煤比調整試驗

根據表7中的試驗結果，隨著風煤比的增加，煤粉細度增大，磨煤機單耗反而增加。一次風量增大后，煤粉的攜帶能力提高，磨煤機研磨出力沒有增加，煤粉細度R90從29.9%增加到38.34%，煤粉均勻性指數變小，同時使磨煤機內煤層厚度減薄，導致磨煤機電流略有下降，工況1到工況2的電流變化正是反應了這個過程。但是風量過大，反而導致磨本體內部大量煤顆粒煤揚起，抑制了磨煤機磨輥的研磨，導致磨煤機出力下降，風煤比從2.5調整到2.7工況時，出力從50.59t/h反而下降到44.41t/h，導致磨出力下降[6]。

磨煤機研磨褐煤，為了保證機組干燥出力和避免粉管積粉，一般均選擇高的一次風速，但是由于制粉系統的管徑已經固定，所以當一次風量過大時，為了保證風量的正常排出，一次風速就會比設計值提高很多，首先會造成制粉管線設備的磨損加??；其次磨煤機的風速提高，攜帶粗粉的能力增強，造成煤粉細度變粗；另外，一次風速過高也容易造成燃燒器煤粉火炬的脫火引起鍋爐滅火事故發生，因此，一次風速建議控制在30m/s，最低不低于27m/s。

5　磨制褐煤磨出口風溫的影響

對磨煤機出口風溫試驗。試驗時給煤量為54t/h，兩個工況分別對應的磨出口風溫為58℃與60℃，結果見表8。

表8　磨煤機出口風溫試驗結果

根據表8試驗結果，出口風溫從54℃上升到60℃過程中磨煤機單耗從11.41kWh/t變化到11.69kWh/t，出口風溫對煤粉中水分含量影響較大，出口風溫從54℃上升到60℃過程中煤粉含水率從20.84%減小到17.4%[7]。

6　結語

（1）試驗證明，采用中速磨研磨褐煤是可行的，能夠滿足機組日常運行需求，用于褐煤的中速磨煤機在運行時，主要觀察磨煤機的干燥出力，同時兼顧褐煤煤粉的防爆特性。

（2）該電廠660MW機組制粉系統在基建時磨煤機選型偏大，而國內同類型機組則采用1003磨（例如蕪湖、鐵嶺和北侖電廠），更有甚者磨煤機為HP983磨（國電銅陵等）。因此，該型號磨煤機在研磨褐煤時，干燥出力和研磨出力遠大于國內同類型機組，磨煤機出力較好，所以機組在摻燒相同磨臺數情況下，制粉系統出力和機組帶負荷能力均有較大優勢。

（3）通過前期完成的制粉系統摸底和優化調整試驗，煙煤的磨煤機單耗總體接近設計值9.47kWh/t，褐煤的磨煤機單耗為均值為11.01kWh/t。

（4）褐煤最大出力為61.56t/h，遠超過55t/h，而煙煤在顆粒較細，煤質水分相對較小的情況下，最大出力能夠達到64.98t/h。

（5）通過比對國內相關機構研究成果，煤粉在煤粉細度R90大于35%以后，爐膛出口飛灰可燃物增加較快，同時煤粉較粗后，爐內結渣趨勢增加，最高渣型等級(粘熔)更是偏向爐膛出口。所以，從燃燒經濟性和生產安全性方面考慮，煤粉細度R90以在35%左右為宜。

（6）建議在磨煤機啟動初期應將風煤比控制在3以上，加強排渣，正常運行時煙煤的風煤比應控制在2.0以上，褐煤的風煤比建議控制在2.3以上，并且要留意磨煤機出口壓力、出口溫度、電流、風管一次風速等參數。

（7）制粉系統一次風速建議控制在30m/s，最低不低于27m/s。

[1]李戰國.MPS-HP-Ⅱ型磨煤機磨制褐煤試驗[J].熱力發電，2007，（9）：96.

[2]李戰國，袁鴻飛，等.MPS-HP-Ⅱ型磨煤機磨制高水分褐煤出力計算及應用研究[J].東北電力技術，2014，（10）：41-43.

[3]周強泰.鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，2009.

[4]牛建鋼.基于褐煤摻燒的磨煤機防爆研究[D].保定：華北電力大學，2011.

[5]趙鳳英，任杰，等.褐煤鍋爐中速磨煤機制粉系統出力的試驗研究[J].內蒙古電力技術，2008，26（4）：13-15.

[6]李文華.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，（10）：27-30.

[7]曹紅旺，付安正.HP型中速磨煤機磨制高水分褐煤分析[A].全國火電大機組（600MW級）競賽第11屆年會論文集[C].北京：全國發電機組技術協作會，2009：365-370.

Experimental Research on the Characteristics of HP1043 Speed Mill for Rounding Lignite

HAO Jian-gang，JIN Li，CHE Fang
（Huadian Elictric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Thispaper analyzes thepotentialproblem HP1043 type pulverizers for thegrinding lignite,and experiment on theCapacity ofmedium speedmill,airand coal ratio,themilloutlettemperature,and theexperimentsprove the feasibility medium speedmill forgrinding lignite，Thispaperhassomesuggestionsaboutselection ofmain runningparameters.

HP1043 medium speed mill；lignite；suitability；air and coal ratio

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.011

TK223.25

B

2095-3429（2016）05-0044-04

郝建剛（1983-），男，江蘇南京人，碩士研究生，工程師，主要從事火電廠煤電機組性能優化及燃燒調整工作。

2016-07-01

2016-08-25