某600 MW發電廠鍋爐制粉系統出力不足原因分析

2017-07-07 14:08:43熊峰

綜合智慧能源 2017年6期

熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東湛江 524000)

熊峰

(湛江中粵能源有限公司，廣東湛江 524000)

通過試驗對某600 MW發電廠#1鍋爐存在的制粉系統出力不足問題進行了分析，找到了問題所在，并給出了合理的改進建議。經理論計算表明，改進后#1鍋爐存在的制粉系統出力不足問題得到了明顯改善。

磨煤機出力；混合風壓；制粉系統；阻力

0 引言

磨煤機有鋼球磨、中速磨、風扇磨以及小容量高速錘擊磨等[1]。國內大型鍋爐在燃用無煙煤、貧煤、低質煤時,多采用鋼球中間儲倉式制粉系統；部分煙煤和引進機組多采用直吹式制粉系統;燃用褐煤時,采用風扇磨煤機直吹式制粉系統居多。磨煤機隨著運行時間增加，必然出現內部構件磨損、堵塞等諸多問題。而這些問題勢必影響磨煤機的正常運行，導致其出力不足，甚至影響正常生產[2]。導致磨煤機出力不足的原因很多[3-4]。研究磨煤機出力的影響因素，對提高鍋爐機組整體的穩定性和經濟性有重要作用[5-7]。劉玉海等通過對比不同廠家的鋼球來考察對磨煤機的影響[8-10]。

某600 MW發電廠#1鍋爐目前的制粉系統出力不足問題十分嚴重，已經影響到鍋爐的正常運行，對鍋爐負荷的提升等造成了極大困擾。為了解決此問題，本文通過一系列相關試驗、計算及理論分析解決鍋爐面臨的磨煤機出力不足的問題。

1 設備簡介

鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式，鍋爐為亞臨界、一次中間再熱、自然循環、前后墻對沖燃燒方式、單爐膛、平衡通風、固態排渣、尾部雙煙道、全鋼構架的型燃煤汽包爐。設計煤種及鍋爐參數見表1和表2。

#1鍋爐制粉系統為中速磨正壓直吹式系統，磨煤機型號為ZGM113G，共6臺，其中1臺備用。該型號磨煤機設計煤種出力為58.6 t/h，磨盤轉速為24.3 r/min，磨盤工作直徑為2 250 mm，通風阻力(包括分離器)為6.34 kPa，設計煤粉細度R90=16%。

表1 設計煤種

磨煤機在磨制試驗煤種情況下，時常出現的問題主要有：磨煤機出力不足，日常運行中基本維持在37.0～50.0 t/h；增加磨煤機出力會出現磨煤機電流增大、磨煤機出口風管風速降低、磨煤機入口風量減少等問題，極易發生堵磨現象；個別管路時常出現煤粉沉積，乃至堵塞煤粉管道。

表2 鍋爐參數

2 磨煤機出力不足原因分析

為了解決磨煤機出力不足的問題，本文分別從煤質情況、設備情況、混合風壓等方面進行分析。

2.1煤質分析

燃燒調整試驗期間，煤質分析結果與設計煤質對比情況見表3。

表3 設計煤質與試驗期間煤質分析結果

由表3可知，試驗煤質元素分析和工業分析結果與設計煤質較為接近；設計煤質哈氏可磨指數為55，而原煤樣品1哈氏可磨指數為55、原煤樣品2哈氏可磨指數為57，在可磨性分級方面均屬“難磨(哈氏可磨指數為40～60)”；原煤樣品1沖刷磨損指數為1.7，原煤樣品2沖刷磨損指數為1.8；根據沖刷磨損指數與煤的磨損性對照表，上述2 d原煤樣品磨損性均為“不強(1.0～2.0)”。也就是說，試驗煤質與設計煤質分析結果整體較為接近，不會對磨煤機出力能力產生大的影響。

2.2磨煤機設備和構件分析

磨煤機內部構件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對磨煤機出力能力及煤粉細度影響較大。制粉系統試驗期間，個別磨煤機會顯示某1個“磨輥降到位”，而其他2個磨輥顯示正常，可能3個磨輥安裝不在同一水平面上，導致研磨出力不足，限制了磨煤機出力，引起煤粉細度偏粗；試驗期間，發現C磨煤機和E磨煤機分離器擋板特性較差，煤粉細度和磨煤單耗(制粉系統耗電/耗煤量)隨著分離器擋板開度調整未呈現出規律性的變化。

2.3混合風壓分析

鍋爐入口混合風壓力不夠是造成鍋爐出力不足的一個原因，日常運行顯示出鍋爐的混合風壓力可能偏低很多，故抽檢3根風管來驗證鍋爐的混合風壓力問題。由于鍋爐實際混合風壓和理論值相差太大，抽檢得出來的數據已經能夠反映出鍋爐混合風壓力方面存在的問題。故隨機抽取C磨煤機#2管(C2)、E磨煤機#3管(E3)、A磨煤機#5管(A5)，并根據一次風速和一次風管路設計參數，進行阻力核算，其范圍從磨煤機分離器出口至燃燒器噴口之間，包括可調縮孔，結果見表4。

表4 一次風管路阻力核算結果 Pa

一次風管A5，E3，C2的管路阻力分別為2 273.66，2 414.36，2 496.61 Pa，磨煤機通風阻力(包括分離器)設計值為6 340.00 Pa，若要達到銘牌出力，磨煤機入口混合風壓應分別達到8 613.66，8 754.36，8 836.61 Pa。

在600 MW機組負荷下，假設投運A/B/C/D/E磨煤機，對由一次風機出口至磨煤機入口之間管路進行阻力核算，一次風機出口冷風靜壓取10.20 kPa，冷風溫度取25.0 ℃，熱風溫度取330.0 ℃，混合風溫度取230.0 ℃，計算實際設備和管路條件下磨煤機入口的實際混合風壓力，計算結果見表5。

表5 混合風壓力核算結果與比較 Pa

表6 熱風及混合風管改造前后阻力和混合風壓力對比 Pa

圖1 改造前后冷、熱風管道布置對比

從表5可知，A/B/C/D/E磨煤機核算得到的混合風壓力分別為7 866.53，7 759.27，7 574.58，7 907.01，7 912.65 Pa，均低于平均混合風壓力8 734.88 Pa。混合風壓力偏低的主要原因有：風機選型不合適，造成一次風機出口壓力偏低；鍋爐空氣預熱器(以下簡稱空預器)存在堵塞問題，導致空預器阻力整體偏大；個別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機入口冷、熱風混合后區段。

3 改進方案

3.1磨煤機熱風及混合風管道改造

根據前述計算結果，將熱風總管分流至各臺磨煤機的熱風及混合風管道規格由?1.1 m×1.1 m 改造為?1.3 m×1.3 m，改造前后熱風總管分流三通至磨煤機入口之間管路阻力及混合風壓力變化情況見表6。由表6可知，熱風及混合風管道改造后，各磨煤機入口風道阻力損失均有所降低，混合風壓力明顯提高。

3.2改造冷風入流位置

本次改造將冷風入流位置由熱風管道側面改為正面，同時將冷風管道下移1 m，具體改造前后示意圖如圖1所示。

如前所述，冷風流入熱風后伴隨著強烈的湍流和換熱，其勢必對熱風流動及混合風流通面積產生影響，而這是難以通過阻力計算得出的，因此通過數值模擬監測冷風入流位置改造前后混合風道內流場情況。

圖2和圖3分別為改造前風道縱剖面上速度場和溫度場分布情況。該布置方式下，冷、熱風混合均勻性較差，冷風在出流區域形成低速度渦區，縮小了混合風通流面積。

圖4、圖5為改造后風道縱剖面上流速場和溫度場分布情況。比較可知，冷風入流位置改造后，混合風出流速度分布均勻，無明顯氣流停滯區域，冷、熱風混合均勻。

圖2 改造前風道內速度場分布

圖3 改造前風道內溫度場分布

圖4 改造后風道內速度場分布

圖5 改造后風道內溫度場分布

4 結束語

綜合分析認為，導致制粉系統出力不足的原因主要有2點。

(1)磨煤機設備及構件方面，磨煤機內部構件磨輥磨損和分離器擋板安裝情況對磨煤機帶出力能力及煤粉細度影響較大。在停磨期間對各臺磨煤機磨輥進行堆焊等處理后，磨煤機出力由43 t/h提高至52 t/h。

(2)混合風壓力偏低的主要原因有：一次風機出口壓力偏低，鍋爐一次風機出口風壓低于其他電廠同類型鍋爐約2 000 Pa；鍋爐空預器存在堵塞問題，導致空預器阻力整體偏大，根據鍋爐說明書，空預器壓力設計值為550 Pa，而實際運行中該阻力約為1 000 Pa；個別管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤機入口冷、熱風混合后區段，而由強烈湍流和換熱引起的阻力損失及對通流面積的影響是難以通過阻力核算得到的。

基于以上的分析以及一次風系統阻力核算和數值模擬結果，得到以下結論：通過設備改造提高一次風機出口風壓；通過裝設在線空預器沖洗系統，緩解堵塞問題，降低一次風流程設備阻力；通過將熱風總管分流至各臺磨煤機的熱風及混合風管道規格由?1.1 m×1.1 m改造成為?1.3 m×1.3 m，并將冷風入流位置由熱風管道側面改為正面，同時將冷風管道下移1m等，可以解決制粉系統出力不足的問題。

[1]辛勝偉,劉漢周,盧嘯風.大型煤粉鍋爐磨煤機技術發展及選型分析[J].電站系統工程,2008,24(2):7-11.

[2]朱麗華,白國良,彭奕亮,等.火力發電廠中速磨煤機振動測試與減振研究[J].建筑結構學報,2013,34(5):43-51.

[3]崔鵬,賀普安,于洪杰.MPS-255磨煤機出力不足原因分析及措施探討[J].科技創新導報, 2012(36):84.

[4]孫思河,姚玉傳,王奉平,等.火電廠磨煤機出力不足原因淺析[J].山東電力技術,2002(1):80.

[5]何濤,趙杰.磨煤機改裝永磁同步電動機節能效果分析[J].熱力發電,2017,46(3):104-108.

[6]趙虹,余海銘,楊建國,等.中速磨煤機內風煤動態換熱特性[J].中國電機工程學報,2014,34(11):1735-1740.

[7]張昀,李衛東,許傳凱,等.褐煤鍋爐磨煤機選型和煤粉水分選取的探討[J].中國電力,2011,44(8):36-39.

[8]劉玉海.鋼球質量對磨煤機出力和經濟效益的影響[J].安徽電力科技信息,2002(4):11-13.

[9]李可崴,任艷慧,馮云山.磨煤機加載桿機械密封裝置的改造[J].科技信息,2012(7):273,270.

[10]孫偉,周占發.蒲城發電有限責任公司進口MPS190型磨煤機出力的校核[J].西北電力技術,2005,33(2):46-47,51.

(本文責編：劉炳鋒)

2017-03-10；