MPS180型磨煤機運行參數異常分析及處理措施

陳文，吳立新，華亮

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.湖南華電長沙發電有限公司，湖南長沙410203)

MPS180型磨煤機運行參數異常分析及處理措施

陳文1，吳立新2，華亮2

(1.國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007；2.湖南華電長沙發電有限公司，湖南長沙410203)

某電廠采用MPS180－HP－Ⅱ型中速磨煤機，針對磨煤機運行期間存在的石子煤排放異常、分離器出口溫度高、冷風調節門開度大、煤粉細度偏粗等異常問題進行了分析，指出磨煤機入口風量偏大、一次風速偏高是主要原因，降低一次風量后又導致石子煤排放量大。在此基礎上提出了對磨煤機動噴嘴環的改造方案，對風速測量裝置組態進行了修改并重新對其進行標定，經改造和制粉系統優化調整后，提高了制粉系統運行的安全性和經濟性。

MPS180；磨煤機；噴嘴環；石子煤；處理措施

某HG－1135/25.4－YM1型超臨界對沖直流鍋爐，制粉系統為中速磨正壓直吹系統，配置5臺MPS180HP－II型中速磨煤機，燃燒設計煤種時，BMCR工況下4臺運行，1臺備用。燃燒方式為前后墻對沖旋流燃燒，每臺磨煤機供布置于前墻或后墻同一層的燃燒器，前墻布置3層后墻2層，每層布置4只。在機組投入商業化運行過程中，制粉系統存在石子煤排放異常、分離器出口溫度高、冷風調節門開度大、煤粉細度偏粗等異常，而制粉系統的安全、穩定直接影響到鍋爐運行的安全性和經濟性〔1〕。當入爐煤質偏離設計值時，又會給帶來一系列問題。

1 制粉系統概況

制粉系統采用中速磨煤機冷一次風正壓直吹式制粉系統，磨煤機為長春發電設備總廠MPS180—HP－-Ⅱ型中速磨煤機，分離器型式為動態分離器，設計煤粉細度R90＝22%。每臺磨煤機配置1臺電子稱重式給煤機，每臺磨煤機對應供給前墻 (或后墻)一層4只燃燒器。磨煤機采用液壓變加載方式，噴嘴環結構為旋轉噴嘴環，密封風采取集中供風方式，主要設計參數見表1。原煤的干燥和碾磨是同時進行，一次風從磨盤周圍的噴嘴環噴出，它起到干燥和把磨盤上的碾碎物料吹到中架體上部分離器里的作用，在分離器里完成粗細粉的分離。符合要求的煤粉被吹走，不符合要求的煤粉將落回到磨盤重新進行碾磨。外來雜質和大塊物料因重量較大，不能被一次風吹走，將通過噴嘴環的噴嘴落入中架體底部一次風室中，然后由刮板機構將其刮到排渣箱中排出。

表1 磨煤機主要設計參數

2 制粉系統異常現象及分析

2.1 石子煤排放異常

磨煤機在運行過程中，尤其在磨煤機啟停階段、隨著負荷增減煤量階段、入磨風量波動時，石子煤排放量偏大。從廢料堆看，排出的石子煤多為顆粒狀煤粒和煤塊，石子被煤粒掩沒。當磨煤機運行風量波動時，從現場石子煤斗窺視孔檢查發現，細小的煤粒不斷掉入底部石子煤箱。

2.2 磨煤機分離器出口溫度偏高

機組運行期間磨煤機分離器出口溫度偏高，一般都在85℃左右，此時磨煤機調溫冷風門開度在30%～50%。而實際入爐煤為煙煤，揮發分Vdaf在38%～42%，根據DL/T 5203—2005《火力發電廠煤和制粉系統防爆設計技術規程》、DL/T 5145－2012《火力發電廠制粉系統設計計算技術規定》等規程〔2－3〕，分離器出口最高溫度應在80℃以下，當揮發分Vdaf≥40%，溫度一般應控制在60～70℃。若想將分離器溫度控制低，則冷風調節門開度會更大，機組運行經濟性差。

2.3 煤粉細度值R90偏大

對磨煤機出口煤粉進行取樣分析，化驗其煤粉細度，發現煤粉細度偏大，部分數據見表2。

表2 煤粉細度 (R90)化驗結果 %

2.4 一次風管風速高，一次風量大

制粉系統的選型設計是根據煤質參數如原煤水分、灰分、可磨性系數、煤粉細度等綜合考慮，隨著入爐煤質偏離設計值，其運行參數可能不匹配。從爐膛看火孔處檢查，發現燃燒器根部有 “黑龍”現象，火焰不明亮。從DCS上參數看，一次風管風速大多在30 m/s以上 (見圖1)。風煤比偏大，也導致粗粉分離器出口溫度偏高。若降低一次風量，則石子煤排放量又會偏大。

圖1 制粉系統部分DCS參數

2.5 原因分析

2.5.1 石子煤排放量異常分析

石子煤排放量與入磨煤質、制粉系統設備健康狀況、磨入口一次風量及噴嘴環處風速、磨煤機運行參數等密切相關。

1)現場檢查輸煤系統運行正常，除大塊、碎煤機等設備運行正常，但查閱機組長期的煤質分析報表可見，前期入爐煤中也曾大量燃用了褐煤。從近期10天入爐煤統計化驗數據分析，入爐煤質相對穩定，統計期內煤質化驗結果見表3。因入爐煤質差、煤質波動大導致的石子煤排放量大的原因基本可排除。

表3 入爐煤統計化驗數據

2)利用磨煤機停運機會進入內部進行了檢查，未發現磨煤機內部磨損嚴重情況，噴嘴環、磨輥、磨盤、液壓加載裝置等狀態正常。

3)核查和分析一次風量，發現磨煤機入口一次風量測點不準確，分離器出口一次風管風速測點顯示偏低，實測值比DCS顯示值高。從檢查和分析結果看，風量波動是造成石子煤排放異常的主要原因。為控制石子煤量，運行人員在操作上加大了一次風量。

2.5.2 磨煤機分離器出口溫度偏高分析

磨煤機分離器出口溫度與入磨干燥劑量、原煤量、煤質參數等有關，在磨煤機設備選型時廠家對磨制每公斤原煤所需的干燥劑量進行了校核計算，干燥劑量的大小需同時滿足干燥、通風和鍋爐燃燒的要求。分析認為，針對當前實際入爐煤質，分離器出口溫度偏高的主要原因是入磨一次風量大，風煤比偏高。

2.5.3 煤粉細度值R90偏大分析

影響煤粉細度的因素很多，當磨煤機型式和結構參數、分離器型式和參數確定后，煤粉細度主要與下列因素有關〔4－5〕:制粉系統運行參數，如系統通風量、風煤比等；入爐煤質特性，如可磨性系數、水分等；分離器轉速、加載力大小等。

現場分析認為，當前煤粉細度值R90偏大的最主要原因是系統通風量偏大。

2.5.4 一次風管風速高，一次風量大原因分析

為提高機組帶負荷能力、控制石子煤排放量等原因，機組運行過程中一次風量維持較高水平。現場對分離器出口一次風管風速進行測量和分析，發現風量變送器存在堵塞、冷態情況下風速風量不歸零、組態中一次風粉管風速的計算有偏差等問題。根據伯努利方程〔6〕，風速計算公式應為:

式中 Pd為整個截面的平均動壓值，Pa；ρ為測量截面的氣流密度，kg/m3；Kd為 動壓測定管系數；t為測量截面的介質溫度，℃；Pa為 測量時當地實際大氣壓，Pa；Pp為 測量截面靜壓，Pa；ρ0為標準狀態下的空氣密度。

重新對組態進行修訂，加入對溫度和壓力修正，并在一次風管對風速進行了實測，對測速裝置進行了標定。經現場分析，原DCS風速顯示值偏小，實際風速比顯示值高，這也是實際風量偏大的重要原因之一。

3 處理措施

3.1 磨煤機動噴嘴環改造

經分析研究認為，磨煤機入口風量偏大，導致一次風速過高，風煤比大，分離器出口溫度高，煤粉細度偏大，影響燃燒穩定性和經濟性，而風量降低后石子煤排放量又偏大。查閱磨煤機說明書和圖紙，磨煤機設計最大通風量78.48 t/h，保證出力下的通風量76.25 t/h，最小通風量58.87 t/h，動噴嘴上截面尺寸為205 mm×76 mm，噴嘴為45°×36組。根據試驗期間發現的問題和制粉系統設計計算，對磨煤機動噴嘴環進行改造 (圖2)，將噴嘴環進行調節封堵，減小噴嘴環截面積，在相同風量條件下提高噴嘴處的風壓。

圖2 磨煤機動噴嘴環改造示意圖

從改造后運行情況看，磨煤機風量、石子煤量均有較大改善，磨煤機出力未見明顯影響，尤其是石子煤排放效果顯著，主要體現在石子煤量減少，石子煤顆粒粗大，顏色白，石子煤中攜帶的煤粒明顯減少 (如圖3)。

圖3 改造前后石子煤排放情況

3.2 風速測量裝置組態修改和標定

根據伯努利方程，重新對風速測量裝置組態進行修改，加入溫度和壓力修正項。在磨煤機純通風條件下對分離器出口一次風管風速進行了實測，對測速裝置進行了標定，并將磨煤機入口一次風量控制在設計值范圍內。經分析，原DCS風速顯示值偏小，實際風速比顯示值高，標定系數均大于1，這也是實際風量偏大、分離器出口溫度偏高的重要原因之一。

3.3 制粉系統運行優化調整

1)磨煤機加載力調整。加載力根據給煤量、煤粉細度、電流等指標綜合進行調整，調整的原則為磨煤機出力不受影響，煤粉細度合格，磨振動無異常，石子煤排放正常。加載力調整后與磨煤機出力的關系如圖4所示。

圖4 加載力與磨煤機出力控制曲線

2)煤粉細度綜合調整和分析〔7〕。對磨煤機入口通風量、動態分離器轉速進行優化調整，根據入爐煤揮發分含量控制在設計值范圍內。

3.4 調整后效果

從改造和調試試驗后運行情況看，磨煤機帶負荷能力未見明顯變化，磨煤機最小出力較之前下降，且磨煤機出力調節方式靈活，就地石子煤排放正常。磨煤機入口風量有進一步下降的空間，分離器出口溫度下降，煤粉細度可控制在正常范圍內。

4 結束語

因電煤資源供應緊張，入爐煤質偏離設計值，可能會導致制粉系統異常。由于煤質變化、測點顯示不準確、運行參數控制不當等導致的制粉系統異常需要采取綜合分析的方法，理論計算和試驗相結合，必要時候采取設備改造，提高磨煤機對煤質的適應性。本文在制粉系統異常分析及處理的方法改造施工過程簡單易行，投資少，經濟效益和環境效益明顯，可以作為同類型機組的借鑒。

〔1〕吳建良.MPS212中速磨煤機直吹式制粉系統運行特性分析〔J〕. 華電技術， 2015， 37(3):61-63.

〔2〕中華人民共和國國家發展和改革委員會.火力發電廠煤和制粉系統防爆設計技術規程:DL/T 5203—2005〔S〕.中國電力出版社，2005.

〔3〕國家能源局.火力發電廠制粉系統設計計算技術規定:DL/T 5145—2012〔S〕.中國電力出版社，2012.

〔4〕李永華，楊臥龍，常建剛，等.電站鍋爐經濟煤粉細度的選擇與優化分析 〔J〕.鍋爐技術，2011，42(4):34-37.

〔5〕蔡杰進，馬曉茜.電站燃煤機組煤粉細度優化分析 〔J〕.鍋爐技術，2006，37(5):39-43.

〔6〕陳文義.流體力學 〔M〕.天津:天津大學出版社，2004.

〔7〕陳文.國電樂東發電有限公司1號鍋爐燃燒優化調整試驗報告〔R〕.2016.

Analysis and Treatments on Abnormal Operating Parameters of MPS180 Pulverizer

CHEN Wen1， WU Lixin2， HUA Liang2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute， Changsha 410007， China；2.Hunan Huadian Changsha Power Generation Company， Changsha 410203， China)

MPS180－HP－Ⅱ medium－speed wheel mill was used in one power plant.Analysis is aimed at the abnormalities of pebble coal discharge during the operation of the pulverizer， such as the outlet temperature of the separator higher， the larger opening degree of the cold wind gate， and the rougher fineness of the coal powder， etc.The main reason is that the inlet air volume of the pulverizer is large and the primary air speed is high.After reducing the amount of air once it lead to a large amount of pebble coal discharge.On this basis，the paper puts forward the transformation plan of the pulverized coal nozzle.The configuration of the primary air speed measuring device has been modified and calibrated.After the transformation and milling system optimization，operation security and economy is improved.

MPS180； pulverizer； nozzle ring； pebble coal； treatment measures

TK223.24

B

1008-0198(2017)05-0029-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.007

2017-03-20

陳文(1981)，男，碩士，高級工程師，從事電站鍋爐調試和優化運行研究。