碗式中速磨煤機運行特性試驗研究及應用

崔修強

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碗式中速磨煤機運行特性試驗研究及應用

崔修強

（華電國際電力股份有限公司技術服務分公司，山東省 濟南市 250014）

為提高制粉系統運行的安全性和經濟性，對300MW鍋爐碗式中速磨煤機制粉系統進行了優化調整試驗。試驗研究了碗式中速磨煤機出力特性、磨煤機分離器擋板特性，調整了磨煤機最佳通風量，獲得了磨煤機分離器折向擋板刻度與煤粉細度、磨煤電耗、磨碗差壓的關系曲線。試驗結果表明：隨分離器折向擋板刻度的增大，煤粉細度變小，磨碗差壓增大，磨煤機電流增加。根據磨煤機特性試驗，提出了磨煤機最佳通風量、磨煤機出力及分離器擋板開度控制范圍，并依據磨煤機運行情況提出設備缺陷檢修建議，優化試驗工況的磨煤機單耗下降8.5%，節能效果比較明顯。

磨煤機；出力特性；最佳通風量；分離器擋板調整

0 引言

磨煤機是將煤塊破碎并磨成煤粉的機械，是鍋爐制粉系統的關鍵設備。原煤由輸煤系統進入原煤斗，再落入給煤機，經給煤機調節給出的煤量后進入磨煤機，磨煤機將原煤研磨成細度合格的、能在爐內高效燃燒的煤粉，由一次風輸送到燃燒器。隨著火電機組向大容量發展，中速磨煤機因系統布置簡單、占地面積小、鋼材消耗少和操作簡便等優點，逐步成為大型電站鍋爐的主要制粉設備。為適應國家節能減排工作要求，各電廠對磨煤機進行了多種節能改造，如調整風環間隙，降低石子煤排放；改定加載為液壓加載，以期提高磨煤機出力等等[1-7]。

制粉系統對機組安全經濟運行都有較大的影響，制粉設備改造后，通過開展中速磨煤機制粉系統特性試驗，檢測磨煤機出口煤粉細度分布，獲得制粉系統性能與分離器折向擋板開度、磨煤機通風量、磨煤機出力等的關系。在試驗的基礎上，合理地配置制粉系統運行參數，使煤粉細度在適合鍋爐燃燒的前提下，降低制粉系統能耗，為鍋爐燃燒優化調整提供依據，對電廠節能降耗及安全經濟運行均具有重要的指導意義[8-12]。

1 設備概述

漯河公司330MW鍋爐為亞臨界壓力一次中間再熱控制循環汽包爐，每臺爐配上海重型機器廠生產的5臺HP863型中速碗式磨煤機。設計4臺磨煤機可帶相應機組最大連續蒸發量(maximum continue rate，MCR)負荷，1臺備用。燃燒器四角布置，切向燃燒。每臺磨煤機有4根煤粉管接至一層燃燒器噴嘴，共5層煤粉噴嘴。

機組投產以來，磨煤機在運行期間存在石子煤排放量大、石子煤下裙罩及內密封環磨損，磨煤機一次風量低造成磨煤機出力下降等問題。為此，漯河公司對1號爐、2號爐磨煤機進行了葉輪裝置改造、分離器底部襯板調整、葉輪可調罩調整、彈簧加載力調整、碾磨間隙調整、內密封間隙調整改造。改造后石子煤量明顯減少，制粉系統效率得到提高。

2 優化調整試驗結果分析

2.1 制粉系統摸底試驗

在基準工況下，保持各磨煤機穩定運行，測試磨煤機出力、制粉系統運行參數、磨煤機煤粉細度、磨煤機功率，對磨煤機運行狀況摸底，確定制粉系統優化調整的主要內容。摸底試驗在機組負荷250MW工況下進行，試驗中磨煤機出力、磨煤機單耗制、粉系統運行參數見表1。由摸底試驗數據看，A、B、D磨煤機出力為31~37 t/h，C、E磨煤機出力為22~25 t/h，磨煤機單耗為8.5~12.7(kW×h)/t。1號爐制粉系統存在磨煤機控制出力偏低、一次風量偏大、磨煤機制粉電耗偏高等問題，針對制粉系統存在的問題，組織了相應優化調整工作。

表1 制粉系統摸底試驗數據表

2.2 磨煤機出力特性試驗

在滿足鍋爐燃燒的情況下,適當增加的磨煤機出力，可以降低制粉單耗，因此有必要通過制粉系統特性試驗了解HP863磨煤機在安全的前提下的最大出力，以實現節能降耗的目的[13-15]。

磨煤機出力特性試驗過程中，調整磨煤機的出力，磨煤機通風量按照風煤比曲線自動控制，同時維持磨煤機出口溫度，磨煤差壓穩定。試驗測試煤粉細度、給煤量、磨煤機進口溫度及風壓、磨煤機出口溫度及風壓、磨煤機與一次風機電流與功率、石子煤量，從而獲得磨煤機出力特性。磨煤機最大出力工況應滿足磨煤機差壓與石子煤量要求，即石子煤量應小于額定出力的0.05%，或石子煤發熱量小于6.27MJ/kg。選擇B、C、E磨煤機進行了出力特性試驗

B磨煤機試驗過程中，B1、B2分離器折向擋板開度置于50%、55%位置，控制磨煤機風煤比在2.3左右，維持磨煤機出口溫度、磨煤差壓穩定，逐漸增加給煤量直至磨煤機最大出力，測試煤粉細度，給煤量、磨煤機進口溫度及壓力，磨煤機出口溫度及壓力、磨煤機與一次風機電流與功率、石子煤量，獲得磨煤機出力特性。

圖1 B磨煤機出力特性曲線

由B磨煤機出力特性試驗結果看(見圖1)，B磨煤機電耗隨磨煤機出力增加呈現下降的趨勢，磨煤機出力由摸底試驗的36.4t/h增加到41.5t/h，磨煤電耗由8.39(kW×h)/t下降到7.68(kW×h)/t，降幅達到8.5%。磨煤機出力繼續增加，磨煤機電耗略有增加，當磨煤機出力增加到43.5t/h，磨煤機單耗增加到7.8(kW×h)/t。在磨煤機最大出力為43.5t/h時，磨煤機石子煤量略有增加，但石子煤量小于額定出力的0.05%的試驗要求。隨著給煤量增加，磨碗煤層厚度增加，磨電流及磨碗差壓均出現了大幅度的增大，在磨煤機最大出力工況，磨煤機電流增加了4A。

C磨煤機出力正常出力在25t/h左右，試驗中發現其石子煤量正常，磨煤機出力增加到30t/h，則石子煤量增加，依據試驗情況，說明C磨煤機磨輥制粉能力偏低。對C磨煤機停機檢查，發現其中一個磨輥加載彈簧銷子損壞，磨輥碾磨能力降低，C磨煤機檢修后磨煤機出力提高到35t/h。

E磨煤機出力較低，同時石子煤量較其他磨煤機明顯偏大，E磨運行時，石子煤量每小時大約0.8t，建議對E磨煤機進行檢查檢修，消除設備缺陷，提高磨煤機出力，降低石子煤量。

2.3 磨煤機最佳通風量試驗

磨煤機通風量一是取決于所磨制煤種水分需要的干燥出力，二是氣流對煤粉的攜帶能力，2個方面均會影響磨煤機的運行性能。試驗過程中控制磨煤機出力不變，磨煤機出口風溫不變，通過調整風煤比，調整磨煤機通風量，分析磨煤機通風量對磨煤機出口煤粉細度、磨煤機本身的流動阻力、磨煤機出口流動阻力以及磨煤機電流的影響。試驗選定C、D磨煤機進行了3個工況的磨煤機通風量調節特性試驗。

C磨煤機通風量特性試驗期間，分離器擋板開度50%，磨煤機出力32t/h左右。C磨煤機通風量由95.3t/h逐步降低到81.3t/h、76.3t/h，對應風煤比由3.0降低到2.52、2.26，磨煤機通風電耗由15.95(kW×h)/t降低到了12.5(kW×h)/t，磨煤機通風電耗降低3.45(kW×h)/t，降幅達21.3%，C磨煤機最佳通風量試驗見表2。

表2 C磨煤機最佳通風量試驗

D磨煤機通風量特性試驗期間，分離器擋板開度50%，磨出力34t/h，D磨煤機風量由運行習慣工況的88.0t/h逐步降低到74.4t/h、69.6t/h，對應風煤比由3.0降低為2.56、2.15，磨煤機通風電耗由13.66(kW×h)/t降低為11.49(kW×h)/t，降幅達15.9%。

磨煤機通風特性試驗數據表明磨煤機出口風壓隨著磨煤機通風量的降低而降低，磨電流則出現增大的趨勢，磨碗差壓基本變化不大，其主要原因是風量增加帶來的流動阻力增加值與磨碗煤層厚度減薄帶來的流動阻力下降值基本相當。

C磨煤機通風量由95.3t/h降低到76.3t/h，D磨煤機通風量由88.0t/h降低到69.6t/h，其煤粉細度變化均較小，說明在試驗范圍內風量變化對煤粉細度的影響較小。由于該鍋爐燃燒用煤灰分大、揮發分小，較低的一次風量有利于煤粉燃燼，一次風量不宜過大。根據試驗結果，C、D磨煤機風煤比宜分別控制在2.2、2.1左右。

機組運行中，A、B、D磨煤機風煤比基本控制在2.7~3.0，C、E磨煤機風煤比控制在3.0以上，運行中制粉系統一次風量控制偏大，導致磨煤機通風電耗偏高。通過特性試驗，建議該機組磨煤機風煤比控制在2.1~2.3，以降低通風電耗。

2.4 磨煤機分離器擋板調整試驗

2.4.1 試驗工況

煤粉細度取樣及調整期間，保持磨煤機出力和通風量不變，調整粗粉分離器折向門擋板開度，記錄磨煤機出力、制粉系統運行參數、磨煤機煤粉細度、通風量、磨煤機和一次風機功率、磨煤機出入口壓力、溫度及差壓；計算煤粉均勻性系數、磨煤機電耗；繪制分離器擋板開度與煤粉細度、煤粉均勻性指數、制粉單耗之間的關系曲線，確定分離器擋板的最佳開度。根據煤粉細度測定數據結果，選定C磨煤機進行3個工況分離器擋板調整試驗，試驗數據見表3。

表3 C磨煤機分離器擋板調整試驗

煤粉分離器通過改變折向擋板刻度，利用重力及離心力達到將粗粉分離的目的。試驗時保持C磨出力32.2t/h，磨煤機出口風溫在96℃附近穩定。分別調整分離器折向擋板刻度指示為60%、50%、40%進行試驗。

2.4.2 磨煤機折擋板向與煤粉細度關系

HP863磨煤機在磨制摻配煤時，隨折向擋板刻度增加，煤粉細度變小，折向擋板開度值的進一步增加，煤粉細度反而上升。試驗表明，折向擋板刻度有效調節區間在40%~55%，磨煤機分離器擋板開度過大時，由于磨內至分離器回粉口的返回氣流增加，導致煤粉顆粒細度均勻性降低，磨煤機折向擋板開度與煤粉細度關系如圖2所示。

圖2 磨煤機折向擋板開度與煤粉細度關系圖

2.4.3 磨煤機折擋板向與磨碗差壓關系

隨著折向擋板刻度增加，磨煤機出口風壓變化較小，磨碗差壓增大。擋板刻度由40%調整到60%后．磨碗差壓由3.2kPa增加到3.9kPa。說明隨著折向擋板刻度的增加，煤粉細度變小，回粉量增大，磨盤煤層厚度增加，磨煤機阻力增加較大。通過HP磨煤機變折向擋板刻度試驗，獲得磨碗差壓與擋板開度關系如圖3所示。

圖3 磨煤機折向擋板開度與磨碗差壓關系圖

2.4.4 磨煤機折擋板向與磨煤機電流關系

隨著折向擋板刻度的增加，磨煤機電流及磨煤電耗均呈現增長的趨勢。擋板由40%增加到60%，磨煤機電流由35.5A增加到36.6A，磨煤電耗由9.73(kW×h)/t增加到10.03(kW×h)/t。通過HP磨煤機變折向擋板刻度試驗，獲得擋板開度與磨煤機電流關系如圖4所示。

圖4 磨煤機折向擋板開度與電流關系圖

3 結論

1）通過磨煤機分離器擋板特性試驗，獲得了磨煤機分離器折向擋板刻度與煤粉細度、磨煤電耗、磨碗差壓的關系曲線，該制粉系統磨煤機分離器折向擋板刻度有效調節區間為40%~55%，在其范圍內，隨分離器折向擋板刻度的增大，煤粉細度變小，磨碗差壓增大，磨煤機電流增加。

2）在磨煤機適燒配煤條件下，磨煤機最大出力達到44t/h，最佳出力為41t/h。磨煤機最佳出力條件下，磨煤機單耗降低了0.7(kW×h)/t，下降幅度8.5%，節能效果比較明顯。

3）磨煤機出力應根據機組負荷要求進行調整，當多臺磨長期在低出力工況下運行時，應采取逐臺停磨的方式，合理調配磨煤機出力，以維持磨煤機在最佳出力工況運行；磨煤機出力偏離最佳出力較多時，應對磨煤機進行檢查、檢修，消除設備缺陷，以提高制粉系統經濟性。

4）磨煤機運行中制粉系統一次風量控制偏大，日常運行中風煤比均控制在2.7~3.1，導致磨煤機通風電耗偏高。通過C、D磨煤機最佳通風量試驗，磨煤機最佳風煤比降低到2.1~2.3，長期運行無滿磨跡象，制粉通風電耗降低了15%~21%。

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Experimental Investigations and Application of Operational Characteristics for Bowl Pulverizer

CUI Xiuqiang

(Huadian International Power CO., LTD. Technical Service Branch, Ji’nan 250014, Shandong Province, China)

In order to improve the safety and economy of pulverizing system, the optimization and adjustment test of bowl pulverizer pulverizing system of 300 MW boiler was carried out. The output characteristics of bowl pulverizer, separator baffle characteristics of pulverizer and the optimum ventilation rate of pulverizer were studied experimentally. The relationship curves between the baffle scale of separator and pulverized coal fineness, pulverized coal power consumption and bowl differential pressure were obtained. The test results show that with the increase of the baffle scale of the separator, the coal fineness decreases, the differential pressure of mill bowl increases, and the current of the coal pulverizer increases. According to the characteristic test of coal pulverizer, the optimum ventilation rate of coal pulverizer, the output of coal pulverizer and the control range of separator baffle opening were put forward. According to the operation condition of coal pulverizer, the suggestion of equipment defect inspection and repair was put forward. The unit consumption of coal pulverizer under optimum test condition is reduced by 8.5%, and the energy saving effect is obvious.

bowl pulverizer; operational characteristics; optimum ventilation rate; separator baffle adjustment

10.12096/j.2096-4528.pgt.18201

2018-10-12。

崔修強(1972)，男，碩士，高級工程師，主要從事火電廠節能、燃料技術管理及智能化技術研究方面的工作，911219671@qq.com。

崔修強

(責任編輯 車德競)