300 MW機組磨煤機出口溫度偏高原因分析與解決措施

張景弘，宋金禮，宋文雷，張 博，崔 浩

(1.國家電投集團東北電力有限公司大連發電有限公司，遼寧 大連 116000；2.遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110179)

某電廠2×300 MW機組鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐，采用平衡通風、四角切圓燃燒方式。近年來，由于煤炭供應緊張，電廠燃燒供應受到很大影響[1]。為此，各電廠都在尋找合適煤源，導致煤種眾多，鍋爐因煤質頻繁變動而存在各種安全隱患[2]。本工程原設計煤為褐煤，電廠目前實際來煤多為煙煤和印尼褐煤。

由于受燃用煤種的影響，電廠計劃摻燒部分煙煤，但摻燒比例較大時，冷一次風門全開，仍不能保證磨煤機出口風溫在70 ℃以下，磨煤機均出現出口溫度過高的情況，帶來安全風險[3]，制粉系統安全性不能得到保障，影響機組安全運行。需要對制粉系統進行校核熱力計算，確定最佳改造方案[4]。

1 存在問題

電廠原設計煤為褐煤，目前實際來煤多為煙煤和印尼褐煤。電廠計劃最大煙煤摻燒比例為煙煤：印尼褐煤=1∶2。鍋爐燃用褐煤時磨煤機出口風粉混合物溫度一般控制在60～65 ℃，如果摻燒煙煤比例過大，磨煤機出口風溫會升至70 ℃以上，使磨煤機存在一定安全隱患。所以，增大磨煤機冷風量，控制磨煤機出口溫度在70 ℃以下，改造磨煤機入口冷一次風管道尺寸勢在必行。

2 原因分析

磨煤機出口風粉混合物溫度偏高主要受煤質影響，原設計煤質水分高，發熱量低，而摻燒煙煤后，煤質水分降低，發熱量升高，在機組帶同樣負荷時需要的煤量減少，干燥量同樣減少。在煙煤與褐煤比例為1∶2時，摻燒煤質水分較原設計煤質水分高，而發熱量較設計煤質高出9%，意味著在相同負荷下，摻燒煤質質量流量相比設計煤質少9%左右。煤質情況見表1。

表1 原設計煤質及摻燒煤質

經過計算，BMCR工況單臺磨煤機在摻燒煤質下入口風溫為344.9 ℃，需要的總冷風量為46.4 t/h，算上磨煤機的密封風，通過冷一次風母管的總風量為60 t/h，小于62 t/h的設計值。理論上磨煤機在碾磨摻燒煤質下的冷風量可以滿足要求。出現計算結果與實際結果偏差的原因：一是實際摻燒的煤質與目前電廠提供的煤質不一致；二是煙煤與褐煤的摻燒比例不是1∶2，煙煤的摻燒比例要大于33%，主要是上煤時實際摻燒比例很難控制為1∶2。

通過了解，在以前摻燒時出現磨煤機出口風粉混合物溫度超過70 ℃的工況，燃用的煤質是煙煤與印尼褐煤進行摻燒的，這就排除了原因一。根據計算，煙煤摻燒比例從33%升至38%，在保證磨煤機其他參數不變的情況下，影響磨煤機入口溫度19 ℃，總冷風量增加19 t/h左右，所以煙煤的實際摻燒比例對冷風量影響非常大。

3 制粉系統熱力計算

需要對煤質在不同摻燒比例下的工況進行制粉系統熱力計算，以了解需要的冷風量。

選取額定負荷，磨煤機運行臺數選擇5臺(4運1備)，單臺磨煤機出力為45 t/h，空預器出口熱一次風溫度按照設計值394.4 ℃選取，磨煤機入口熱一次風溫度按照設計值389.4 ℃選取(考慮5 ℃的溫降)，煤粉水分按照設計值14.2%選取，計算結果見表2。

表2 制粉系統熱力計算結果

由表2可知，在煙煤與褐煤摻燒比例為1∶2時，計算磨煤機入口風溫為344.9 ℃，磨煤機入口冷風總量為46.4 t/h。煙煤與褐煤摻燒比例為33∶67時，通過冷一次風母管的總流量為60.0 t/h；煙煤與褐煤摻燒比例為37∶63時，通過冷一次風母管的總流量為75.2 t/h；煙煤與褐煤摻燒比例為40∶60時，通過冷一次風母管的總流量為86.3 t/h。

所以，當煙煤摻燒比例稍高于1∶2時，需要的冷風量明顯增大，目前的冷風量不足，需要對冷一次風管道進行改造。

4 冷一次風管道改造

4.1 管道形式

冷一次風管道主要由一次風機出口至分配母管管道、分配母管及分配母管至冷熱風混合點(磨煤機入口)管道3個部分組成。圖1為冷一次風管道示意圖。

圖1 冷一次風管道示意圖

4.2 冷一次風管道阻力計算

將原分配母管至磨煤機入口冷風管道(Φ377 mm)管徑增大，并進行制粉系統熱力計算及冷、熱一次風管道阻力計算，確定管徑大小，滿足本工程改造目標。

由表3計算數據可知，煙煤與印尼褐煤摻燒比例為1∶2時，冷一次風母管內氣體流速為16.22 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管內氣體流速為23.47 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管管徑為Φ377 mm，冷一次風管道總阻力為1355 Pa，小于熱一次風管道總阻力，滿足要求；煙煤與印尼褐煤摻燒比例為37∶63時，冷一次風母管內氣體流速為20.3 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管內氣體流速為15.5 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管管徑為Φ530 mm，冷一次風管道總阻力為1427 Pa，與熱一次風管道總阻力相近，基本滿足要求；煙煤與印尼褐煤摻燒比例為40∶60時，冷一次風母管內氣體流速為23.3 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管內氣體流速為9.82 m/s，分配母管至磨煤機入口冷一次風管管徑為Φ720 mm，冷一次風管道總阻力為1604 Pa，大于熱一次風管道總阻力，無法滿足要求。說明當煙煤與印尼褐煤摻燒比例達到40∶60時，僅增加分配母管至磨煤機入口冷一次風管管徑是不能滿足磨煤機制粉系統干燥出力要求，需要將冷一次風母管進行增容。

表3 冷一次風管道改造計算結果

由此可見，將分配母管至磨煤機入口管道管徑由Φ377 mm增至Φ530 mm后，可滿足煙煤摻燒比例達到37%，基本能滿足電廠摻燒煙煤后磨煤機出口溫度保持在70 ℃以下的要求。

通過采取上述改造措施后，經過改造后的性能試驗，在磨制相同煤的前提下，冷風門開度相同時，改造后磨煤機出口溫度低于改造前1.4 ℃，磨煤機出口溫度能保持在70 ℃以下，改造效果良好。

5 結語

通過對機組摻燒煙煤后磨煤機出口溫度升高的問題進行分析，進而進行制粉系統熱力計算和一次風管阻力計算，確定最佳改造方案，保證磨煤機出口溫度在安全范圍內，改造效果良好，為電廠在遇到同類型問題時提供借鑒。