论文部分内容阅读
[摘 要]通过对制粉系统设备进行改造，对钢球装载量、钢球配比、煤质变化、运行方式等影响制粉系统出力因素进行详细分析，有针对性的采取有效措施，既提高了制粉系统的出力又降低了煤粉细度，从而达到降低飞灰可燃物，提高锅炉效率的目的。
[关键词]制粉系统 优化钢球配比 通风出力 干燥出力 煤粉细度 飞灰可燃物 锅炉效率
中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0276-02
前言
胜利发电厂一期两台锅炉系东方锅炉厂生产的DG670/13.7-8A型超高压、一次中间再热、单汽包自然循环、固态排渣燃用贫煤锅炉，分别于1992年、1993年投产。锅炉设计主、再蒸汽温度为540℃，给水温度245℃，热风温度340℃，排烟温度153℃，锅炉效率90.13%。该炉呈"π"型布置，典型的受热面布置方式，采用回转式空气预热器，每台锅炉配2台DTM380/720-Щ型钢球磨煤机，磨煤机设计出力为55.62 t /h，最大钢球装载量为 85t。中间储仓式热风送粉，设计煤种为山西省晋中贫煤，该厂在投产的前十年中，不仅制粉系统出力不足，导致四套制粉系统长期运行，勉强满足负荷的需要，制粉电耗较高，而且煤粉细度大，导致飞灰可燃物大，锅炉效率低，制粉系统长期运行得不到及时的维护，一旦停运就会出现降负荷的被动局面，对制粉系统进行全面分析并提出优化方案显得尤为重要。
1 通过设备改造提高制粉系统出力
制粉系统出力包括磨煤机出力、干燥出力和通风出力，其中三者中最小的出力就是制粉系统的出力。另外，煤质、载煤量、粗粉分离器效率及回粉管锁气器性能等都会影响制粉系统出力。
1.1更换护甲（衬板）。护甲（衬板）的形状对磨煤机的工作有一定的影响，护甲（衬板）与钢球间的摩擦系数直接影响钢球的提升高度，摩擦系数大，钢球提升高度高，反之则低。运行中，护甲（衬板）磨损严重时，磨煤机出力会逐渐下降，该厂首先利用大、小修机会对磨损严重的护甲（衬板）及时进行了更换。
1.2给煤机换型。消除系统漏风，提高干燥出力和通风出力也是提高制粉出力的必要手段。该厂通过对制粉系统的设备改造，如由原来的刮板式箱体给煤机改造为CS2024-HP型皮带计量式给煤机。全封闭结构杜绝了给煤机漏风，且在燃用贫煤的相同工况下，制粉温度较改造前提高20℃，有利于锅炉燃烧的温度和锅炉排烟温度的降低，使得锅炉效率达到设计值以上。另外，对制粉系统所有的防爆门进行定期检查维护，确保严密，对系统管道可能漏风的部位进行检查处理，彻底消除漏风，对空预器进行改造，减少漏风，提高了热风温度。
1.3提高粗粉分离器效率。在长期的运行中，粗粉分离器折向挡板存在着磨损、杂物堵塞开度不一致等异常情况，从而影响粗粉分离器分离效果，使系统回粉量增大，制粉出力下降，煤粉变粗，燃烧经济性变差等。利用每一次大、小修机会都对粗分离进行检查，消除缺陷和杂物，对于磨损严重的及时焊补或更换，校对折向挡板开度指示一致，开度大小经过反复多次试验得出最佳开度。
由于近几年经常燃用无烟煤，该厂利用大修在粗分离折向挡板的下部又增加了一级调节挡板，两层挡板开度方向一致，下挡板的开度由煤质决定，在下部一级分离区又增加了一次撞击分离的机会。使煤粉气流提前旋转，不仅起到了一定的离心分离效果，而且增加了气流的旋转路程。根据两相流分离理论，最小分离粒径与旋转次数成反比。因此，随着旋转路程的增加煤粉变细，尤其是大颗粒较多的分离下来，从而改善了煤粉的均匀性。
通过粗粉分离器的改造，在其他参数不变的情况下，2号炉的煤粉细度由改造前的8%-9%降低到4%-5%，飛灰含碳量明显减少，煤粉均匀性指数提高，煤粉中的大颗粒明显减少，有利于煤粉颗粒的燃烧和燃烬。
通过一期2号炉的运行数据，分析煤粉细度对锅炉效率的影响，通过粗粉分离器改造，煤粉细度R90由 9.2%调整到4.9% ，在其他运行条件不变时，飞灰可燃物含量降低了5.26% ，由于煤粉粒径减小，煤粉着火提前，使得排烟温度也降低，从而引起锅炉排烟热损失的减少。所以，此过程中排烟热损失也降低了0.12 %，总的热损失下降了0.12 %，锅炉的热效率上升了0.12%。可见，随着煤粉细度的降低，锅炉热效率增大。
在其他运行条件不变的情况下，锅炉热效率的增大使得机组发电标准煤耗率由 354.94 g/ （ kW·h）下降到 351.54 g/ （kW·h），下降了3.4 g/ （kW·h）；另一方面，煤粉细度降低，磨煤机的功耗增加，使得此过程中制粉电耗增加了2.14KW·H/T，由于机组供电标准煤耗率减少，机组的供电成本下降，所以综合煤耗的减少和制粉电耗的增加，综合供电成本是减少的。
对粗粉分离器进行改造由原来的一层折向挡板改为现在的两层折向挡板，提高了分离效率，降低了煤粉细度，在燃用无烟煤时，效果特别明显。
2.通过优化钢球配比提高制粉系统出力
该厂一期四台磨煤机在多年的运行中，一直是补加Φ50-Φ60mm的钢球，制粉单耗平均为30.2KW·H/T。在正常运行中监视的主要参数是磨煤机电流，电流一般控制在156A-160A左右，当电流低于153A时便补加钢球，因加入钢球太大，且没有不同直径钢球配比，在运行中出现以下问题：钢球消耗量大，补加钢球次数频繁；磨煤机出力低，达不到额定出力；磨煤机运行时间长，一旦设备得不到充分维护出现故障停运检修，就会造成机组降出力运行；煤粉细度偏大，尽管对粗分离折向挡板进行反复调整仍达不到设计要求，导致煤粉质量不合格，系统管道磨损严重，增大堵管机率，锅炉效率下降。钢球配比不当，延长了磨煤机的运行时间，再加上由于制粉出力低导致粉位下降过快，致使制粉系统频繁启动，从而导致磨煤机故障率的提高，增大了检修的工作量，影响锅炉的安全、经济、稳定运行。 首先利用大、小修机会在2号炉甲磨进行试验。按1：1：1比例加装钢球直径为50、40、30mm的钢球，正常运行补加Φ50mm的钢球，经过一段时间运行，发现四台磨出力明显增大，且2号炉甲磨出力明显要比其它三台磨出力大。后来我们又对其他磨煤机也进行同样地配比，但是正常运行时，补加的钢球分别是1号炉甲磨补加钢球规格为φ50mm、φ60mm，补加钢球质量配比1：1。1号炉乙磨补加钢球规格为φ40mm，2号炉乙磨补加钢球规格为φ30mm，经过一个检修周期的运行，发现仍然是2号炉甲磨出力最大，1号、2号炉乙磨低于φ20mm的钢球明显增多，需要筛分。最后，1号、2号炉四台磨煤机统一按照2号炉甲磨的方式配比和补加钢球。并且采取运行中每班每台磨补加6个钢球，保持磨煤机在最佳钢球装载量下运行，保持磨的最大出力。
经过近半年的统计，制粉出力高于设计出力，煤粉细度也等到有效的控制，制粉单耗得到了明显的下降，在相同发电量下，制粉单耗达到了29KW·H/T，下降了1.20KW.H/T，制粉系统运行时间也下降了160小时。按机组等效可用系数0.85计算，每小时两台锅炉煤量150T/H计算，节电1.20×150×24×365×0.85=1340280KW·H左右。
3.采用两炉三磨运行方式
单炉双磨的运行方式为一套制粉系统正常投运，在粉位较低时启动另一套制粉系统，该运行方式每天约要启停备用制粉系统六次左右，每次从启动到稳定工况需要十五分钟，停止时间同样需要抽粉十五分钟，这半小时的时间磨煤机出力很低，消耗的功率大部分用来带动钢球空转，也就是每次启动磨煤机就有半小时的电量，浪费很大。两炉三磨的运行方式，三套制粉系统的出力与两台锅炉的煤粉量基本持平，每天可减少8次的磨煤机启动，节约4个小时的空转电量。
磨煤机正常运行时电流为160A，电压为6000V，取功率因素0.8，则一台磨的实际功率为1.732*160*6000*0.8=1330KW。
绞龙正常运行电流为14A，电压380V，取功率因素0.8，则一台绞龙的实际功率为1.732*14*380*0.8=7.4KW。
两炉三磨的运行方式节约了一台磨煤机每天4小时的空转电量。
1330*4=5320。
增加一台绞龙每天12小时的运行电量7.4*12=88.8。
每两台炉每天可节约电量5320-88.8=5231.2。
热风送粉的中间仓储式制粉系统在启停期间属于变工况运行，调节难度大，汽温不容易控制，且在此期间容易出现制粉系统爆炸和跑粉事故，两炉三磨的运行方式可以大幅度的减少制粉系统启停的次数，从而最大限度的减少制粉系统发生事故的几率。 当一套制粉系统出现故障需要检修时，不影响机组的正常运行，平时使设备也能得到很好的维护，对锅炉机组安全、稳定安全生产有积极的意义。
4.加强运行调整
4.1来煤的存放和管理。该厂采取分类堆放来煤的办法，同一种煤质采取也要分层进行充分的混煤和配煤，使煤质相对较为稳定，根据不同的煤种采取不同的运行参数进行制粉，确保制粉系统能在最大出力下运行，同时又要保证煤粉细度合格，能为优化燃烧提供保证。
4.2合理控制磨煤机载煤量。球磨机启动后，随着存煤量的不断增加，球磨机的功率也不断增加直至最大，但此时球磨机的出力并没有达到最大。因为球磨机的筒體和钢球的重量比载煤量大得多，此时球磨机的功率大部分用于带动筒体和钢球转动，只有一小部分消耗于磨煤。随着存煤量的增加，钢球用于磨煤的能量增大，球磨机的出力也逐渐增至最大，此时对应的存煤量称为最佳存煤量。同时，磨煤机的出、入口压差也不断增加。当存煤量增加到一定程度时，进煤大于出粉造成堵煤，此时，球磨机进口负压下降甚至变正，进出口压差急骤上升，所以出、入口压差在一定程度上可以反映磨煤机内的存煤量。运行中当通风量不变时，磨煤机进出口压差小说明存煤少，应增加给煤量提高出力。磨煤机压差过大，说明存煤量太多，应适当减小给煤量，防止堵磨。磨煤机压差通常控制在 2000 -2500Pa。
另外，磨煤机电流的变化，表明磨煤机内部的煤量状况。在存煤量较少时， 随存煤量的增加而增大，但超过最佳载煤量时，随存煤量的增加而减小。原因在于超过最佳载煤量时，钢球分布的偏心程度越来越小，其对转矩的减小超过煤量的增加，因此可以利用磨煤机电流的变化对煤位进行有效监控，若偏小，说明存煤量偏低；而一旦电流由大变小时，说明煤位接近或超过饱和煤位即应提高警惕，防止发生堵煤，正常运行时磨煤机电流最好控制在比最大电流低2A运行较为可靠。
结束语
通过对制粉系统出力影响因素的分析，采取了有针对性的措施，如：对设备改造、优化钢球配比、改变运行方式、加强日常管理等手段，使制粉系统出力得到明显的提高，为电厂的安全经济运行提供了有力的保证。
参考文献
[1] 白国亮.锅炉设备运行 《火力发电职业技能培训教材》[M]. 北京：中国电力出版社， 2005.
[2] 黄新元. 《电站锅炉运行与燃烧调整》[M]. 北京：中国电力出版社，2007.
作者简介
宋淑莲（1972—），女，自参加工作以来，一直从事电厂热能动力专业方面的工作。
孙爱华（1971—），女，自参加工作以来，一直从事电厂热能动力专业方面的工作。
[关键词]制粉系统 优化钢球配比 通风出力 干燥出力 煤粉细度 飞灰可燃物 锅炉效率
中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0276-02
前言
胜利发电厂一期两台锅炉系东方锅炉厂生产的DG670/13.7-8A型超高压、一次中间再热、单汽包自然循环、固态排渣燃用贫煤锅炉，分别于1992年、1993年投产。锅炉设计主、再蒸汽温度为540℃，给水温度245℃，热风温度340℃，排烟温度153℃，锅炉效率90.13%。该炉呈"π"型布置，典型的受热面布置方式，采用回转式空气预热器，每台锅炉配2台DTM380/720-Щ型钢球磨煤机，磨煤机设计出力为55.62 t /h，最大钢球装载量为 85t。中间储仓式热风送粉，设计煤种为山西省晋中贫煤，该厂在投产的前十年中，不仅制粉系统出力不足，导致四套制粉系统长期运行，勉强满足负荷的需要，制粉电耗较高，而且煤粉细度大，导致飞灰可燃物大，锅炉效率低，制粉系统长期运行得不到及时的维护，一旦停运就会出现降负荷的被动局面，对制粉系统进行全面分析并提出优化方案显得尤为重要。
1 通过设备改造提高制粉系统出力
制粉系统出力包括磨煤机出力、干燥出力和通风出力，其中三者中最小的出力就是制粉系统的出力。另外，煤质、载煤量、粗粉分离器效率及回粉管锁气器性能等都会影响制粉系统出力。
1.1更换护甲（衬板）。护甲（衬板）的形状对磨煤机的工作有一定的影响，护甲（衬板）与钢球间的摩擦系数直接影响钢球的提升高度，摩擦系数大，钢球提升高度高，反之则低。运行中，护甲（衬板）磨损严重时，磨煤机出力会逐渐下降，该厂首先利用大、小修机会对磨损严重的护甲（衬板）及时进行了更换。
1.2给煤机换型。消除系统漏风，提高干燥出力和通风出力也是提高制粉出力的必要手段。该厂通过对制粉系统的设备改造，如由原来的刮板式箱体给煤机改造为CS2024-HP型皮带计量式给煤机。全封闭结构杜绝了给煤机漏风，且在燃用贫煤的相同工况下，制粉温度较改造前提高20℃，有利于锅炉燃烧的温度和锅炉排烟温度的降低，使得锅炉效率达到设计值以上。另外，对制粉系统所有的防爆门进行定期检查维护，确保严密，对系统管道可能漏风的部位进行检查处理，彻底消除漏风，对空预器进行改造，减少漏风，提高了热风温度。
1.3提高粗粉分离器效率。在长期的运行中，粗粉分离器折向挡板存在着磨损、杂物堵塞开度不一致等异常情况，从而影响粗粉分离器分离效果，使系统回粉量增大，制粉出力下降，煤粉变粗，燃烧经济性变差等。利用每一次大、小修机会都对粗分离进行检查，消除缺陷和杂物，对于磨损严重的及时焊补或更换，校对折向挡板开度指示一致，开度大小经过反复多次试验得出最佳开度。
由于近几年经常燃用无烟煤，该厂利用大修在粗分离折向挡板的下部又增加了一级调节挡板，两层挡板开度方向一致，下挡板的开度由煤质决定，在下部一级分离区又增加了一次撞击分离的机会。使煤粉气流提前旋转，不仅起到了一定的离心分离效果，而且增加了气流的旋转路程。根据两相流分离理论，最小分离粒径与旋转次数成反比。因此，随着旋转路程的增加煤粉变细，尤其是大颗粒较多的分离下来，从而改善了煤粉的均匀性。
通过粗粉分离器的改造，在其他参数不变的情况下，2号炉的煤粉细度由改造前的8%-9%降低到4%-5%，飛灰含碳量明显减少，煤粉均匀性指数提高，煤粉中的大颗粒明显减少，有利于煤粉颗粒的燃烧和燃烬。
通过一期2号炉的运行数据，分析煤粉细度对锅炉效率的影响，通过粗粉分离器改造，煤粉细度R90由 9.2%调整到4.9% ，在其他运行条件不变时，飞灰可燃物含量降低了5.26% ，由于煤粉粒径减小，煤粉着火提前，使得排烟温度也降低，从而引起锅炉排烟热损失的减少。所以，此过程中排烟热损失也降低了0.12 %，总的热损失下降了0.12 %，锅炉的热效率上升了0.12%。可见，随着煤粉细度的降低，锅炉热效率增大。
在其他运行条件不变的情况下，锅炉热效率的增大使得机组发电标准煤耗率由 354.94 g/ （ kW·h）下降到 351.54 g/ （kW·h），下降了3.4 g/ （kW·h）；另一方面，煤粉细度降低，磨煤机的功耗增加，使得此过程中制粉电耗增加了2.14KW·H/T，由于机组供电标准煤耗率减少，机组的供电成本下降，所以综合煤耗的减少和制粉电耗的增加，综合供电成本是减少的。
对粗粉分离器进行改造由原来的一层折向挡板改为现在的两层折向挡板，提高了分离效率，降低了煤粉细度，在燃用无烟煤时，效果特别明显。
2.通过优化钢球配比提高制粉系统出力
该厂一期四台磨煤机在多年的运行中，一直是补加Φ50-Φ60mm的钢球，制粉单耗平均为30.2KW·H/T。在正常运行中监视的主要参数是磨煤机电流，电流一般控制在156A-160A左右，当电流低于153A时便补加钢球，因加入钢球太大，且没有不同直径钢球配比，在运行中出现以下问题：钢球消耗量大，补加钢球次数频繁；磨煤机出力低，达不到额定出力；磨煤机运行时间长，一旦设备得不到充分维护出现故障停运检修，就会造成机组降出力运行；煤粉细度偏大，尽管对粗分离折向挡板进行反复调整仍达不到设计要求，导致煤粉质量不合格，系统管道磨损严重，增大堵管机率，锅炉效率下降。钢球配比不当，延长了磨煤机的运行时间，再加上由于制粉出力低导致粉位下降过快，致使制粉系统频繁启动，从而导致磨煤机故障率的提高，增大了检修的工作量，影响锅炉的安全、经济、稳定运行。 首先利用大、小修机会在2号炉甲磨进行试验。按1：1：1比例加装钢球直径为50、40、30mm的钢球，正常运行补加Φ50mm的钢球，经过一段时间运行，发现四台磨出力明显增大，且2号炉甲磨出力明显要比其它三台磨出力大。后来我们又对其他磨煤机也进行同样地配比，但是正常运行时，补加的钢球分别是1号炉甲磨补加钢球规格为φ50mm、φ60mm，补加钢球质量配比1：1。1号炉乙磨补加钢球规格为φ40mm，2号炉乙磨补加钢球规格为φ30mm，经过一个检修周期的运行，发现仍然是2号炉甲磨出力最大，1号、2号炉乙磨低于φ20mm的钢球明显增多，需要筛分。最后，1号、2号炉四台磨煤机统一按照2号炉甲磨的方式配比和补加钢球。并且采取运行中每班每台磨补加6个钢球，保持磨煤机在最佳钢球装载量下运行，保持磨的最大出力。
经过近半年的统计，制粉出力高于设计出力，煤粉细度也等到有效的控制，制粉单耗得到了明显的下降，在相同发电量下，制粉单耗达到了29KW·H/T，下降了1.20KW.H/T，制粉系统运行时间也下降了160小时。按机组等效可用系数0.85计算，每小时两台锅炉煤量150T/H计算，节电1.20×150×24×365×0.85=1340280KW·H左右。
3.采用两炉三磨运行方式
单炉双磨的运行方式为一套制粉系统正常投运，在粉位较低时启动另一套制粉系统，该运行方式每天约要启停备用制粉系统六次左右，每次从启动到稳定工况需要十五分钟，停止时间同样需要抽粉十五分钟，这半小时的时间磨煤机出力很低，消耗的功率大部分用来带动钢球空转，也就是每次启动磨煤机就有半小时的电量，浪费很大。两炉三磨的运行方式，三套制粉系统的出力与两台锅炉的煤粉量基本持平，每天可减少8次的磨煤机启动，节约4个小时的空转电量。
磨煤机正常运行时电流为160A，电压为6000V，取功率因素0.8，则一台磨的实际功率为1.732*160*6000*0.8=1330KW。
绞龙正常运行电流为14A，电压380V，取功率因素0.8，则一台绞龙的实际功率为1.732*14*380*0.8=7.4KW。
两炉三磨的运行方式节约了一台磨煤机每天4小时的空转电量。
1330*4=5320。
增加一台绞龙每天12小时的运行电量7.4*12=88.8。
每两台炉每天可节约电量5320-88.8=5231.2。
热风送粉的中间仓储式制粉系统在启停期间属于变工况运行，调节难度大，汽温不容易控制，且在此期间容易出现制粉系统爆炸和跑粉事故，两炉三磨的运行方式可以大幅度的减少制粉系统启停的次数，从而最大限度的减少制粉系统发生事故的几率。 当一套制粉系统出现故障需要检修时，不影响机组的正常运行，平时使设备也能得到很好的维护，对锅炉机组安全、稳定安全生产有积极的意义。
4.加强运行调整
4.1来煤的存放和管理。该厂采取分类堆放来煤的办法，同一种煤质采取也要分层进行充分的混煤和配煤，使煤质相对较为稳定，根据不同的煤种采取不同的运行参数进行制粉，确保制粉系统能在最大出力下运行，同时又要保证煤粉细度合格，能为优化燃烧提供保证。
4.2合理控制磨煤机载煤量。球磨机启动后，随着存煤量的不断增加，球磨机的功率也不断增加直至最大，但此时球磨机的出力并没有达到最大。因为球磨机的筒體和钢球的重量比载煤量大得多，此时球磨机的功率大部分用于带动筒体和钢球转动，只有一小部分消耗于磨煤。随着存煤量的增加，钢球用于磨煤的能量增大，球磨机的出力也逐渐增至最大，此时对应的存煤量称为最佳存煤量。同时，磨煤机的出、入口压差也不断增加。当存煤量增加到一定程度时，进煤大于出粉造成堵煤，此时，球磨机进口负压下降甚至变正，进出口压差急骤上升，所以出、入口压差在一定程度上可以反映磨煤机内的存煤量。运行中当通风量不变时，磨煤机进出口压差小说明存煤少，应增加给煤量提高出力。磨煤机压差过大，说明存煤量太多，应适当减小给煤量，防止堵磨。磨煤机压差通常控制在 2000 -2500Pa。
另外，磨煤机电流的变化，表明磨煤机内部的煤量状况。在存煤量较少时， 随存煤量的增加而增大，但超过最佳载煤量时，随存煤量的增加而减小。原因在于超过最佳载煤量时，钢球分布的偏心程度越来越小，其对转矩的减小超过煤量的增加，因此可以利用磨煤机电流的变化对煤位进行有效监控，若偏小，说明存煤量偏低；而一旦电流由大变小时，说明煤位接近或超过饱和煤位即应提高警惕，防止发生堵煤，正常运行时磨煤机电流最好控制在比最大电流低2A运行较为可靠。
结束语
通过对制粉系统出力影响因素的分析，采取了有针对性的措施，如：对设备改造、优化钢球配比、改变运行方式、加强日常管理等手段，使制粉系统出力得到明显的提高，为电厂的安全经济运行提供了有力的保证。
参考文献
[1] 白国亮.锅炉设备运行 《火力发电职业技能培训教材》[M]. 北京：中国电力出版社， 2005.
[2] 黄新元. 《电站锅炉运行与燃烧调整》[M]. 北京：中国电力出版社，2007.
作者简介
宋淑莲（1972—），女，自参加工作以来，一直从事电厂热能动力专业方面的工作。
孙爱华（1971—），女，自参加工作以来，一直从事电厂热能动力专业方面的工作。