王承亮，蔣蓬勃，侯德安，李其浩，鄭海國，楊 浩，鄧雙輝，譚厚章

（1.華電國際技術(shù)中心，山東 濟(jì)南 250000；2.西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，陜西 西安 710049）

300 MW燃煤機(jī)組制粉系統(tǒng)電耗試驗(yàn)研究

王承亮1，蔣蓬勃1，侯德安1，李其浩1，鄭海國2，楊 浩2，鄧雙輝2，譚厚章2

（1.華電國際技術(shù)中心，山東 濟(jì)南 250000；2.西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，陜西 西安 710049）

為提高制粉系統(tǒng)運(yùn)行安全性，降低制粉系統(tǒng)電耗，對(duì)某300MW亞臨界機(jī)組鍋爐的制粉系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。在保證合理煤粉細(xì)度和煤粉均勻性指數(shù)的基礎(chǔ)上，研究了鋼球裝載量、分離器擋板開度、磨煤機(jī)料位、磨煤機(jī)出力等對(duì)磨煤機(jī)電耗的影響規(guī)律，并提出提高制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化運(yùn)行方案，為同類型制粉系統(tǒng)的調(diào)整提供參考。

鋼球磨煤機(jī)；制粉系統(tǒng)；電耗；煤粉細(xì)度；優(yōu)化運(yùn)行

直吹式鋼球磨具有煤種適應(yīng)范圍廣，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，負(fù)荷響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)［1］，然而雙進(jìn)雙出鋼球磨相比同等負(fù)荷的MPS中速磨煤機(jī)的磨煤電耗高出1倍多，制粉耗電占電廠輔機(jī)用電總量的20%以上［2-3］。鋼球裝載量、分離器擋板開度、磨煤機(jī)料位等對(duì)磨煤機(jī)電耗均有十分重要的影響［4-5］，但最佳運(yùn)行參數(shù)尚不明確。本文選取某電廠300 MW機(jī)組1臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨為研究對(duì)象進(jìn)行電耗試驗(yàn)，以確定制粉系統(tǒng)最佳出力下的較經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度和煤粉均勻性指數(shù)。對(duì)制粉系統(tǒng)優(yōu)化改造方案具有一定指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)方法

依據(jù)《電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)》（DL／T 467—2004）標(biāo)準(zhǔn)［6］，在該電廠4號(hào)爐A磨上進(jìn)行試驗(yàn)。選用一次風(fēng)粉在線測(cè)量裝置對(duì)煤粉濃度進(jìn)行測(cè)量，通過煤粉等速取樣分析其重量、細(xì)度和均勻性指數(shù)。在制粉系統(tǒng)調(diào)整過程中，通風(fēng)量、磨煤機(jī)出力、電流等參數(shù)通過電廠控制系統(tǒng)記錄。為保證電廠DCS在線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，試驗(yàn)前對(duì)磨煤機(jī)出口管道風(fēng)速進(jìn)行流量偏差試驗(yàn)，經(jīng)修正后的表盤數(shù)據(jù)更能準(zhǔn)確反映磨煤機(jī)的運(yùn)行情況，為試驗(yàn)和運(yùn)行的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性提供指導(dǎo)。

2 結(jié)果分析

2.1 鋼球裝載量的影響

給煤量、鋼球裝載量、通風(fēng)量是決定制粉系統(tǒng)最大出力和最佳運(yùn)行方式的主要因素，首先討論鋼球裝載量和鋼球大小比例對(duì)系統(tǒng)出力的影響。試驗(yàn)中控制D30 mm、D40 mm、D50 mm鋼球各占1／3，鋼球總裝載量60 t，分4批次等量加入。得到鋼球裝載量與電流平均值擬合關(guān)系如圖1所示。

圖1 指數(shù)函數(shù)（a）、線性函數(shù)（b）與二次函數(shù)（c）擬合曲線

由圖1可知，磨煤機(jī)空載電流曲線為單調(diào)上升的凹曲線。由于更多的鋼球隨磨一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼球之間及鋼球與筒壁間發(fā)生碰撞會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)內(nèi)的撞擊能量損失增加，進(jìn)而增加磨煤機(jī)電耗。因而鋼球裝載量越多，鋼球消耗量越多，磨煤機(jī)運(yùn)行電流上升越快。對(duì)比3種擬合關(guān)系，二次函數(shù)形式的擬合關(guān)系相關(guān)性系數(shù)最高，且擬合誤差最小，更符合實(shí)際情況。

此外根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，考慮到實(shí)際裝球量、試驗(yàn)誤差及工業(yè)應(yīng)用的簡(jiǎn)便快捷性，得出推薦鋼球加載量與電流關(guān)系的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式（未進(jìn)行其它同類BBD磨煤機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證前，僅適用于本臺(tái)磨煤機(jī)），磨煤機(jī)電流（帶載加煤）：

式中：I0為磨煤機(jī)空載電流，A；G為磨煤機(jī)鋼球裝載量，t；B為磨煤機(jī)出力，t；χ為磨煤機(jī)帶載加煤修正系數(shù)，視實(shí)際煤種不同應(yīng)為0.18～0.25，若無實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)修訂，可估取為0.2。

該公式相比常規(guī)線性公式更加準(zhǔn)確，有助于制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2 分離器擋板開度的影響

分離器擋板開度可明顯影響制粉系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。分離器擋板開度偏小，則系統(tǒng)阻力增大，單耗增加，影響出力；開度偏大，則煤粉細(xì)度達(dá)不到要求，影響鍋爐安全。試驗(yàn)期間，在保持磨煤機(jī)出力和通風(fēng)量不變的情況下，調(diào)整分離器擋板為20°、25°、30°、40°和50°，其關(guān)系如圖2所示。

圖2 A1煤粉細(xì)度R90（a）、煤粉均勻性指數(shù)（b）和回粉細(xì)度R90（c）與分離器擋板關(guān)系

由圖2可知，磨煤機(jī)兩端煤粉細(xì)度偏差較大，且A2側(cè)大于A1側(cè)，這是由于磨煤機(jī)兩端風(fēng)量不平衡造成的。大量煤粉通過容量風(fēng)偏向A2側(cè)，使得A2側(cè)料位增高（表盤顯示兩端料位偏差很大），煤粉來不及磨細(xì)就被容量風(fēng)帶出磨煤機(jī)，相反，在A1側(cè)的煤粉則非常細(xì)。此外隨著分離器擋板開度的增大，煤粉細(xì)度R90和煤粉均勻性指數(shù)均呈近線性的增長趨勢(shì)，而回粉細(xì)度R90在擋板開度增大前期漲幅較大，后期漲幅逐漸平穩(wěn)甚至出現(xiàn)降低趨勢(shì)。

如圖3所示，隨著循環(huán)倍率的增大，粗粉分離器效率逐漸降低，且A2降低幅度較大。由圖4可知，隨著分離器擋板開度的增大，磨煤電耗和制粉電耗均出現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，且在25°時(shí)兩者達(dá)到最小值。綜合煤粉細(xì)度、煤粉均勻性指數(shù)及磨煤?jiǎn)魏呐c分離器擋板開度的關(guān)系，建議分離器擋板開度維持在25°～30°。

圖3 A1A2分離器效率與循環(huán)倍率的關(guān)系

圖4 磨煤?jiǎn)魏?、制粉單耗與分離器擋板關(guān)系

2.3 磨煤機(jī)料位的影響

磨煤機(jī)內(nèi)存煤量的多少通常通過磨煤機(jī)出入口差壓信號(hào)來表示［7］。在制粉系統(tǒng)中，磨煤機(jī)料位過低對(duì)導(dǎo)致煤粉過少，出力下降，造成鋼球之間及鋼球與磨煤機(jī)襯板之間的磨損，使鋼耗增加；料位過高則會(huì)減少通風(fēng)量，系統(tǒng)阻力增大，導(dǎo)致鋼球下降高度降低，影響鍋爐燃燒效率。因此，磨煤機(jī)內(nèi)可能存在一個(gè)綜合最佳料位，可使制粉電耗最小，磨煤機(jī)出力達(dá)到最大。料位優(yōu)化特性試驗(yàn)中保持磨煤機(jī)容量風(fēng)流量穩(wěn)定不變，磨煤機(jī)出口溫度穩(wěn)定不變。試驗(yàn)時(shí)磨煤機(jī)料位分別設(shè)定為400 Pa、600 Pa和800 Pa 3種工況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 磨煤?jiǎn)魏模╝）煤粉細(xì)度R90（b）煤粉均勻性指數(shù)（c）與煤粉細(xì)度的關(guān)系

由圖5可知，在本次試驗(yàn)調(diào)整范圍內(nèi)，改變磨煤機(jī)料位設(shè)定值對(duì)磨煤機(jī)單耗影響不明顯。隨著磨煤機(jī)料位設(shè)定值增加，煤粉細(xì)度總體略有增加，但變化不大。高料位對(duì)鍋爐負(fù)荷變化，特別是增加負(fù)荷時(shí)的響應(yīng)速度較快，有利于機(jī)組投自動(dòng)發(fā)電量控制的運(yùn)行。在保證磨煤機(jī)出口溫度在規(guī)定范圍的前提下，建議磨煤機(jī)料位差壓設(shè)定值在800 Pa左右運(yùn)行。

2.4 磨煤機(jī)出力的影響

根據(jù)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)特性分析可知，磨煤機(jī)出力通過磨煤機(jī)的一次風(fēng)量控制。在通風(fēng)量小于磨煤出力時(shí)，磨煤出力將隨風(fēng)量增加而增加；當(dāng)通風(fēng)量大于磨煤出力時(shí)，過度增加風(fēng)量將使磨煤機(jī)出口煤粉變粗，系統(tǒng)制粉量基本不變，而回粉增加。在現(xiàn)有鋼球裝載量及鋼球配比下，保持磨煤機(jī)料位不變，分離器擋板開度為25°，在不同的磨煤機(jī)通風(fēng)量下，分別對(duì)應(yīng)40 t／h、45 t／h、50 t／h 3種出力工況。

如圖6所示，隨著磨煤機(jī)出力的增加，煤粉細(xì)度R90逐漸增大，磨煤?jiǎn)魏暮椭品蹎魏臏p少，這說明磨煤機(jī)尚未達(dá)到到最佳出力范圍。由于電廠機(jī)組負(fù)荷和磨煤機(jī)出力及運(yùn)行方式配置的原因，磨煤機(jī)鋼球裝載量未達(dá)到設(shè)計(jì)最佳鋼球裝載量。目前磨煤機(jī)鋼球裝載量約60 t，最大出力不超過55 t／h，出力可滿足鍋爐負(fù)荷需求。此時(shí)若通過增加鋼球裝載量來增加磨煤機(jī)出力勢(shì)必會(huì)增加磨煤機(jī)空載電流，增加磨煤?jiǎn)魏?。因而綜合考慮磨煤機(jī)出力與煤粉細(xì)度、制粉電耗和負(fù)荷等因素，建議磨煤機(jī)出力控制在45～50 t／h。

圖6 制粉單耗與煤粉細(xì)度（a）磨煤?jiǎn)魏模╞）和制粉單耗（c）的關(guān)系

3 結(jié)論

a.磨煤機(jī)電耗隨著鋼球裝載量的增加而增加，推薦鋼球加載量與電流的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式為磨煤機(jī)電流·（G＋χ·B）。

b.當(dāng)磨煤機(jī)兩側(cè)容量風(fēng)量偏差較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)料位偏差，進(jìn)而導(dǎo)致兩側(cè)煤粉細(xì)度偏差。這可能會(huì)影響兩側(cè)對(duì)應(yīng)煤粉管道燃燒器著火和燃燒的穩(wěn)定性。

c.粗粉分離器擋板開度對(duì)煤粉細(xì)度、煤粉均勻性指數(shù)及回粉細(xì)度影響較大，存在一個(gè)最佳的分離器擋板開度，建議磨煤機(jī)出力為45～50 t／h時(shí)，最佳分離器擋板開度為25°～30°。

d.隨著磨煤機(jī)料位設(shè)定值的增加，磨煤機(jī)單耗幾乎不變，煤粉細(xì)度略有增加；高料位對(duì)鍋爐負(fù)荷變化，特別是增加負(fù)荷時(shí)的響應(yīng)速度較快，有利于機(jī)組投自動(dòng)發(fā)電量控制的運(yùn)行。

e.磨煤機(jī)存在最佳出力，本文中磨煤機(jī)現(xiàn)有出力約50 t／h，小于最大出力，可滿足鍋爐帶負(fù)荷要求，且此出力下最經(jīng)濟(jì)。

［1］ 蘇 凱，劉吉臻，牛玉廣.考慮直吹式鋼球磨電耗的廠級(jí)負(fù)荷優(yōu)化分配［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（2）：24-30.

［2］ 白 巖，郭風(fēng)波，汪 偉，等.某電廠鍋爐直吹式制粉系統(tǒng)問題治理［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（3）：38-40.

［3］ 岳峻峰，肖 杰，秦 鵬，等.雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)降低磨煤電耗試驗(yàn)研究［J］.熱能動(dòng)力工程，2011，26（3）：354-357.

［4］ 李彥龍，才延福，霍佩強(qiáng).大型電站鍋爐煙風(fēng)及制粉系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（7）：20-22.

［5］ 高繼錄，陳曉利，張艷友.600 MW超臨界空冷機(jī)組鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（7）：36-38.

［6］ DL 467—2004，磨煤機(jī)試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［7］ 王培萍，趙世偉，岳希明，等.ZGM113G型中速磨煤機(jī)運(yùn)行問題分析［J］.熱力發(fā)電，2010，39（1）：56-58.

Experimental Study on Power Consumption of Coal Pulverizing System for 300 MW Coal?fired Boiler

WANG Cheng?liang1，JIANG Peng?bo1，HOU De?an1，LI Qi?hao1，ZHENG Hai?guo2，YANG Hao2，DENG Shuang?hui2，TAN Hou?zhang2
（1.Huadian International Technology Center，Jinan，Shandong 250000，China；2.Department of Thermal Engineering，Xi'an Jiaotong University，Xi'an，Shanxi 710049，China）

To improve pulverizing system safety and reduce its electric consumption，an optimized experiment is performed on coal pulverizing system of a 300 MW subcritical boiler.On that basis of rational pulverized coal particle size and uniformity index，the influ?ence of steel ball quantity，the opening of classifier，coal level and milling output on electric consumption are studied and the opti?mized adjustment method for economy operation of coal pulverizing system is proposed，which can provide reference basis for adjust?ments in other similar coal pulverizing systems.

Ball mill；Pulverizing system；Electric consumption；Pulverized coal fitness；Optimized operation

TK229.6

A

1004-7913（2015）06-0031-04

王承亮（1971—），男，高級(jí)工程師，主要從事節(jié)能技術(shù)研究。

2015-03-12）