康曉光

（古交西山發(fā)電有限公司，山西 古交 030206）

0 引言

近年來，我國電力行業(yè)的發(fā)電水平處于快速發(fā)展時期，燃煤機組的供電效率得到顯著提高[1-3]。制粉系統(tǒng)是煤粉鍋爐燃燒系統(tǒng)中的重要組成部分[4]，其運行狀況直接影響著鍋爐燃燒工況及鍋爐熱效率[5-7]。本文以某660 MW機組制粉系統(tǒng)為研究對象，針對制粉系統(tǒng)存在的問題，分析各因素對制粉系統(tǒng)運行工況的影響，通過制粉系統(tǒng)的調整，使制粉系統(tǒng)的運行工況趨于合理，同時降低鍋爐的排煙溫度，提高鍋爐運行的經(jīng)濟性。

1 鍋爐存在的問題

某660 MW機組采用中速磨直吹制粉系統(tǒng)，額定出力74.7 t/h，每臺爐配置6臺中速磨煤機，側向布置。原煤經(jīng)原煤倉進入給煤機，通過給煤機輸送至磨煤機，與熱一次風混合并干燥，在轉動的磨碗與磨輥之間通過彈簧加載被碾碎，煤粉由熱一次風攜帶至磨煤機頂部的動態(tài)分離器，通過調整動態(tài)分離器轉速調節(jié)煤粉細度，合格的煤粉經(jīng)煤粉管道送至爐內燃燒，不合格的煤粉返回磨煤機內再次碾壓，不易碾壓的石子煤由磨風環(huán)處掉入磨風室，經(jīng)風室內布置的刮板排入石子煤斗。石子煤由人工定期檢查排放，系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 正壓直吹式制粉系統(tǒng)

制粉系統(tǒng)作為鍋爐輔助設備的重要組成部分，其運行方式是否合理對空氣預熱器漏風、風機電耗、低負荷穩(wěn)燃、受熱面壁溫、爐膛出口煙溫偏差等有較大影響，因此有必要對制粉系統(tǒng)進行優(yōu)化。

2 影響制粉系統(tǒng)運行的因素分析

本廠機組調峰能力控制在40%~100%額定負荷，機組運行任何工況，C磨煤機均作為主力磨煤機運行，具有代表性，因此本文磨煤機以C磨煤機為例進行分析。

2.1 一次風壓對制粉系統(tǒng)的影響

磨煤機出力60 t/h、分離器轉速700 r/min時，磨煤機一次風壓特性如表1所示。從表1可以看出，一次風壓大于9 kPa時，磨煤機冷風調門開度較大，達到53%，而熱一次風調門開度小，僅為34%。此時，磨煤機入口一次風溫只有240℃，磨煤機出入口差壓達到4.1 kPa，顯然是不經(jīng)濟的。另外，一次風壓低于7.5 kPa時，磨煤機熱風大幅度增加，調門開度達85%，即便這樣，磨煤機出口溫度僅為91℃，難以達到設定的96℃，存在磨煤機出口粉管堵管的風險。因此，將一次風壓控制在7.5~9 kPa之間相對較安全、經(jīng)濟。

表1 C磨煤機一次風壓特性

2.2 磨煤機動態(tài)分離器對制粉系統(tǒng)的影響

磨煤機轉速直接影響著煤粉細度，當燃料量為60 t/h、一次風壓為8 kPa時，轉速對磨煤機特性的影響如表2所示。

表2 磨煤機分離器轉速特性

試驗結果表明，當分離器轉速由920 r/min下降至540 r/min時，煤粉細度R90由11.5%上升至19.4%。分離器轉速對鍋爐效率影響的試驗表明，此時的飛灰含碳量波動在1%左右，對鍋爐效率有一定影響。

分離器轉速減小，磨煤機出入口差壓明顯降低。當轉速為650 r/min時，磨煤機出入口差壓3 400 Pa，處于合理范圍內。

分離器轉速減小至650 r/min左右，升降負荷速率由6 MW提高至14 MW，提高了機組負荷響應速度，滿足電網(wǎng)調峰需求。

分離器轉速高低，影響合格煤粉的內循環(huán)率，對磨煤機磨輥及磨碗襯板磨損影響較大。通過降低磨煤機動態(tài)分離器轉速至650 r/min左右，磨煤機檢修周期由投產(chǎn)初期的3 500 h提高至18 000 h。

綜合考慮磨煤機出入口差壓、負荷響應速率、磨煤機檢修周期、燃煤熱值、鍋爐效率等因素，磨煤機分離器轉速控制在650 r/min左右。

2.3 磨煤機出口溫度對制粉系統(tǒng)的影響

該鍋爐設計煤種揮發(fā)分為20.56%，設計時磨煤機出口溫度控制在85℃。當磨煤機出口溫度達到95℃時跳閘。實際運行過程中，摻燒煤種的揮發(fā)分約為25%，將磨煤機出口溫度控制在95℃，達到120℃時跳閘。

磨煤機出口溫度變化如表3所示。結果表明，負荷為500 MW時，磨煤機出口溫度由85℃提高到97℃，排煙溫度由125℃下降到119℃，這是由于磨煤機出口溫度的提高，一方面增加了煤粉的干燥出力，空氣預熱器的換熱量增加；另一方面煤粉的著火熱下降，著火提前，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率。該鍋爐經(jīng)降低分離器轉速、降低一次風壓、提高磨煤機出口溫度等措施后，控制燃煤熱值為16.8 MJ/kg左右、Vdaf為25%左右時，鍋爐40%額定負荷，鍋爐爐膛負壓相對穩(wěn)定，在-40~-120 Pa波動，運行磨煤機火檢模擬量及開關量均正常，無擺動；就地看火爐內燃燒穩(wěn)定，火焰金黃色，火焰充滿度良好，機組各運行參數(shù)均能滿足運行要求。

表3 磨煤機出口溫度變化

2.4 磨煤機出口煤粉管道風速偏差對制粉系統(tǒng)的影響

由于受鍋爐設計布局的影響，特別是側煤倉布置的制粉系統(tǒng)，因磨煤機出口煤粉管道至鍋爐燃燒器煤粉管道安裝結構不同、彎頭數(shù)量不同，管道內流體受到的沿程阻力及局部阻力也不同，從而造成磨煤機出口至燃燒器的一次風速出現(xiàn)偏差，導致一次風攜帶煤粉量存在偏差，使得鍋爐水冷壁、過熱器受熱面左右側汽溫、壁溫出現(xiàn)偏差，嚴重時可能導致受熱面壁管或者低汽溫停機的事故。因此，對制粉系統(tǒng)冷、熱態(tài)一次風調平就顯得至關重要。

C層燃燒器一次風風速平均值及相應的偏差值如表4所示。從表4可以看出，經(jīng)過對制粉系統(tǒng)一次風調平試驗，運行燃燒器一次風速相對均勻，滿足偏差小于±5%的要求，同時鍋爐A、B兩側汽溫偏差由原來的30℃減小至10℃以內，煙溫偏差由原來的80℃減小至現(xiàn)在的50℃以內，受熱面壁溫偏差均在設計允許范圍內。

表4 C層燃燒器一次風風速平均值及相應的偏差值

3 結論及建議

a）一次風壓大于9 kPa時，磨煤機入口一次風溫只有240℃，磨煤機出入口差壓達到4.1 kPa，經(jīng)濟性較差；一次風壓低于7.5 kPa時，磨煤機出口溫度難以達到設定值96℃，且一次風壓過低會存在磨煤機出口煤粉堵管的風險。因此，建議運行控制一次風壓在7.5~9 kPa之間。

b）試驗磨煤機分離器轉速控制在650 r/min左右，既可以滿足鍋爐燃燒穩(wěn)定及受熱面壁溫的要求，又滿足電網(wǎng)調峰要求，建議根據(jù)實際運行要求，控制磨煤機分離器轉速在經(jīng)濟轉速范圍內。

c）當磨煤機分離器轉速由920 r/min下降至650 r/min，試驗證明磨煤機磨輥及磨碗襯板磨損速度明顯降低，延長磨煤機檢修周期。

d）實施降低分離器轉速、控制一次風壓、提高磨煤機出口溫度等一系列措施后，在燃煤熱值為16.8 MJ/kg左右時，滿足鍋爐40%額定負荷穩(wěn)燃要求。

e）為了鍋爐燃燒穩(wěn)定運行，建議機組在大、小修后，對制粉系統(tǒng)進行一次風調平試驗，滿足一次風速偏差小于±5%的要求。