660 MW超超臨界機組制粉系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化分析

黃 靜, 江 波, 史萌萌, 熊 鐘

(1. 國家電投集團江西電力有限公司 景德鎮(zhèn)發(fā)電廠， 江西景德鎮(zhèn) 333000;2. 江西景德鎮(zhèn)供電公司， 江西景德鎮(zhèn) 333000)

隨著國家經(jīng)濟深入發(fā)展，電力消費呈現(xiàn)新常態(tài)特征[1]。電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，電力消費增長減速換擋、結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，電力消費增長主要動力呈現(xiàn)由高耗能向新興產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)和居民生活用電轉(zhuǎn)換，電力供需形勢由偏緊轉(zhuǎn)為寬松[2-3]。

2015年火電發(fā)電量負增長、利用小時降至4 329 h，和設(shè)計的5 500 h差了30%以上[4]。火電機組利用小時數(shù)呈持續(xù)下降趨勢，節(jié)能降耗成為了新形勢下火電廠賴以生存的法寶[5]。制粉系統(tǒng)是電廠廠用電重要組成部分，對其進行參數(shù)優(yōu)化有利于降低廠用電[6-7]。

1 機組概況

某電廠2臺660 MW機組汽輪機為N660-25/600/600型(高中壓合缸)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓凝汽式汽輪機；發(fā)電機為QFSN-660-2-22型水氫氫發(fā)電機；鍋爐為HG-2035/26.15-YM3型的超超臨界直流鍋爐。該機組于2011年5月18日通過滿負荷168 h試運行。

鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風(fēng)機正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計。每臺鍋爐配置6座鋼制原煤斗及6臺HD-BSC26型電子稱重式給煤機，布置在運轉(zhuǎn)層(15 m)平臺。磨煤機采用ZGM113G-I型中速磨煤機，每臺出力最大77.24 t/h,最小19.3 t/h，保證67.97 t/h(設(shè)計煤種)，布置在煤倉間0 m層。每臺鍋爐配備6臺磨煤機，5臺磨煤機運行能滿足鍋爐最大連續(xù)出力時對燃煤量的要求，6臺磨煤機中的任何1臺均可作為備用。每臺鍋爐制粉系統(tǒng)配2臺100%容量的密封風(fēng)機。每臺磨煤機配1臺給煤機，給煤機出口與磨煤機進口相對應(yīng)，給煤機進口與鋼煤斗出口相對應(yīng)[8]。

從爐膛底部到頂部依次為A、B、C、D、E、F磨煤機，每臺磨煤機配4只燃燒器，墻式切圓燃燒。A層磨煤機配有等離子燃燒器。

2 磨煤機降加載油壓試驗

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

近來該電廠磨煤機單耗異常升高，且磨煤機本體振動較大，通過這次試驗，確定合理的磨煤機加載力曲線，在保證磨煤機出力和制粉細度前提下，實現(xiàn)降低磨煤機加載油壓運行，提升鍋爐安全可靠性和經(jīng)濟性。

2.2 試驗方案

1號鍋爐A(B、C、D、E、F)磨煤機煤量在手動，煤量維持在45 t/h，保持磨煤機入口風(fēng)量、加載油壓在自動位置，穩(wěn)定運行1 h后將變加載調(diào)整閥切為手動，加載油壓降低速率為1 MPa/h，進行煤粉細度、磨煤機單耗的對比，檢查和測量磨煤機基礎(chǔ)臺板振動有無異常，石子煤排放量的大小，依次找出磨煤機出力40 t/h、30 t/h時最為合適的加載油壓。

2.3 試驗結(jié)果

依次對1號鍋爐A(B、C、D、E、F)磨煤機煤量在45 t/h、40 t/h、30 t/h時進行試驗，6臺磨煤機特性基本一致(見表1)。

表1 A磨煤機不同煤量試驗

2.4 結(jié)果分析

分別對磨煤機出力為45 t/h、40 t/h、30 t/h時不同加載油壓狀態(tài)下磨煤機單耗進行對比，結(jié)果見圖1～圖3。

圖1 磨煤機45 t/h出力時調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機單耗對比

圖2 磨煤機40 t/h出力時調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機單耗對比

圖3 磨煤機30 t/h出力時調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機單耗對比

降油壓前水煤比為6.65，降油壓后水煤比為6.67，將磨煤機加載油壓調(diào)整之后，各臺磨煤機單耗明顯下降(見表2)。

表2 1號鍋爐磨煤機單耗kW·h/t

2.5 試驗結(jié)論

通過此次磨煤機降加載油壓試驗，根據(jù)試驗過程中磨煤機電流、振動、煤粉細度、通風(fēng)阻力、磨煤機出口溫度，得出以下結(jié)論：(1)磨煤機在45 t/h出力時在原有加載油壓曲線上降低2 MPa；(2)磨煤機在40 t/h出力時在原有加載油壓曲線上降低3 MPa；(3)磨煤機在30 t/h出力時在原有加載油壓曲線上降低2～4 MPa(原壓力曲線30 t/h出力時磨煤機振動，降低油壓后振動現(xiàn)象消失)；(4)磨煤機在20 t/h出力時由于在做30 t/h出力時液壓調(diào)節(jié)閥已關(guān)閉至最小，所以在20 t/h出力時設(shè)置為最低加載油壓(根據(jù)溢流閥調(diào)節(jié)值約為4 MPa)。1號鍋爐制粉系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果見表3。

表3 1號鍋爐制粉系統(tǒng)加載油壓優(yōu)化結(jié)果

2.6 經(jīng)濟效益

通過降低磨煤機加載油壓試驗，1號鍋爐磨煤機制粉單耗可降低0.8 kW·h/t左右，按2015年1號鍋爐共耗原煤1 370 044 t計算，可節(jié)約廠用電量110萬kW·h，節(jié)約49.5萬元。降低磨煤機加載油壓后，磨煤機磨輥、磨碗磨損速度降低，磨煤機大修堆焊周期增加，一臺鍋爐每年堆焊次數(shù)可降低3次，磨煤機堆焊費用按每臺5萬元，可節(jié)約費用15萬元，每臺鍋爐共節(jié)約64.5萬元。該廠2臺鍋爐每年可節(jié)約近130萬元，同時也提高了機組和設(shè)備的可靠性。

2.7 注意事項

由于該試驗是在保證煤種穩(wěn)定、機組負荷不變的情況下完成的，而現(xiàn)場實際過程中由于工況的變動等因素，還是存在一定的問題，主要是：由于煤種變化大，煤種可磨性系數(shù)變化，在可磨性系數(shù)較低時，加載油壓不一定滿足運行要求，可根據(jù)煤種結(jié)構(gòu)進行調(diào)整磨煤機加載油壓曲線，達到適應(yīng)煤種的要求。

3 低負荷3臺磨煤機運行

3.1 試驗?zāi)康?/h3>

隨著新建、擴建大容量機組相繼投產(chǎn)，再加上經(jīng)濟下滑，用電量和機組利用小時數(shù)下降， 導(dǎo)致機組負荷率低，尤其在夜間低谷時段機組負荷經(jīng)常在220 MW左右，制粉系統(tǒng)4臺磨煤機運行時單臺給煤量在25 t/h左右，磨煤機運行可靠性、穩(wěn)定性降低。合理的磨煤機運行方式對節(jié)約廠用電至關(guān)重要，為此研究試行在低負荷期間3臺制粉系統(tǒng)運行。

3.2 試驗方案

當(dāng)機組總煤量低于140 t/h時，建議3臺磨煤機運行，低于135 t/h時，必須3臺磨煤機運行。

磨煤機組合運行方式根據(jù)負荷情況及試驗結(jié)果待定，運行方式見表4。

表4 低負荷磨煤機組合運行方式

3.3 試驗結(jié)果

3.3.1 B+C+D運行方式

當(dāng)煤量為135 t/h時，由B、C、D、E 4臺磨煤機運行方式改為B、C、D 3臺磨煤機運行，相應(yīng)磨煤機電流和風(fēng)煙系統(tǒng)各風(fēng)機電流均發(fā)生一定變化(見表5、表6)。

表5 磨煤機電流對比情況

表6 風(fēng)機電流對比情況 A

3.3.2 C+D+E運行方式

當(dāng)煤量為110 t/h時，由B、C、D、E 4臺磨煤機運行方式改為C、D、E 3臺磨煤機運行，相應(yīng)磨煤機電流和風(fēng)煙系統(tǒng)各風(fēng)機電流均發(fā)生一定變化(見表7、表8)。

表7 磨煤機電流對比情況

表8 磨風(fēng)機電流對比情況 A

3.4 結(jié)果分析

在低負荷時，通過對制粉系統(tǒng)磨煤機臺數(shù)進行優(yōu)化，每小時可以將制粉系統(tǒng)電流降低25 A左右，風(fēng)煙系統(tǒng)電流降低12 A左右，合計降低37 A左右。由于經(jīng)濟形態(tài)的轉(zhuǎn)變，火電機組利用小時數(shù)下降，在夜間低負荷段時間越來越長，每天按照7 h計算，2臺鍋爐每天節(jié)省約4 570 kW·h，折合人民幣約2 056元/d，全年按照100 d計算，合計節(jié)省20萬元/a，有效降低了發(fā)電成本。

3.5 注意事項

由于低負荷運行時只有3臺磨煤機，當(dāng)發(fā)生其中1臺磨煤機斷煤，會造成燃燒不穩(wěn)等現(xiàn)象。為了避免此類現(xiàn)象發(fā)生，優(yōu)化了相應(yīng)油槍自投邏輯：

(1) 磨組運行臺數(shù)少于3臺時，延時2 s。

(2) 爐膛負壓達到-500 Pa或+300 Pa時，延時3 s。

(3) 任一煤層火檢失去2/4時，延時3 s(如火檢信號原有延時模塊，可不另加延時)。

4 結(jié)語

通過對制粉系統(tǒng)加載油壓的優(yōu)化試驗，確定合理的磨煤機加載力曲線，在保證磨煤機出力和制粉細度前提下，實現(xiàn)降低磨煤機加載油壓運行，提升鍋爐安全可靠性和經(jīng)濟性，每年為該廠2臺鍋爐節(jié)約近130萬元。但是由于煤種變化大，煤種可磨性系數(shù)變化大，可磨性系數(shù)低時，加載油壓不一定滿足運行要求，可根據(jù)煤種結(jié)構(gòu)進行調(diào)整磨煤機加載油壓曲線，達到適應(yīng)煤種的要求。

低負荷3臺磨煤機運行，能夠有效降低制粉系統(tǒng)和風(fēng)煙系統(tǒng)的電耗，一年能夠節(jié)約20萬元，有效降低了發(fā)電成本。在實行該方案之前，一定要完成好相關(guān)保護試驗，防止低負荷狀態(tài)下磨煤機斷煤引起爐膛燃燒不穩(wěn)事故。與此同時，要做好低負荷運行經(jīng)驗的積累，保證機組的安全穩(wěn)定運行。