火電廠中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)優(yōu)化

劉磊

摘 ? 要：目前國(guó)內(nèi)電力網(wǎng)中大型火電燃煤機(jī)組仍占發(fā)電主體，而燃煤鍋爐的制粉系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)備選用分為多種，其中中儲(chǔ)制粉系統(tǒng)是電站鍋爐中較常見的一種鍋爐制粉方式。該系統(tǒng)在運(yùn)行中也有著優(yōu)點(diǎn)和不足之處，為提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性，通過對(duì)中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)優(yōu)化方式進(jìn)行分析，并針對(duì)鍋爐投運(yùn)制粉系統(tǒng)存在的問題，提出了具體的處理措施和建議。

關(guān)鍵詞：火電廠 ?制粉系統(tǒng) ?優(yōu)化分析

中圖分類號(hào)：TM62 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（b）-0026-02

1 ?制粉系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)介

電站HG-670/13.7-YM9型鍋爐，配有中間儲(chǔ)藏式、干燥劑送粉的制粉系統(tǒng)兩套，每套制粉系統(tǒng)均配有1臺(tái)JGC-30型稱重式全封閉皮帶給煤機(jī);1臺(tái)鋼球磨煤機(jī);1臺(tái)木屑分離器;1臺(tái)粗、細(xì)粉分離器;1臺(tái)排粉機(jī);1個(gè)原煤斗及1個(gè)煤粉倉(cāng)。

2 ?關(guān)于中儲(chǔ)式系統(tǒng)能量源解析

中儲(chǔ)系統(tǒng)原理：系統(tǒng)煤倉(cāng)原煤經(jīng)給刮板輸煤機(jī)到鋼球磨入口，在鋼球磨的轉(zhuǎn)動(dòng)下，原煤進(jìn)入磨煤機(jī)，二段空氣預(yù)熱器熱風(fēng)和鍋爐再循煙氣混合成干燥劑進(jìn)入磨煤機(jī)入口，并對(duì)球磨機(jī)內(nèi)的煤進(jìn)行干燥，同時(shí)大部分煤粉隨干燥劑經(jīng)至制粉系統(tǒng)的木屑分離器，再至系統(tǒng)粗粉旋流分離器，在粗粉內(nèi)旋流作用下，不合格煤粉被分離后經(jīng)鎖氣器至回粉管，回至磨煤機(jī)入口繼續(xù)研磨，符合規(guī)定的細(xì)粉送至細(xì)粉分離器實(shí)現(xiàn)空氣和煤粉分離，合格的煤粉經(jīng)下粉管進(jìn)入到煤粉倉(cāng)，系統(tǒng)殘留部分煤粉的乏氣直接吹入爐膛燃燒。

制粉系統(tǒng)能量：中儲(chǔ)式系統(tǒng)可以分為磨煤和干燥通風(fēng)兩部分，動(dòng)力來自于鋼球磨和排粉風(fēng)機(jī)的6kV電動(dòng)機(jī)。由制粉能量和電耗平衡得知，即使制粉方式不同但磨制等量的制粉，所耗能量相同，而鋼球磨電耗比其它中速磨煤機(jī)電耗高約1倍。中儲(chǔ)式磨煤系統(tǒng)在運(yùn)行中，鋼球的能量消耗主要是鋼筒卷起鋼球在回落過程中，碰撞磨煤機(jī)襯板、鋼球及與原煤間相互碰撞，導(dǎo)致鋼球能量消耗;鋼球與原煤回落擊打磨煤機(jī)內(nèi)襯板時(shí)，襯板的固定螺絲會(huì)松動(dòng)甚至鋼筒變形等，都可通過襯板導(dǎo)致能量消耗;鋼球磨運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的筒體振動(dòng)及噪音等。鋼球磨制粉通風(fēng)過程中，氣粉混合物在流經(jīng)系統(tǒng)過程中與設(shè)備摩擦產(chǎn)生熱量損耗而消耗能量。上述兩部分能量損耗，引起中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)電耗上升，并導(dǎo)致了設(shè)備振動(dòng)大及噪聲等負(fù)面作用。

3 ?中儲(chǔ)式系統(tǒng)的優(yōu)化

優(yōu)化目的既要磨制出合格煤粉，同時(shí)降低電能消耗，盡可能提高制粉出力。

4 ?采取的手段及方法

4.1 鋼球磨載球量

經(jīng)運(yùn)行試驗(yàn)，中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)鋼球裝載系數(shù)在10%～35%之間時(shí)，當(dāng)保證煤粉細(xì)度和系統(tǒng)通風(fēng)不變情況下，鋼球磨電耗E隨載球量G的增大而升高，鋼球磨內(nèi)沿筒體半徑方向，鋼球各不同分層的工作效率不同，靠近筒體側(cè)鋼球甩起的高度大，與原煤及鋼球間碰撞強(qiáng)烈，隨載球量G增加，遠(yuǎn)離筒壁層的鋼球增多，球磨機(jī)內(nèi)鋼球整體工作效率降低，而載球量E也增大。

在中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)中，電能消耗主要為鋼球磨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)和筒內(nèi)鋼球甩升，在保證鋼球磨最佳出力同時(shí)，尋求筒體內(nèi)最佳載球量可作為提升中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的最佳途徑和方法;提高中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，除尋求最佳載球量外，還要保證系統(tǒng)最佳通風(fēng)量及適當(dāng)提高磨煤機(jī)入口風(fēng)溫度。

根據(jù)公式得知，在最小電耗時(shí)的鋼球磨最佳載球量系數(shù)（ψ）為0.12/（n/nl）1.75，其中n為鋼球磨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)速度，nl為鋼球磨筒體臨界轉(zhuǎn)速;經(jīng)運(yùn)行試驗(yàn)調(diào)整確定最佳載球量，并調(diào)整該工況下對(duì)應(yīng)最佳通風(fēng)量和溫度。

4.2 鋼球磨內(nèi)不同球徑配比

鋼球磨內(nèi)球徑及不同球徑的比例分配，對(duì)鋼球磨損、電耗甚至鋼球磨出力都會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于鋼球磨，筒內(nèi)球徑若變化，磨制相同規(guī)格煤粉，直徑較小的鋼球在制粉時(shí)，球體與煤的碰擦和擠撞頻率較高，相對(duì)提高磨煤機(jī)出力。

經(jīng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼球磨內(nèi)球徑50mm、60mm載球量各50%和球徑60mm載球量10%，球徑70mm載球量90%兩種工況下，在最佳載球量時(shí)，鋼球磨電機(jī)電流相同，并且前一種工況出力為70t/h，后一種工況為65t/h，最終得出球體直徑為40mm、50mm、60mm載球量各占1/3為最佳配比。

4.3 中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)通風(fēng)

中儲(chǔ)式系統(tǒng)增加通風(fēng)量會(huì)提高系統(tǒng)出力，但風(fēng)量越高風(fēng)速越高，會(huì)增加系統(tǒng)設(shè)備磨損。通風(fēng)速度過高，導(dǎo)致大顆粒煤粉無法在粗粉分離器分離，被乏氣帶入爐膛，影響燃燒。中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)出力包括磨煤和通風(fēng)出力，通風(fēng)量太小制粉量少，出力減小。當(dāng)通風(fēng)量過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致球磨機(jī)入口積煤量大，導(dǎo)致鋼球無法與煤充分混合碰砸，而部分煤卻被過分磨制，降低出力且易導(dǎo)致鋼球磨入口著火。 正常通風(fēng)時(shí)，排粉機(jī)所耗功率Pt是隨風(fēng)量的增加而增大的，若過分地增加通風(fēng)量，在煤粉細(xì)度不變情況下，粗粉分離器的回粉增加，循環(huán)磨制增大通風(fēng)阻力，相應(yīng)增加電耗。

所以，最佳通風(fēng)量應(yīng)在通風(fēng)和制粉電耗之和為最小的工況下。

4.4 給煤機(jī)煤量調(diào)整

鋼球磨在最佳轉(zhuǎn)速下，鋼球甩起后最佳分離角度為54.44°，甩起的鋼球除與煤碰撞外，大部直接跌落襯板上，筒體內(nèi)能量消耗非制粉消耗。

當(dāng)增加給煤機(jī)刮板煤量，鋼球與煤充分混合擠撞，充分利用鋼球動(dòng)能（適當(dāng)給煤量時(shí)），給煤機(jī)運(yùn)行中要精細(xì)調(diào)整，控制最佳及最大給煤出力。

5 ?粗粉分離器氣粉分離

粗粉分離器中大顆粒分離取決于旋風(fēng)分離擋板角度，從而保證煤粉細(xì)度，衡量粗粉分離器的重要指標(biāo)是循環(huán)倍率，循環(huán)倍率增大分離擋板開度增大，管道節(jié)流損失較小，但回粉量和通風(fēng)電耗增大，既要保證分離細(xì)度，又要保證最小循環(huán)倍率。

6 ?制粉系統(tǒng)漏風(fēng)治理

中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)為負(fù)壓式系統(tǒng)，系統(tǒng)不嚴(yán)密對(duì)制粉出力影響很大，刮板式給煤機(jī)及鋼球磨為主要漏風(fēng)點(diǎn)，其余漏風(fēng)來自系統(tǒng)鎖氣器、管道、分離器等部位。系統(tǒng)漏入冷風(fēng)會(huì)降低系統(tǒng)通風(fēng)溫度導(dǎo)致通風(fēng)出力下降，降低制粉出力;分離器的漏風(fēng)，會(huì)降低出粉量;鎖氣器漏風(fēng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)溫降低及吹入爐膛三次風(fēng)量增大，影響爐膛燃燒，排煙熱損失增大，鍋爐效率降低。

7 ?中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)提高出力措施

中儲(chǔ)式系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)出力下降，電耗升高，治理措施如下：

（1）保證鋼球磨最佳載球量，當(dāng)只加裝單一直徑的鋼球時(shí)，會(huì)造成制粉均勻性差，回粉量大降低磨煤機(jī)效率和出力。建議調(diào)整鋼球裝載量及不同球徑的配比，保證載球量和最佳球徑配比。

（2）設(shè)計(jì)制粉系統(tǒng)排粉風(fēng)機(jī)裕量大，系統(tǒng)風(fēng)速過高，加劇系統(tǒng)設(shè)備的磨損。建議改造排粉風(fēng)機(jī)，使通風(fēng)量與風(fēng)速匹配，并保證鋼球磨的最佳通風(fēng)出力。

（3）精細(xì)調(diào)整給煤機(jī)煤量，保證鋼球磨的最大磨煤量和給煤機(jī)的最大給煤量，可采用自動(dòng)料位器控制。

（4）根據(jù)不同煤質(zhì)調(diào)整粗粉分離器擋板角度，保證煤粉的經(jīng)濟(jì)細(xì)度。

（5）及時(shí)查找制粉系統(tǒng)漏風(fēng)點(diǎn)，實(shí)施堵漏工作。

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