660MW超临界锅炉制粉系统运行经济技术研究.doc

1、660MW 超临界锅炉制粉系统运行经济技术研究摘要：大唐黄岛发电有限责任公司 6 号 660MW 超临界机组自 2007年投产以来，锅炉制粉系统陆续暴露出磨煤机出力低、单耗大、磨损严重等问题，针对上述系列问题，进行了详细的制粉系统诊断及优化试验。通过现场试验，摸清和掌握了目前锅炉制粉系统的运行性能，深入分析了制粉系统出现的问题，制粉系统整体安全性、经济性都有一定程度的提高。该诊断过程及分析办法可为国内同类型机组制粉系统的调整提供借鉴经验。 关键词：制粉系统；诊断；调整试验；经济性 中图分类号： TK223 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 大唐黄岛发电有限公司三期工程 6 号锅炉为 SG

2、2102/25.40-M953 型超临界参数变压运行螺旋管圈直流燃煤锅炉，由上海锅炉厂有限公司生产。锅炉采用单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、 型露天布置，配套 660MW 汽轮发电机组。锅炉配备了 6 台 ZGM113G 型中速磨煤机，采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，设计在 BMCR 工况下 5 台投运，1 台备用。每台磨煤机对应同层的四角 4 只直流式煤粉燃烧器，煤粉细度 R75=25%。 #6 机组投产两年后，在长时间的运行之后，锅炉制粉系统陆续暴露出一些问题，如磨煤机出力低、单耗大、磨损大等问题，已影响到机组的安全、经济运行1-2。针对上述问题

3、，进行了详细的制粉系统诊断及优化调整试验，通过现场试验，摸清和掌握了目前锅炉制粉系统的运行特性及调整特性，经过调整，使得锅炉的整体安全性、经济性都有一定程度的提高。 1 制粉系统问题概述 6 号炉配备 6 台 ZGM113G 型中速磨煤机，采用冷一次风机正压直吹式制粉系统。制粉系统存在如下主要问题：（1）磨煤机风量测量装置线性度较差，表盘值和实测值对应关系规律性较差，而风量的准确性是磨煤机采用合适的风煤比曲线运行的提前；（2）磨煤机的最佳风煤比曲线不确定，合适的风煤比曲线可保证合适的煤粉细度、均匀性指数的前提下，尽量降低制粉单耗，且有利于燃烧；（3）磨煤机加载压力偏大，设备磨损严重；（4）磨煤

4、机出力偏低，从而制粉单耗偏高，严重时影响带负荷。针对制粉系统出现的上述四个问题，进行了制粉系统诊断及优化试验，对目前出现的问题进行摸底、诊断分析并优化调整。为方便分析问题，选取最具有代表性的 D 磨煤机进行详细的分析。 2 制粉系统摸底及诊断 对目前的制粉系统进行摸底试验，摸清目前制粉系统出现的问题并进行初步诊断。 2.1 风量测量及风粉分配偏差 D 磨煤机风量测试值和表盘值的对应关系见图 1。风粉分配偏差情况见表 1。 图 1 D 磨煤机风量标定规律 从图 1 可看出，D 磨煤机的风量实测值和表盘值之间无明显规律性，说明风量测量装置线性度差，不能真实反映磨煤机风量，导致磨煤机无法按照设定的风

5、煤比曲线运行。 表 1D 磨煤机风粉分配偏差 从表 1 可知，D 磨煤机一次风管风速偏差较大，D1 管风速偏差为12.81%，需要调整缩孔，将风速偏差调至 5%以内。D 磨煤机的粉量偏差很小，运行状态良好。 2.2 磨煤机运行状况摸底 对六台磨煤机在常用出力下的加载力、磨电流、磨煤单耗及煤粉细度进行摸底试验，见表 2。 表 2 磨煤机运行状况摸底 从表 2 可知，在常用出力 47t/h 下，磨煤单耗普遍处于 9kWh/t 以上；加载压力普遍在 13.5MPa 以上；各个磨煤机煤粉细度不一；F 磨煤机电流、功率明显高于其它磨煤机。 2.3 磨煤机最大、最小出力 表 3 为 D 磨煤机最大、最小出

6、力工况。可以看出，目前磨煤机出力在 58t/h 的水平，远达不到同类型磨一般出力 65t/h 的水平，磨煤机在大出力下磨煤单耗降低至 8 kWh/t 左右，在低出力时，磨煤单耗很高。 表 3D 磨煤机最大、最小出力 3 制粉系统优化调整试验 针对 D 磨煤机的摸底情况进行优化调整试验。调整试验内容有风量特性试验、加载力特性试验、出力特性试验。目的是寻找合适的风煤比曲线及加载力曲线，提高出力，降低单耗。 3.1 风量特性试验 D 磨煤机习惯运行工况下运行风量偏大，表盘风量比实测偏小所致是主要原因之一，通过试验，获得了磨煤机运行风煤比曲线，按照该曲线运行，可保证煤粉细度在 21%左右，且制粉单耗和

7、均匀性指数较好。 图 2 磨煤机风煤比曲线 3.2 加载力特性试验 维持 D 磨出力 46.4t/h，风量 88t/h，分离器挡板开度 50，出口温度 77，通过调整加载压力改变磨煤机运行状态。以探讨加载力对磨煤单耗、煤粉细度的影响，见表 4。 表 4D 磨煤机加载压力特性试验 从表 4 可看出，随加载压力增大，煤粉细度呈下降趋势：加载压力由 11.52MPa 增大至 12.77MPa 时，煤粉细度 R90 由 25.6%下降至 17.8%，降低了 7.8%；而加载压力由 12.77MPa 增大至 14MPa 时，煤粉细度 R90由 17.8%下降至 16.4%，降低了 1.4%。这说明加载压

8、力增加到一定程度后对煤粉细度的影响越来越小，即磨煤机加载压力存在一最佳值。随加载压力增大，磨煤单耗呈近似线性平缓上升趋势。工况出力下，加载力最佳设置为 12MPa 时，煤粉细度满足 21%的同时，磨煤单耗较低。 3.3 出力特性试验 维持分离器挡板开度 50，出口温度 77，通过调整 D 磨煤机出力改变其运行状态，加载压力、风量相应调整。出力特性试验数据见表 5。 表 5D 磨煤机出力特性试验 从表 5 可以看出，随磨煤机出力增大，磨煤单耗呈下降趋势；无论在什么出力下，煤粉细度 R90 均处于 20%左右，而一般情况下，随磨煤机出力增大，煤粉细度呈上升趋势，由此可判断磨煤机一直处于大加载压力状

9、态运行。 4 制粉系统问题分析 结合制粉系统运行摸底情况及优化调整结果，对制粉系统出现的问题进行分析并提出解决方法。 4.1 风量测量装置线性度差 由图 1 可知，风量测量装置线性度差，不能真实反映磨煤机风量。 现场观察，发现现场风量测量装置安装的位置距离进入磨煤机风道的弯头太近，小于 5 倍的管道直径，导致此处流场极不稳定，不符合风量测量装置安装的位置要求，故难于实现准确测量。 4.2 加载压力偏大 中速磨加载压力的大小对磨煤单耗、磨辊磨盘的磨损速度、煤粉细度及煤粉均匀性指数都有一定的影响。加载压力偏大时，煤粉细度变化不大，但煤粉均匀性指数上升，这对降低飞灰可燃物含量，提高锅炉热效率是有利的

10、，负面影响是磨辊磨盘磨损加剧、磨煤单耗上升，磨煤机运行的安全性、经济性下降；加载压力偏小时，磨辊磨盘磨损减轻、磨煤单耗下降，这对提高磨煤机运行的安全性、经济性是有利的，负面影响是煤粉细度上升、煤粉均匀性指数下降，此时往往飞灰可燃物含量上升，锅炉热效率下降。另外，加载压力也不宜过小，过小时会造成磨煤机研磨出力不足。因此，在保证煤粉细度的前提下，磨煤机加载压力存在一最佳值。 标准加载力曲线及调整后加载力曲线分别见图 3 及图 4。 图 3 标准加载力曲线 图 4 调整后运行加载力曲线 对比图 3、图 4，可知，优化调整后的加载力运行曲线比 ZGM113G 型磨煤机的标准加载压力曲线加载力偏大，但在

11、运行中发现，其可降低的余地不大，原因分析如下。 （1）难磨煤种 对入炉煤进行多次采样，混和后进行了哈氏可磨性指数分析，HGI=58，可磨性属于难磨，难磨煤种往往需要较大的加载压力。 （2）磨辊磨盘磨损严重 磨煤机长期磨制难磨煤种将引起磨煤机磨辊磨盘磨损严重，导致磨煤机研磨出力不足，磨煤机不得不增大加载压力运行，磨煤机增大加载压力运行后又加剧了磨煤机磨辊磨盘的磨损，这是一个恶性循环的过程。煤质属于难磨煤、磨煤机磨辊磨盘磨损严重导致磨煤机研磨出力不足是目前磨煤单耗偏大的根本原因。磨煤机加载压力偏大是目前磨煤单耗偏大的主要原因之一。 4.3 磨煤机出力偏低 磨煤机出力由其研磨出力、通风出力、干燥出力

12、三者中的最小者决定。目前磨煤机出力远不能达到此型磨煤机的一般出力水平（65t/h 左右），这也是目前磨煤单耗偏大的主要原因之一。原因分析如下。 （1）磨煤机研磨出力不足 如前所述，煤质属于难磨煤、磨煤机磨辊、磨盘磨损严重导致磨煤机研磨出力不足。 （2）磨煤机通风出力不足 磨煤机通风出力不足的根本原因在于一次风机。经过调查发现，一次风机设计参数(流量、全压)偏低、实际运行时电流远小于额定值，而空气预热器阻力偏大是一次风压偏低的主要原因。另外，磨煤机风环磨损严重造成的风环风速下降也是导致磨煤机通风出力不足的原因之一。 （3）磨煤机干燥出力不足 磨煤机出口温度代表了原煤和煤粉的干燥程度。目前厂内常用

13、煤种的水份较大，一般在 12%左右，大时可以达到 16%左右，导致磨煤机出口温度一般不能达到 80，这是导致磨煤机干燥出力不足的根本原因。 磨煤机冷风调节门全关时，磨煤机入口温度在 280左右，比空气预热器后一次风温偏低 20以上，说明磨煤机冷风调节门关闭不严，磨煤机冷风漏量较大，造成磨煤机入口温度偏低，这也是导致磨煤机干燥出力不足的原因之一。 另外，由于煤种为高挥发分煤种，考虑到热风温度高时磨煤机石子煤箱易自燃，运行中一般也控制较低的磨煤机入口温度。 5 结论及建议 经过制粉系统摸底、诊断及问题分析之后，提出以下结论及建议。 （1）选择一台磨煤机的风量测量装置，将其移动至进入磨煤机风道直管段

14、的中间位置，待重新标定并运行一段时间后再检验其效果。如果运行可靠，则推广至其它磨煤机；如果仍然线性度较差，则说明此风量测量装置本身存在问题，可对其进行改造或更换其它类型的风量测量装置。 （2）按照调整后的加载力曲线及风煤比曲线运行，在保证煤粉细度在 21%左右的前提下，降低制粉单耗，提高出力。 （3）定期对磨煤机磨辊、磨盘进行检修，可考虑 3000h 进行堆焊或更换，确保研磨能力，使得运行加载力可处于较低水平，磨煤单耗降低，良性循环。 （4）目前磨煤机最大出力可以达到 60t/h，最小出力可以达到16t/h。磨煤机在较大出力下运行有利于降低磨煤单耗，一般磨煤机出力在 55t/h 左右时磨煤单耗

15、可以下降至 8kWh/t 以下。建议单台磨煤机出力维持在 55t/h 左右，机组升负荷时能不起动磨煤机最好不要起动。 （5）经过制粉系统优化调整试验后，整个系统的安全性、经济性都有所提高。制粉单耗下降 2kWh/t。按年磨制 1400000 吨原煤，电价 0.5元/kWh 计算， 年节约电费 140 万元，节能效果明显。 参考文献 1山东黄岛发电有限公司 6 号炉制粉系统及燃烧系统优化诊断试验报告，西安热工研究院有限公司，2009 年 8 月 2山东黄岛发电厂#6 锅炉大修前性能试验报告R，山东电力研究院，2008 年 11 月 13 日 _ 作者简介：胡代军(1961)，男，大唐黄岛发电有限责任公司，工程师，长期从事发电厂节能技术管理等专业工作。