中间储仓式制粉系统三次风管道的优化

黄文强李 劲

（1.广东粤电中山热电厂有限公司，广东，中山 528445；2.广东连州发电厂，广东，连州 513435）

0 概 述

制粉系统是燃煤机组的重要辅助系统，制粉系统的可靠性直接影响机组的安全运行。在燃用低挥发分煤种锅炉系统中，普遍采用中间储仓式制粉系统。中间储仓式制粉系统的运行方式灵活，为了确保制粉系统运行在最佳经济模式下，当粉仓粉位较高时，需要停止某侧制粉系统的运行，因此中间储仓式制粉系统启停次数较多，每次启停均会改变炉膛的燃烧工况。减少制粉系统启停时，对燃烧参数的影响极为必要。

1 设备的布置及工况

某电厂2台锅炉的额定容量为440t／h，燃用无烟煤，每台锅炉配2台钢球磨煤机及2台排粉风机，采用中间储仓式制粉系统，热风送粉。空预器出口处的350～370℃部分热风进入磨煤机，热风从磨煤机出来后，成为温度80～90℃的乏气，再通过排粉机进入炉膛，排粉机出口设有5根风管，其中4根按对角布置的方式进入炉膛，另1根接至磨煤机入口，即排粉机再循环管，改造前的三次风系统的布置，如图1所示。

图1 改造前三次风系统图

2 系统布置存在的问题

2.1 主、再热蒸汽温度偏差大

在启动或停运某侧制粉系统的过程中，经常出现炉膛出口两侧烟气温度偏差过大现象，偏差值在100～180℃，造成主、再热蒸汽温度偏差过大，从而造成主、再热蒸汽超温或低温，运行人员经常要通过将一侧减温水阀门全关，而另一侧减温水阀门全开来调整主、再热蒸汽温度。统计锅炉超温和低温次数（统计标准为锅炉出口蒸汽温度大于545℃且持续时间超过1min计为1次；小于515℃且持续时间超过1min计为1次）。在启动和停运制粉系统过程中，出现的超温或低温现象，平均每年可达80次，占据了年度超温、低温次数的90%。启停制粉系统成为运行人员监控的最大压力，同时也威胁机组安全运行。

2.2 三次风管喷口炭化变形严重

自机组投运后，三次风管喷口常出现严重炭化现象，三次风管喷口需每年更换，即使选用厂家提供的高等级的材料，平均每年仍要进行更换。由于炉膛温度高，维护人员形成习惯性思维：认为此类设备是需要定期更换，因此没有进一步采取优化措施。前几年，因1号炉连续运行，未更换三次风管喷口，致使三次风管喷口的炭化变形严重，造成三次风吹损周围水冷壁引起爆管，机组被迫停运抢修。

2.3 冷却风门的故障频繁

三次风管冷却风的主要作用是当制粉系统停运时，冷却风门自动打开，从二次风箱来的冷却风冷却三次风管喷口，防止喷口烧坏，但该机组三次风管的冷却风门频繁出现电动装置故障或阀门卡涩，三次风冷却风门故障平均每年约21次，故障率较高。

3 原因分析及其改造方案

3.1 主、再热蒸汽温度偏差大原因

统计了启动或停运制粉系统期间炉膛出口两侧的烟气温度，统计结果表明，温度变化没有明显的规律，但每次出现温度偏差超标后，经运行人员调整配风后，炉膛出口两侧烟气温差会逐渐缩小，再恢复至正常范围。在两侧或单侧制粉系统运行以及两侧制粉系统同时停运的工况下，炉膛出口两侧烟气温度偏差30～60℃，在正常范围。当制粉系统启动或停运操作结束，达到某个稳定的运行工况后，炉膛两侧出口烟气温差在正常范围。

通过统计分析，启停制粉系统时的三次风扰动是炉膛出口温度偏差的主要原因，从而造成了蒸汽温度出现偏差。

为了确保机组运行经济性，必须根据粉仓粉位启停制粉系统。如何设法降低三次风对炉膛的影响，只能从制粉系统中查找原因。从图1可知，锅炉配置2套制粉系统，A排粉机出口有4根三次风管，分别从炉膛A、C角上层燃烧器顶部进入炉膛，分上、下两层布置；B排粉机出口也有4根三次风管，分别从炉膛B、D角上层燃烧器顶部进入炉膛，分上、下两层布置；这样对角布置的三次风管，在启停某侧制粉系统时，三次风形成的切圆被破坏，对炉膛燃烧切圆影响较大。

为了减少三次风对炉膛燃烧工况的影响，需对排粉机出口的三次风管重新优化布置，即将A排粉机出口4根三次风管，分别从炉膛A、B、C、D角上层燃烧器顶部进入炉膛，统一布置在下层；B排粉机出口4根三次风管，也分别从炉膛A、B、C、D角上层燃烧器顶部进入炉膛，统一布置在上层，如图2所示。这样布置的三次风管，无论启停任一侧制粉系统，炉膛四个角的三次风将同步变化，三次风形成的切圆仍保持完好，对炉膛燃烧工况的影响会减弱，该改造方案已在机组的A级检修中实施完成。

图2 改造后三次风系统简图

3.2 三次风管喷口高温碳化原因

三次风管喷口高温碳化原因。（1）炉膛温度过高；（2）三次风管的冷却风量不足；（3）材料选择错误。通过对炉膛温度进行测试，发现炉膛温度在正常范围。查询了原制造厂的喷口材料，该喷口材料已选用目前高等级的材料，材料的选用也正确。因此，造成三次风喷口碳化的主要原因是冷却风冷却效果无法满足要求。

由于锅炉燃烧所需的二次风量需要根据锅炉负荷进行调整，且设计中留有一定的调整余量，每个角的二次风箱的风压都通过二次风总门进行调整，正常运行时，经过节流后的二次风箱的风压为500～1 000Pa，原设计的冷却风是从二次风箱引出，因此造成冷却风量不足。为了增加三次风喷口的冷却风量，改变了冷却风管的布置，将冷却风管加长5～6 m，改接至二次风母管（即二次风箱总门前），如图2所示，并将冷却风管直径由125mm改为150mm。锅炉运行时，二次风母管的风压为2 200～2 400Pa，这样就提高了三次风喷口的冷却风量，该项改造方案在该机组的B级检修中实施完成。

3.3 冷却风门故障原因

原设计的冷却风直接从二次风箱顶部引出，由于受空间大小的限制，风门及其电动执行机构只能安装在二次风箱顶部，而二次风箱顶部周围环境的温度高，工作环境相对恶劣，因此造成风门故障率高。将冷却风管改接至二次风母管时，同步将风门及其执行机构抬高2.5m重新安装布置，避开了高温下工作环境。

4 改造效果

通过对制粉系统三次风管、冷却风管的重新布置和优化，虽未能彻底消除启停制粉系统对炉膛燃烧工况的影响，但降低了启停制粉系统过程中炉膛出口两侧烟气温度的波动幅度。改造后的统计数据表明：由于启停制粉系统造成的主、再热蒸汽超温和低温，平均每年只有20次；延长了三次风喷口的使用寿命，由改造前的每年更换，现可运行至2.5～3年后更换；三次风门的故障率，由改造前的年均21次降低至5次，通过改造和优化，提高了该机组运行安全性，延长了设备使用寿命，降低了维护成本，实施改造后的效果很明显。