某600 MW发电厂锅炉制粉系统出力不足原因分析

熊峰

(湛江中粤能源有限公司，广东 湛江 524000)

某600 MW发电厂锅炉制粉系统出力不足原因分析

熊峰

(湛江中粤能源有限公司，广东 湛江 524000)

通过试验对某600 MW发电厂#1锅炉存在的制粉系统出力不足问题进行了分析，找到了问题所在，并给出了合理的改进建议。经理论计算表明，改进后#1锅炉存在的制粉系统出力不足问题得到了明显改善。

磨煤机出力；混合风压；制粉系统；阻力

0 引言

磨煤机有钢球磨、中速磨、风扇磨以及小容量高速锤击磨等[1]。国内大型锅炉在燃用无烟煤、贫煤、低质煤时,多采用钢球中间储仓式制粉系统；部分烟煤和引进机组多采用直吹式制粉系统;燃用褐煤时,采用风扇磨煤机直吹式制粉系统居多。磨煤机随着运行时间增加，必然出现内部构件磨损、堵塞等诸多问题。而这些问题势必影响磨煤机的正常运行，导致其出力不足，甚至影响正常生产[2]。导致磨煤机出力不足的原因很多[3-4]。研究磨煤机出力的影响因素，对提高锅炉机组整体的稳定性和经济性有重要作用[5-7]。刘玉海等通过对比不同厂家的钢球来考察对磨煤机的影响[8-10]。

某600 MW发电厂#1锅炉目前的制粉系统出力不足问题十分严重，已经影响到锅炉的正常运行，对锅炉负荷的提升等造成了极大困扰。为了解决此问题，本文通过一系列相关试验、计算及理论分析解决锅炉面临的磨煤机出力不足的问题。

1 设备简介

锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，锅炉为亚临界、一次中间再热、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、单炉膛、平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、全钢构架的型燃煤汽包炉。设计煤种及锅炉参数见表1和表2。

#1锅炉制粉系统为中速磨正压直吹式系统，磨煤机型号为ZGM113G，共6台，其中1台备用。该型号磨煤机设计煤种出力为58.6 t/h，磨盘转速为24.3 r/min，磨盘工作直径为2 250 mm，通风阻力(包括分离器)为6.34 kPa，设计煤粉细度R90=16%。

表1 设计煤种

磨煤机在磨制试验煤种情况下，时常出现的问题主要有：磨煤机出力不足，日常运行中基本维持在37.0～50.0 t/h；增加磨煤机出力会出现磨煤机电流增大、磨煤机出口风管风速降低、磨煤机入口风量减少等问题，极易发生堵磨现象；个别管路时常出现煤粉沉积，乃至堵塞煤粉管道。

表2 锅炉参数

2 磨煤机出力不足原因分析

为了解决磨煤机出力不足的问题，本文分别从煤质情况、设备情况、混合风压等方面进行分析。

2.1煤质分析

燃烧调整试验期间，煤质分析结果与设计煤质对比情况见表3。

表3 设计煤质与试验期间煤质分析结果

由表3可知，试验煤质元素分析和工业分析结果与设计煤质较为接近；设计煤质哈氏可磨指数为55，而原煤样品1哈氏可磨指数为55、原煤样品2哈氏可磨指数为57，在可磨性分级方面均属“难磨(哈氏可磨指数为40～60)”；原煤样品1冲刷磨损指数为1.7，原煤样品2冲刷磨损指数为1.8；根据冲刷磨损指数与煤的磨损性对照表，上述2 d原煤样品磨损性均为“不强(1.0～2.0)”。也就是说，试验煤质与设计煤质分析结果整体较为接近，不会对磨煤机出力能力产生大的影响。

2.2磨煤机设备和构件分析

磨煤机内部构件磨辊磨损和分离器挡板安装情况对磨煤机出力能力及煤粉细度影响较大。制粉系统试验期间，个别磨煤机会显示某1个“磨辊降到位”，而其他2个磨辊显示正常，可能3个磨辊安装不在同一水平面上，导致研磨出力不足，限制了磨煤机出力，引起煤粉细度偏粗；试验期间，发现C磨煤机和E磨煤机分离器挡板特性较差，煤粉细度和磨煤单耗(制粉系统耗电/耗煤量)随着分离器挡板开度调整未呈现出规律性的变化。

2.3混合风压分析

锅炉入口混合风压力不够是造成锅炉出力不足的一个原因，日常运行显示出锅炉的混合风压力可能偏低很多，故抽检3根风管来验证锅炉的混合风压力问题。由于锅炉实际混合风压和理论值相差太大，抽检得出来的数据已经能够反映出锅炉混合风压力方面存在的问题。故随机抽取C磨煤机#2管(C2)、E磨煤机#3管(E3)、A磨煤机#5管(A5)，并根据一次风速和一次风管路设计参数，进行阻力核算，其范围从磨煤机分离器出口至燃烧器喷口之间，包括可调缩孔，结果见表4。

表4 一次风管路阻力核算结果 Pa

一次风管A5，E3，C2的管路阻力分别为2 273.66，2 414.36，2 496.61 Pa，磨煤机通风阻力(包括分离器)设计值为6 340.00 Pa，若要达到铭牌出力，磨煤机入口混合风压应分别达到8 613.66，8 754.36，8 836.61 Pa。

在600 MW机组负荷下，假设投运A/B/C/D/E磨煤机，对由一次风机出口至磨煤机入口之间管路进行阻力核算，一次风机出口冷风静压取10.20 kPa，冷风温度取25.0 ℃，热风温度取330.0 ℃，混合风温度取230.0 ℃，计算实际设备和管路条件下磨煤机入口的实际混合风压力，计算结果见表5。

表5 混合风压力核算结果与比较 Pa

表6 热风及混合风管改造前后阻力和混合风压力对比 Pa

图1 改造前后冷、热风管道布置对比

从表5可知，A/B/C/D/E磨煤机核算得到的混合风压力分别为7 866.53，7 759.27，7 574.58，7 907.01，7 912.65 Pa，均低于平均混合风压力8 734.88 Pa。混合风压力偏低的主要原因有：风机选型不合适，造成一次风机出口压力偏低；锅炉空气预热器(以下简称空预器)存在堵塞问题，导致空预器阻力整体偏大；个别管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤机入口冷、热风混合后区段。

3 改进方案

3.1磨煤机热风及混合风管道改造

根据前述计算结果，将热风总管分流至各台磨煤机的热风及混合风管道规格由ø1.1 m×1.1 m 改造为ø1.3 m×1.3 m，改造前后热风总管分流三通至磨煤机入口之间管路阻力及混合风压力变化情况见表6。由表6可知，热风及混合风管道改造后，各磨煤机入口风道阻力损失均有所降低，混合风压力明显提高。

3.2改造冷风入流位置

本次改造将冷风入流位置由热风管道侧面改为正面，同时将冷风管道下移1 m，具体改造前后示意图如图1所示。

如前所述，冷风流入热风后伴随着强烈的湍流和换热，其势必对热风流动及混合风流通面积产生影响，而这是难以通过阻力计算得出的，因此通过数值模拟监测冷风入流位置改造前后混合风道内流场情况。

图2和图3分别为改造前风道纵剖面上速度场和温度场分布情况。该布置方式下，冷、热风混合均匀性较差，冷风在出流区域形成低速度涡区，缩小了混合风通流面积。

图4、图5为改造后风道纵剖面上流速场和温度场分布情况。比较可知，冷风入流位置改造后，混合风出流速度分布均匀，无明显气流停滞区域，冷、热风混合均匀。

图2 改造前风道内速度场分布

图3 改造前风道内温度场分布

图4 改造后风道内速度场分布

图5 改造后风道内温度场分布

4 结束语

综合分析认为，导致制粉系统出力不足的原因主要有2点。

(1)磨煤机设备及构件方面，磨煤机内部构件磨辊磨损和分离器挡板安装情况对磨煤机带出力能力及煤粉细度影响较大。在停磨期间对各台磨煤机磨辊进行堆焊等处理后，磨煤机出力由43 t/h提高至52 t/h。

(2)混合风压力偏低的主要原因有：一次风机出口压力偏低，锅炉一次风机出口风压低于其他电厂同类型锅炉约2 000 Pa；锅炉空预器存在堵塞问题，导致空预器阻力整体偏大，根据锅炉说明书，空预器压力设计值为550 Pa，而实际运行中该阻力约为1 000 Pa；个别管路尺寸和布置方式不合理，尤其是磨煤机入口冷、热风混合后区段，而由强烈湍流和换热引起的阻力损失及对通流面积的影响是难以通过阻力核算得到的。

基于以上的分析以及一次风系统阻力核算和数值模拟结果，得到以下结论：通过设备改造提高一次风机出口风压；通过装设在线空预器冲洗系统，缓解堵塞问题，降低一次风流程设备阻力；通过将热风总管分流至各台磨煤机的热风及混合风管道规格由ø1.1 m×1.1 m改造成为ø1.3 m×1.3 m，并将冷风入流位置由热风管道侧面改为正面，同时将冷风管道下移1m等，可以解决制粉系统出力不足的问题。

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(本文责编：刘炳锋)

2017-03-10；

:2017-06-05

TK 222

：B

：1674-1951(2017)06-0051-04

熊峰(1983—)，男，湖北安陆人，工程师，从事发电厂运行方面的工作(E-mail:81235105@qq.com)。