MPS180型磨煤机运行参数异常分析及处理措施

陈文，吴立新，华亮

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.湖南华电长沙发电有限公司，湖南长沙410203)

MPS180型磨煤机运行参数异常分析及处理措施

陈文1，吴立新2，华亮2

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.湖南华电长沙发电有限公司，湖南长沙410203)

某电厂采用MPS180－HP－Ⅱ型中速磨煤机，针对磨煤机运行期间存在的石子煤排放异常、分离器出口温度高、冷风调节门开度大、煤粉细度偏粗等异常问题进行了分析，指出磨煤机入口风量偏大、一次风速偏高是主要原因，降低一次风量后又导致石子煤排放量大。在此基础上提出了对磨煤机动喷嘴环的改造方案，对风速测量装置组态进行了修改并重新对其进行标定，经改造和制粉系统优化调整后，提高了制粉系统运行的安全性和经济性。

MPS180；磨煤机；喷嘴环；石子煤；处理措施

某HG－1135/25.4－YM1型超临界对冲直流锅炉，制粉系统为中速磨正压直吹系统，配置5台MPS180HP－II型中速磨煤机，燃烧设计煤种时，BMCR工况下4台运行，1台备用。燃烧方式为前后墙对冲旋流燃烧，每台磨煤机供布置于前墙或后墙同一层的燃烧器，前墙布置3层后墙2层，每层布置4只。在机组投入商业化运行过程中，制粉系统存在石子煤排放异常、分离器出口温度高、冷风调节门开度大、煤粉细度偏粗等异常，而制粉系统的安全、稳定直接影响到锅炉运行的安全性和经济性〔1〕。当入炉煤质偏离设计值时，又会给带来一系列问题。

1 制粉系统概况

制粉系统采用中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统，磨煤机为长春发电设备总厂MPS180—HP－-Ⅱ型中速磨煤机，分离器型式为动态分离器，设计煤粉细度R90＝22%。每台磨煤机配置1台电子称重式给煤机，每台磨煤机对应供给前墙 (或后墙)一层4只燃烧器。磨煤机采用液压变加载方式，喷嘴环结构为旋转喷嘴环，密封风采取集中供风方式，主要设计参数见表1。原煤的干燥和碾磨是同时进行，一次风从磨盘周围的喷嘴环喷出，它起到干燥和把磨盘上的碾碎物料吹到中架体上部分离器里的作用，在分离器里完成粗细粉的分离。符合要求的煤粉被吹走，不符合要求的煤粉将落回到磨盘重新进行碾磨。外来杂质和大块物料因重量较大，不能被一次风吹走，将通过喷嘴环的喷嘴落入中架体底部一次风室中，然后由刮板机构将其刮到排渣箱中排出。

表1 磨煤机主要设计参数

2 制粉系统异常现象及分析

2.1 石子煤排放异常

磨煤机在运行过程中，尤其在磨煤机启停阶段、随着负荷增减煤量阶段、入磨风量波动时，石子煤排放量偏大。从废料堆看，排出的石子煤多为颗粒状煤粒和煤块，石子被煤粒掩没。当磨煤机运行风量波动时，从现场石子煤斗窥视孔检查发现，细小的煤粒不断掉入底部石子煤箱。

2.2 磨煤机分离器出口温度偏高

机组运行期间磨煤机分离器出口温度偏高，一般都在85℃左右，此时磨煤机调温冷风门开度在30%～50%。而实际入炉煤为烟煤，挥发分Vdaf在38%～42%，根据DL/T 5203—2005《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》、DL/T 5145－2012《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》等规程〔2－3〕，分离器出口最高温度应在80℃以下，当挥发分Vdaf≥40%，温度一般应控制在60～70℃。若想将分离器温度控制低，则冷风调节门开度会更大，机组运行经济性差。

2.3 煤粉细度值R90偏大

对磨煤机出口煤粉进行取样分析，化验其煤粉细度，发现煤粉细度偏大，部分数据见表2。

表2 煤粉细度 (R90)化验结果 %

2.4 一次风管风速高，一次风量大

制粉系统的选型设计是根据煤质参数如原煤水分、灰分、可磨性系数、煤粉细度等综合考虑，随着入炉煤质偏离设计值，其运行参数可能不匹配。从炉膛看火孔处检查，发现燃烧器根部有 “黑龙”现象，火焰不明亮。从DCS上参数看，一次风管风速大多在30 m/s以上 (见图1)。风煤比偏大，也导致粗粉分离器出口温度偏高。若降低一次风量，则石子煤排放量又会偏大。

图1 制粉系统部分DCS参数

2.5 原因分析

2.5.1 石子煤排放量异常分析

石子煤排放量与入磨煤质、制粉系统设备健康状况、磨入口一次风量及喷嘴环处风速、磨煤机运行参数等密切相关。

1)现场检查输煤系统运行正常，除大块、碎煤机等设备运行正常，但查阅机组长期的煤质分析报表可见，前期入炉煤中也曾大量燃用了褐煤。从近期10天入炉煤统计化验数据分析，入炉煤质相对稳定，统计期内煤质化验结果见表3。因入炉煤质差、煤质波动大导致的石子煤排放量大的原因基本可排除。

表3 入炉煤统计化验数据

2)利用磨煤机停运机会进入内部进行了检查，未发现磨煤机内部磨损严重情况，喷嘴环、磨辊、磨盘、液压加载装置等状态正常。

3)核查和分析一次风量，发现磨煤机入口一次风量测点不准确，分离器出口一次风管风速测点显示偏低，实测值比DCS显示值高。从检查和分析结果看，风量波动是造成石子煤排放异常的主要原因。为控制石子煤量，运行人员在操作上加大了一次风量。

2.5.2 磨煤机分离器出口温度偏高分析

磨煤机分离器出口温度与入磨干燥剂量、原煤量、煤质参数等有关，在磨煤机设备选型时厂家对磨制每公斤原煤所需的干燥剂量进行了校核计算，干燥剂量的大小需同时满足干燥、通风和锅炉燃烧的要求。分析认为，针对当前实际入炉煤质，分离器出口温度偏高的主要原因是入磨一次风量大，风煤比偏高。

2.5.3 煤粉细度值R90偏大分析

影响煤粉细度的因素很多，当磨煤机型式和结构参数、分离器型式和参数确定后，煤粉细度主要与下列因素有关〔4－5〕:制粉系统运行参数，如系统通风量、风煤比等；入炉煤质特性，如可磨性系数、水分等；分离器转速、加载力大小等。

现场分析认为，当前煤粉细度值R90偏大的最主要原因是系统通风量偏大。

2.5.4 一次风管风速高，一次风量大原因分析

为提高机组带负荷能力、控制石子煤排放量等原因，机组运行过程中一次风量维持较高水平。现场对分离器出口一次风管风速进行测量和分析，发现风量变送器存在堵塞、冷态情况下风速风量不归零、组态中一次风粉管风速的计算有偏差等问题。根据伯努利方程〔6〕，风速计算公式应为:

式中 Pd为整个截面的平均动压值，Pa；ρ为测量截面的气流密度，kg/m3；Kd为 动压测定管系数；t为测量截面的介质温度，℃；Pa为 测量时当地实际大气压，Pa；Pp为 测量截面静压，Pa；ρ0为标准状态下的空气密度。

重新对组态进行修订，加入对温度和压力修正，并在一次风管对风速进行了实测，对测速装置进行了标定。经现场分析，原DCS风速显示值偏小，实际风速比显示值高，这也是实际风量偏大的重要原因之一。

3 处理措施

3.1 磨煤机动喷嘴环改造

经分析研究认为，磨煤机入口风量偏大，导致一次风速过高，风煤比大，分离器出口温度高，煤粉细度偏大，影响燃烧稳定性和经济性，而风量降低后石子煤排放量又偏大。查阅磨煤机说明书和图纸，磨煤机设计最大通风量78.48 t/h，保证出力下的通风量76.25 t/h，最小通风量58.87 t/h，动喷嘴上截面尺寸为205 mm×76 mm，喷嘴为45°×36组。根据试验期间发现的问题和制粉系统设计计算，对磨煤机动喷嘴环进行改造 (图2)，将喷嘴环进行调节封堵，减小喷嘴环截面积，在相同风量条件下提高喷嘴处的风压。

图2 磨煤机动喷嘴环改造示意图

从改造后运行情况看，磨煤机风量、石子煤量均有较大改善，磨煤机出力未见明显影响，尤其是石子煤排放效果显著，主要体现在石子煤量减少，石子煤颗粒粗大，颜色白，石子煤中携带的煤粒明显减少 (如图3)。

图3 改造前后石子煤排放情况

3.2 风速测量装置组态修改和标定

根据伯努利方程，重新对风速测量装置组态进行修改，加入温度和压力修正项。在磨煤机纯通风条件下对分离器出口一次风管风速进行了实测，对测速装置进行了标定，并将磨煤机入口一次风量控制在设计值范围内。经分析，原DCS风速显示值偏小，实际风速比显示值高，标定系数均大于1，这也是实际风量偏大、分离器出口温度偏高的重要原因之一。

3.3 制粉系统运行优化调整

1)磨煤机加载力调整。加载力根据给煤量、煤粉细度、电流等指标综合进行调整，调整的原则为磨煤机出力不受影响，煤粉细度合格，磨振动无异常，石子煤排放正常。加载力调整后与磨煤机出力的关系如图4所示。

图4 加载力与磨煤机出力控制曲线

2)煤粉细度综合调整和分析〔7〕。对磨煤机入口通风量、动态分离器转速进行优化调整，根据入炉煤挥发分含量控制在设计值范围内。

3.4 调整后效果

从改造和调试试验后运行情况看，磨煤机带负荷能力未见明显变化，磨煤机最小出力较之前下降，且磨煤机出力调节方式灵活，就地石子煤排放正常。磨煤机入口风量有进一步下降的空间，分离器出口温度下降，煤粉细度可控制在正常范围内。

4 结束语

因电煤资源供应紧张，入炉煤质偏离设计值，可能会导致制粉系统异常。由于煤质变化、测点显示不准确、运行参数控制不当等导致的制粉系统异常需要采取综合分析的方法，理论计算和试验相结合，必要时候采取设备改造，提高磨煤机对煤质的适应性。本文在制粉系统异常分析及处理的方法改造施工过程简单易行，投资少，经济效益和环境效益明显，可以作为同类型机组的借鉴。

〔1〕吴建良.MPS212中速磨煤机直吹式制粉系统运行特性分析〔J〕. 华电技术， 2015， 37(3):61-63.

〔2〕中华人民共和国国家发展和改革委员会.火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程:DL/T 5203—2005〔S〕.中国电力出版社，2005.

〔3〕国家能源局.火力发电厂制粉系统设计计算技术规定:DL/T 5145—2012〔S〕.中国电力出版社，2012.

〔4〕李永华，杨卧龙，常建刚，等.电站锅炉经济煤粉细度的选择与优化分析 〔J〕.锅炉技术，2011，42(4):34-37.

〔5〕蔡杰进，马晓茜.电站燃煤机组煤粉细度优化分析 〔J〕.锅炉技术，2006，37(5):39-43.

〔6〕陈文义.流体力学 〔M〕.天津:天津大学出版社，2004.

〔7〕陈文.国电乐东发电有限公司1号锅炉燃烧优化调整试验报告〔R〕.2016.

Analysis and Treatments on Abnormal Operating Parameters of MPS180 Pulverizer

CHEN Wen1， WU Lixin2， HUA Liang2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute， Changsha 410007， China；2.Hunan Huadian Changsha Power Generation Company， Changsha 410203， China)

MPS180－HP－Ⅱ medium－speed wheel mill was used in one power plant.Analysis is aimed at the abnormalities of pebble coal discharge during the operation of the pulverizer， such as the outlet temperature of the separator higher， the larger opening degree of the cold wind gate， and the rougher fineness of the coal powder， etc.The main reason is that the inlet air volume of the pulverizer is large and the primary air speed is high.After reducing the amount of air once it lead to a large amount of pebble coal discharge.On this basis，the paper puts forward the transformation plan of the pulverized coal nozzle.The configuration of the primary air speed measuring device has been modified and calibrated.After the transformation and milling system optimization，operation security and economy is improved.

MPS180； pulverizer； nozzle ring； pebble coal； treatment measures

TK223.24

B

1008-0198(2017)05-0029-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.007

2017-03-20

陈文(1981)，男，硕士，高级工程师，从事电站锅炉调试和优化运行研究。