湛江电厂#2号锅炉制粉系统优化运行研究

湛江发电厂2号炉为东方锅炉厂制造的DG1025/18.2-Ⅱ (3) 型亚临界压力、中间再热、自然循环、燃煤汽包炉, 机组容量为300MW。该炉配备4套中贮式制粉系统, 钢球磨型号为DTM350/700, 热风送粉, 切圆燃烧[1]。在习惯运行方式下, 存在着制粉系统出力低、制粉单耗高、煤粉粗等问题, 为解决以上问题, 使整个制粉系统的各运行参数都能处于最佳、最优化的状态下运行, 必须对#2炉制粉系统进行全面的性能调整试验。

1 系统原理

湛江电厂所用的中贮式热风送粉制粉系统如图1所示, 其工作流程如下:原煤从原煤仓落下, 通过给煤机均匀的送入磨煤机中, 被磨制成煤粉。送风机将空气送至空气预热器加热成热风, 其中一部分热风作为二次风由喷燃器喷入炉膛, 另一部分热风进入磨煤机对煤进行干燥并将煤粉带出磨煤机。热风带着煤粉先经过粗粉分离器, 将不合格的粗煤粉分离出来, 经回粉管又回到磨煤机中重新再磨, 合格的煤粉由热风送入细粉分离器, 将大部分煤粉从热风中分离出来, 送入煤粉仓。煤粉仓中的煤粉通过给粉机按照锅炉燃烧的需要均匀地落入一次风管, 由一次风带入炉膛燃烧。从细粉分离器出来的热风带着未分离掉的少量煤粉 (占煤粉总量的10%～15%) 经排粉机提高风压后送出, 作为三次风直接经过喷燃器进入炉膛燃烧[3]。

2 问题提出

制粉系统存在的最大问题是在习惯运行下, 存在着制粉系统出力低、制粉单耗高、煤粉粗等问题, 造成以上问题与磨煤机钢球装载量、运行时分离器挡板开度、给煤机转速、排粉机风门开度、热风门开度、冷风门开度、再循环风门开度、通风量、磨出口温度、磨入口负压、磨出口负压、粗粉分离器出口负压、排粉机入口负压等运行参数有很大的关系, 如在运行中能让以上运行参数都处于最佳状态, 那制粉系统出力低, 制粉单耗高, 煤粉粗等问题即可迎刃而解。但是以上参数的最佳值是应该多少呢?为了得出最佳的运行参数, 湛江发电厂技术人员对#2炉进行了全面的性能调整试验。

2.1所需参数的计算方法

本试验主要依据电力行业标准《磨机机试验规程》 (DL467-92) 进行, 试验所需的参数及测量计算方法如下文所述。

2.1.1磨煤机出力 (Bm)

由于给煤机的煤层保持不变, 紧贴给煤机

上顶盖, 因此, 可以标定给煤机主轴转速与煤层行走速度及给量的关系。试验时只需测量给煤机主轴转速, 查取标定, 即可较准确地得到给煤机此时的出力。标定时给煤机的出力按下式计算, 即:

式中:νm为煤层行走速度, m/s;

Am为煤层断面积, m2;

ρm为煤层堆积密度, Kg/m3, 经多次试验, ρm≈0.927t/m3。

2.1.2系统通风量 (Qt)

采用标准毕托管在细粉分离器出口直管段 (Φ1520×5) 测量, 每个试验工况都测量系统通风量。计算公式如下

式中:A-管道的面积, m2;

Pd-测点处毕托管的动压, Pa;

ρf为测点处气体的密度;

式中:Pd为当地的大气压, Pa;

Hs为测点处气体静压, Pa;

t为测点处气体温度, ℃。

2.1.3煤粉细度 (R90, R200)

在细粉分离器下的两级锁气器之间取样, 并按标准方法筛分而得。

2.1.4粗粉分离器入口煤粉细度 (R'90, R'200)

在粗粉分离器入口直管道上等速取样, 并按标准方法筛分而得。

2.1.5粗粉分离器出口煤粉细度 (R''90, R''200)

由于粗粉分离器出口气流旋转强烈, 加之, 直管段较短, 很难取得准确的煤粉样。通常按成粉细度分离器效率进行近似推算, 即:

2.1.6回粉细度 (Rh90, Rh200)

在粗粉分离器回粉管上用套筒取样, 并筛分而得。

2.1.7系统各点负压

通常集控室表上显示磨入口负压、磨出口负压、粗粉分离器出口负压、排粉机入口负压、磨煤机压差等参数。为了更准确地把握粗细粉分离器的阻力。试验中对粗粉分离器进出口负压和细粉分离器出口负压三个参数采取现场测量, 即用U型管测量这几点负压。根据这些数据可得到制粉系统各主要部件的阻力。

2.1.8磨煤机和排粉机电耗 (Pmm、Ppf)

在6kV配电间, 分别测量磨煤机和排粉机电度表电枢转速, 即测量电度表电枢转10圈所用的时间, 用下式计算功率。

式中:Kde为电流互感系数;

Kde=40 (磨煤机) , Kde=20 (排粉机) ;

Kdy为电压互感系数, Kdy=60 (磨煤机或排粉机)

Ad为电度表常数, Ad=1800r/ (kW.h) ;

ts为电度表电枢每转10圈所用的时间, 秒。

2.1.9折算出力 (Bzs)

制粉系统的出力是指一定煤粉细度对应的出力, 若要进行出力之间的比较, 则必须细度修正, 那么, 修正到同一煤粉细度下的出力, 即称折算出力, 本试验将磨煤机出力统一修正到经济细度R90=13%来进行比较。煤粉细度对磨煤机出力的修正系数为:

折算出力为:

2.1.10磨煤单耗、通风单耗和制粉单耗 (Emm、Etf、Ezf)

分别用下列公式计算:

2.1.11煤粉分离匀性指数 (n)

用下式计算:

n值越大, 煤粉中过粗和过细的颗粒越少, 煤粉粒度分布越均匀。

2.1.12粗粉分离器循环倍率

用下式计算

2.1.13煤粉细度调节系数 (ε) 定义为:

值越大, 分离器的调节性能越好。

2.1.14粗粉分离器效率 (ηcf)

采用Newton分选效率公式来描述粗粉分离器的分离效率, 即

ηсf值越大, 粗粉分离器的综合分级性能越好。

3 解决问题的措施

通过以上试验及计算, 可得出所需各种最佳的运行参数, 并可总结出以下一个最佳运行工况卡片。现将主要控制参数江总在运行工况卡片内, 供参考。若煤种变化较大, 或制粉各级系统设备发生较大变化时, 可根据运行情况做适当调整。

4 结语

(1) 四台给煤机转速与出力线性较好。

(2) 各磨的钢球装载量不一, 目前情况是:建议:A、B、C三台磨应一次性补加钢球到55～57左右为最佳, D磨暂不加钢球。补加钢球的方法是:每周检查一次, 当磨空载电流小于90A时, 应补加钢球, 按每吨钢球增加1A电流来估算补加量, 直到空载电流为90A为止。

(3) 习惯运行操作方式存在以下问题:

(1) (1) 煤粉粗:R90=15～21%, R200=1.07～2.8%。

(2) 制粉单耗高:21.81～25.5 (kw.h) /t。

(3) 通风量大、通风单耗高, 约占制粉单耗的40%。

(4) 出力低, 36.6～47.6t/h。

(5) 再循环风门开度较大。

(4) 通过试验, 得到了各粗粉分离器的调节特性曲线。各磨粗粉分离器挡板最佳开度如下。

建议:采用目前较先进的串联双轴向型粗粉分离器技术, 对现有的粗粉分离器进行局部改造, 以提高调节裕度和细度的稳定性。

(5) 通过试验使煤粉细度明显减小 (由R90=15%～21%降到9%～11%) , 飞灰含碳量和大渣含碳量均显著下降 (飞灰由21%～30%下降6%～10%, 大渣由30%～50%下降到17%～25%) , 提高了锅炉效率。

(6) 通风量对煤粉细度和磨出力有较大的影响, 试验得到了风门开度与风量的对应关系。最佳通风量为100km3/h～110km3/h, 此时的煤粉细度比为120时的煤粉细度要减小4～6个百分点。

建议:在保证出力的情况下尽量减小风量, 以降低煤粉细度和通风单耗。

(7) 再循环风量最大为30km3/h, 它是制粉系统风量和出力调节的重要手段。

建议:按最佳运行工况调节再循环风门。

(8) #2号炉各磨均有较大的潜力, 通过试验得到目前钢球装载量情况下的最大出力。若各磨均在最大出力下运行, 即可降低制粉单耗10%或更高。

建议:使各磨尽量在大出力下运行达到提高出力, 降低电耗的目的。

(9) 试验得到了制粉系统最佳运行工况卡片, 运行人员按此调整, 并在实践中完成和发展。若煤种或系统设备有较大变化时, 应根据实际情况做相应的调整。

摘要：针对湛江电厂#2号制粉系统存在的问题, 进行分析, 并进行了性能调整试验。通过性能调整试验, 使得各磨煤机的制粉单耗至少有10%的下降率, 解决了长期困扰生产的制粉系统出力低、制粉单耗高、煤粉粗等问题。

关键词：锅炉,制粉系统,性能调整,制粉单耗

参考文献

[1] 湛江电厂锅炉运行规程[M].湛江发电厂, 1994, 1.