600MW锅炉中速磨石子煤排放异常分析.pdf

第 4 l卷 第 2期 2 0 1 0年 3月 锅 炉 技 术 BOI I ER TECHNOLOGY V0【 _ 41 ．NO ． 2 M a r ． ， 2 O1 0 文章编 号 CN3 1⋯1 5 0 8 2 0 1 0 0 30 0 6 10 4 6 0 0 MW 锅炉中速磨石子煤排放异常分析 赵 熙 。 ，阎维平 ，祝 宪。 ，赵振 宁 ，郭兴贵 ，张清峰。 1 ．华北电力大学 能源 与动力工程学 院．河北 保定 0 7 1 0 0 3 ； 2 ．华北 电力科学研究院有限责任公 司， 北 京 1 0 0 0 4 5 ； 3 ．大唐 国际发电股份有 限公 司．北京1 0 0 0 5 3 ； 4 ．大唐国际天津盘山发 电有 限责任公司 ，天津 3 0 1 9 0 7 关键词 热能动力 l丁程 ；石子煤 ；一次风 速；中速磨 摘 要 介绍了国内某 电厂 6 0 0 Mw 机组锅炉中速磨煤机 运行异常 的现象 ， 分析 了一次 风量与风 环面积对 石子煤 排量 的影响 ， 指出了弓 l 起 3号和 4号炉石子煤 排量异常 的根本原 因， 可为 国内电厂运行调整与风环改造 设 计提供借鉴 。 中 图分 类号 TK2 2 3 文 献 标 识 码 B 0 前 言 随着 电力工 业 的迅 速发 展 ， 我 国投 建 的 电站 中 3 0 0 Mw 、 6 0 0 Mw 等 大型 机组数 量越来 越多 ， 现役 及新建 的 3 0 0 Mw 以上 锅炉 机组 中 ， 中速磨 正压 直 吹 式 制 粉 系 统 因具 有 启 动 迅 速 、 调 节 灵 活 、 阻力小 、 单 位 磨 煤 金 属 磨 耗 小 、 结 构 紧 凑 、 系 统简 单 、 单 位 电 耗 低 、 爆 炸 危 险 性 小 和 噪 声 低 等 优点 ， 已得到 越 来越 广 泛 的应 用[ 。但 在实 际运 行过 程 中 ， 中速 磨 煤 机 存 在 磨 煤 机 着 火 、 磨 煤 振 动 大 、 石子 煤 多 、 刮板 断 裂 、 磨 煤 机 出 力不 足 、 煤 粉细 度不合 格 、 磨 煤机 煤 粉分 配 和 流速 均 匀性 不 良等 问题 _ 2 ， 尤 其 是 石 子 煤 排 量 问 题 越 来 越 突 出。另一方 面排 出 的石 子 煤 过 多 会 导 致 将 石 子 煤 中夹带 的煤 粉颗 粒 过 多 ， 磨 煤 机 出 力 降 低 ， 经 济性 变差 ； 一 方 面排 出 的石子 煤 量过 少 将使 碾磨 负荷 过大 ， 煤 中灰 分 增 高影 响 煤 粉 燃 烧 ， 更 严 重 的是 造成 较 严 重 的磨 损 ． 引 起 磨 煤 机 异 常 震 动 ， 给安 全生产 带来 隐患 。 本文 结 合 华北 地 区某 6 0 0 Mw 锅 炉 机 组 中 速磨 石子煤 排量 异 常的 现象 ， 分 析 了石 子 煤 排放 异常 的原 因 ， 总结 了电厂 运行 调 整 和 中速 磨 风环 改造 的经验 ． 对今 后 电 厂的运 行 和磨 煤 机 改 造都 有 实际 的指导意 义。 1 设备概述 某 厂 3号炉 为 某 锅 炉 公 司按 照 从 美 国 引 进 技 术进行设 计制 造 的 6 0 0 MW 亚临 界 ， 一 次 中 问 再 热 ． 控 制 循 环 汽 包 炉 ， 型 号 HG 一 2 0 2 3 ／ 1 7 ． 6 一 YM4 ， 单炉 膛 ， 兀 型 布 置 ， 全 钢 架悬 吊结 构 ． 半 紧 身封闭 。采用 三分仓 回转式 空 气 预热 器 ， 平衡 通 风 ． 摆动 式 燃 烧 器 ， 四角 切 圆燃 烧 。锅 炉设 计 煤 种 为准格 尔煤 。制粉 系 统为 中速磨 直 吹 式 系统 ， 配备 6台 良 乡 电 力 设 备 总 厂 生 产 的 Z GM1 2 3 MP S 磨 煤 机 ， 6台 电 子 称 重 式 给 煤 机 ， B MC R 工况下 5台运 行 l台备 用 。每 台炉 配 2台沈 阳 鼓 风机厂 生产 的前 弯 叶 片离 心 式 一 次风 机 ， 2台 离心式 密封 风机 ． 1台运 行 1台备用 。 2 石子煤排放异常现象 该厂 3 、 4号 炉 中速 磨 全部 为 固定 风 环 ， 一般 每台炉每 天排 出 4 0 0 ～ 2 0 0 0 k g左 右 的 石 子煤 。 2 0 0 4年底 ， 3号 炉 B 、 C、 D 磨 逐 渐 改 造 为 活动 风 环 ， 投 产后 ， 发 现 3号炉 基 本 无石 子煤 排 出， 且在 常用的单 台磨 5 0 t ／ h出力 的工 况 下 ， 对 应 位置磨 的电流 比 4号炉 的磨 大 1 0 A， 燃 料 相 同 的 4号 炉 一 般每天有 4 0 0 2 0 0 0 k g左右 的石 子煤 排 出 ． 经 过运 行调整 ， 3号炉仍无 法排出石子煤 。这 种情 况 持续了半年时间后， 3 号炉各磨煤机又开始往外排 放石子煤 ， 且排 放量从很 少逐渐 发展 到正 常 ， 并且 超 过 4 号炉 的排放 量 ， 期 间 历 时两 个 多 月。又过 了约 1 个 月 ， 运 行 时 间最长 的 B磨 石子 煤排 量 出 现异常增 大 ， 每天 排 出的石 子 煤量 达 到 1 0 t 左 右 ， 此后 ， C、 D磨 也陆续 出现 了石子煤 量激增 的情 况 。 收 稿 日期 2 0 0 9 1 0 2 5 作者简介 赵熙 1 9 8 4一 ， 男． 河北唐山人 ． 硕士研究生 ， 主要从事高效清洁燃烧技术及环境污染控制的研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 锅 炉 技术 第 4 1 卷 经检测石 子煤 中含有 大量块状煤 和煤粉 。 3原 因分 析 中速磨 煤机 运行 中 ， 石 子煤 是 通 过风 环 自上 而下 落至石 子煤 收集 箱 ， 而 一次 风 通 过风 环 由下 至上 进入研磨 区 ， 在风 环 喉 口处 流 向 相反 的热 风 与石 子煤进 行激 烈 的碰 撞 ， 把 大量 的 密度 较 小 的 煤托 住或 吹 起 ， 并 把 细 煤 粉 分 离 吹 起 ， 通 过 分 离 器进 入煤粉 管道 。 由此 可见 ， 磨 煤 机 风环 处 风 速 是磨煤 机石子 煤分 选 水 平 的关键 参 数 ， 如 果 风 环 风速 过小 ， 就会有 大 量 的原 煤从 风 环 处 同石 子 煤 一 同排 出 ， 反 之 则 石 子 煤 被 留在 磨 煤 机 内 ， 同 原 煤一起 磨成煤 粉 ， 进入锅 炉 。 通 过上 面分析 可 以看 出 ， 磨 煤 机 改造 后 石 子 煤无 法排 出的根 本原 因应 当是 风 环处 风 速 过 大 。 导致 风环风 速过 大 的 因素 可 以来 自 2个 方 面 进 风量 过大 或 风 环 通 流 面 积 过 小 。为 了找 出 哪 一 个 因素是引起 石 子煤 排 量异 常 的 主要 因素 ， 进 行 了降低 一 次 风 量 的 运 行 调 整 ， 但 效 果 很 不 理 想 。 石子煤 排量激 增后 有 了停磨 检 修 的机 会 ， 对 磨 煤 机风环 面积进 行 核算 后 ， 确定 面 积 过小 是 石 子 煤 排 量变 化 的根 本原 因 。 4运行 调 整 4。 1一次风量 标定 一 次风负 责磨煤 机煤 粉 的输运 及锅 炉 着 火 2 项任务 ， 运行 人员是 按 D C S上 显示 的一次 风量 进 行 运行 调 整 的 ， 如 果 一 次 风 量 显 示 值 有 偏 差 ， 就 会 造成 一次 风 速偏 差 ， 特 别 是 D C S显 示 大 ， 实 际 风量小 的时候 ， 降一 次 风 量很 容 易使 粉 管 内的 一 次风速 小 于 1 8 m／ s的 限制 ， 而 产 生 积 粉 ， 反 之 ， 则 容 易产生一 次风 量 看 似控 制 正常 ， 实 际控 制偏 大的现 象 。 在 降一次 风量运 行 调 整前 ， 先 进行 了一次 风 量 热态 的测量 与标 定 试 验 ， 即在 出 粉 管上 用 标定 过 的 B S I 型 测 速 管 进 行 一 次 风 量 测 量 ， 与 D C S 显示 风量 进行对 比。表 1 显 示 了该 电厂 作 为 3 、 4 号 炉 2台磨 煤 机 一 次 风 量 的 标 定 结 果 ， 由 此 可 见 ， 两磨煤 机 D C S显 示风量 都 比实际 的一次 风量 偏 大一些 ， 且 规 律基 本 一 致 ， 其 实 际 风 环 风 速 应 当偏 低一些 ， 应 当更有 利 于石子煤 的分 离 。 对 于 3号 炉 B磨 来 说 ， 标定 结 果排 除 了 由 于 一 次风显示值小 ， 实际值偏大造成风速偏大而使 石子 煤无 法 排 出 的 因素 。考 虑 到 热 态 试 验 测 量 的准 确性 ， 可 以认 为 D C S显 示一 次风 量数据 基本 可 信 ， 降 一 次 风 量 试 验 时 ， 必 须 保 证 有 一 定 的 裕 量 。 表 1 一次风 标 定结果 4 ． 2 3号炉运 行调 整 经过 一次 风量 热 态标 定 ， 确 认 一次 风 量 基 本 可信 并排 除 了一 次 风 量 由于 显 示 问题 虚 大 的情 况下 ， 针对 3号 炉 B磨 进 行 了 降 一 次 风 量 的试 验 在 允许 的调整 范 围 内 ， 采 用 逐 渐 降 低 风煤 比 ， 并 降低磨 出 口温 度 的方 法 ， 来 减 少 人 口风 温 ， 以 减少 风环风 速 。共进 行 了 4种 工 况 下 的 调整 ， 调 整结果 如表 1 所示 。 表 2磨 风环风 速调 整 结果 4个 工况 下 各 运行 了 1 5 h ， 都 没 有石 子 煤产 生 ， 结 果表 明 运 行 风 量 过 大 不 是 导 致 风 环 风 速 过高 的主要 因素 。煤 量 一 定 的情 况 下 ， 风 煤 比降 低必 须会导 致人 口风 温 的提 高 ， 导致 人 口风 比容 增 加 ， 对风 速有反 向补 偿作 用 。同 时入 炉 煤 的外 水 分 大小也 会影 响一 次 风 量 ， 进 而影 响 到 风 环 的 风速 。考虑 到 一 次 风量 显 示 值 实 际 上 比实 际一 次风 量小 ， 进 一 步 降 低 入 口风 温 和 人 口风 量 ， 将 会导致磨煤机长期运行在低风煤 比的情况下 ， 并 给煤粉 输运 带来 不安 全 的因素 ， 并 影 响 锅 炉 运行 的经济性。因此 ， 试 验没有进一 步进行 ， 等待有 停 磨 时进行 检查 风环通 流面 积 。 5 停磨检查处理 最 先 出现 严 重 问题 的 B磨 停 磨 后 进 行 了 内 部检查 。发现磨煤机筒体 和防磨 板有较严重 的 磨 损 ， 防磨 板 已经 被磨 穿 ， 简 体 呈 现 出 很 深 的犁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 赵熙 ． 等 6 0 0 Mw 锅 炉 中速 磨 石 子 煤 排 放 异 常 分 析 削条 痕 ． 主要 位 于 磨 煤 机 喷 嘴 环 上 方 外 侧 部 位 ， 应该 为 质 地 坚硬 的 石 子 煤 对 简 体 切 削 形 成 的 。 但是 喷嘴环 还保 持非 常 崭新 的状 态 ． 没 有 什 么磨 损 的痕迹 。如 图 l 、 2所 示 。 网 1 筒体密损 2防磨 板 磨 损 从库 存 的备品 对 比 2台磨 的 情况 也 发 现 ， 活 动 风环 的喷 口数量 与原 来 风环 的 一样 ． 但 是 每 个 风 环喷 口的 大 小 明 显变 小 了。 考察 磨 风 环 改 造 前 后 的图纸发现 ． 经 过 改造 后 的的 风 环设 计 通 流 面积与 改 造 前 的 风 环 通 流 面 积 相 比． 南 原 来 的 0 ． 6 2 7 6 3 2 F I 减少 到改 造后 的0 ． 5 0 7 2 5 9 r n 。这 样 就使改 造后 的风 环 风 速 提 高约 1 ． 2 3 7 3 倍 。本 次磨 调整 试 验 的 各 个 J 况 改 前后 的风 环 风 速 如 图 3 l } 所示 数 。 工况 l 工况2 工况3 I况4 口 改造前曩 改造后 陶 3 『 x I 环 改造 前 风 速 埘 比 图 3可 以看 出， 改造 后 的风 环 风速 大 大 增加 了 ， 且对一次风环风速增加 的贡献远大于风煤 比的 对 一次风量对风 环风 速 的影响 。证 实 了风环 面积 减 少是引起磨煤机风环 风速变化的主要原 因。 6 磨 简体磨 穿 与石子 煤量 排放 量激 增 的 原 因 风 环风速 过高 ， 导 致 石子 煤无 法 通 过 风环 落 入 煤斗 里 ， 同时 由于石 子煤 比重相 对 于煤 粉 大 得 多 ， 所 以也 不 能 被一 次风 带 走 只 有 当 被 磨 得 粒 径 较小才 可 以 ， 由于 离心 力作 用 ， 会 把石 子 煤甩 到 风环上 部 、 磨 辊外 部 的 空 间。 由于 石子 煤 硬 度 和 密度都 较大 ， 研磨 起 来要 比磨制 煤 粉 电耗 大 的 多 ， 造成 电流偏 大 ， 同 时石 子煤 研 磨 的速 度 很慢 ， 会 导致这 一部位 石 子煤 有 “ 聚 积” 效 应 ， 对 筒 体 和 护 板产生 严重 的磨损 ， 最终将 磨筒体 磨穿 。 在磨 简体 没有严 重磨 损 前 ， 石 子 煤根 本 无 法 从 风环处 滑下 ， 因而 对 风环 没 有磨 损 。当磨 煤 机 简体 严重 磨 损 后 ， 筒 体 与 风 环 的间 隙 变 大 。 形 成 一 次风短 路 ， 通 过 风 环 的 风 量 大 大 减 少 ， 就会 使 石 子煤排 量逐渐 趋 于正 常 。但 此 时 ， 筒 体 已经很 薄 ， 因此 ， 严重磨损 的面 积会 迅 速加 大 ， 最 后 导致 使石 子煤 激增 。 7 处 理 方 法 电 厂检 修 人 员 对简 体 和 防磨 板进 行 修 补 和 更换后 ． 继 续 投 入 使 用 后 ． 又 发 生 石 子 煤 排 出量 为零 、 电流 增 加 的 现 象 ， 但 4个 月 后 再 次 出现 石 子煤 排放 从 无 到 有 ， 最 后 激 增 的 情 况 ， 后 在 磨 大 修时重 新 更 换 了喷 嘴环 ， 增 大 了风 环 通 流 面 积 ， 石子煤 排放 量及磨 煤机运 行恢 复正 常 。 8 结束语 国 内发 电厂使 用 磨煤 机 资料 中 ， 国产磨 煤 机 约 占 4 O ， 另 外 的 6 0 中有一半 是在 引进 国外机 组时配 套 引 进 的 ， 一 半 是 从 外 国公 司 单 独 引 进 的 J 。综 合看来 ， 现 有 的磨 煤 机 不管 进 口的还 是 国产 的都 是 以 国外 的技 术 为 基 础 制 造 的 。 由于 火 电厂实 际煤 种绝 大 多数 都 与其 设 计煤 种 不 符 ， 煤种混 杂 ， 煤 质差 异大 ， 再 加 上实 际 用煤 时 ， 有 些 电厂还 掺烧各 类洗 中煤 和煤 矸石 等 劣 质燃 料 ， 更 增 大 了煤质 的变 化 幅 度[ 4 一 ， 这 样 就造 成 了风 环 设计 与实 际煤 种 的适 应性 较 差 。 因此 ， 国 内大 多 电厂或 多或 少都存 在石子 煤排放 量异 常的 问题 。 舯 ∞ ∞ ∞ 如 加 m 0 ∞i 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 锅炉技术 第 4 1 卷 我 国标 准 D TL ／ 4 6 7 2 0 0 4规定 中速磨 石子 煤 量必 须小 于额定 出力 的 0 ． 0 5 ， 石 子 煤发 热量 小 于 6 ． 2 7 MJ ／ k g 。一方 面风环 设计 的适应 性差 ， 一 方 面有排放 标准 的 限制 ， 所 以 多数 电厂 为 了使 排 量满 足 国家 标 准 ， 都 对 磨 煤 机 风 环 进 行 改 造 ， 减 小通 风环 面 积 ， 提 高 风 环 风 速 ， 目的 是 减 小 石 子 煤排 量 。但 由于缺少 精 确 的理 论 计算 ， 风环 面 积 只是 根据 经 验 确 定 ， 使 风 速 过 高 ， 带 来 了 石 子 煤 无法 排 出的问题 。 总结石 子煤 排 量 异 常 的原 因 ， 煤质 不 好 是 客 观事 实 ， 主观上 的设 计 缺 陷是 问题 的根 本 ， 一 次 风 测量偏 差是不确定性 因素 ， 所 以要 想解决石子煤 排 量过大或过小的问题， 一定要通过理论计算的方 法 ， 确定合理 的风环面积 ， 得到合理 的风环风速 。 An a l ys i s on Ab n o r mal o f M e di u m Sp e e d 参 考文 献 [ 1 ]岳 峻峰 ， 黄磊 ， 陈华桂． MP S磨煤机工作特性试验研究[ J ] ． 热 能动力工程 ， 2 0 0 5 ， 2 0 1 6 5 ～6 8 ． E z ]王丽英． 大型锅炉中速磨煤机运行 的主要 问题及对策[ J ] ． 电 站 系统工程 ， 2 0 0 2 ， 1 8 1 1 1 5 ． [ 3 3许桂琴 ， 昭龙辉． 6 0 0 Mw 机组中速磨煤机选型设计E J ] ． 吉林 电力 ， 2 0 0 1 ， 1 2 6 3 1 3 3 ． E 4 ]史学锋 ， 冯波． 电厂锅炉 混煤燃烧 的现状及混煤 质量控 制对 策 E J ] ． 煤 质技术 ， 1 9 9 8 ， 3 2 2 0 2 3 ． [ 6 ]蔡东． 国内部分典型燃 煤电厂及 其用煤情 况E J ] ． 煤 质技术 ， 1 99 8， 3 2 2 0 2 3 ． E 5 ]撒应禄 ， 张军 ， 盛 昌栋 ， 等． 燃煤锅 炉的稳定燃 烧与 优化配煤 E J ] ． 江苏电机工程 ， 2 0 0 5 ， 2 4 6 1 5 1 7 ． E 7 ]贾鸿祥．制粉 系统 设 计与 运行 [ M] ． 北 京 水 利水 电出版 社 ， 1 9 9 5 ． E 8 ]边军英． 中速磨 煤 机旋 转风 环 的结 构分 析 [ J ] ． 华东 电力 ， 】 99 9 1 2 3 2 3 4 ． St on e Co a I Di s p l a c e me n t M ⋯ o f 6 0 0 MW Boi I er ZH AO Xi ， YAN W e i pi ng ， ZHU Xi a n 。， ZHAO Zh e n ni ng 。， GUO Xi n g ～ g u i 。 Z HANG Qi n g f e n g 。 1 ．No r t h Chi na El e c t r i c Powe r Un i v e r s i t y，Sc ho o l o f Ene r gy a n d Powe r Engi n e e r i ng，Ba o di ng 071 0 03，Chi na； 2．No r t h Chi na El e c t r i c Po we r Re s e a r c h I n s t i t u t e Co ． Lt d．，Ba o di ng 1 0 00 45，Chi na； 3 ．Da t a n g I n t e r n a t i o n a l P o we r Ge n e r a t i o n C o ．Lt d ． ，Be ij i n g 1 0 0 0 5 3，Ch i n a ； 4 ．Ti a n j i n Da t a n g I n t e r n a t i o n Pa n s h a n Po we r Ge n e r a t i o n Co ，L t d ．，Ti a n j i n g 3 0 1 9 0 7 ，Ch i n a Ke y w or d s t he r m a l p o we r e ng i ne e r i n g； s t on e c o a l ；t he s p e e d o f p r i ma r y a i r； me d i u m s p e e d c oa l mi l l Abs t r a ctI n t hi s p a p e r t he a b no r m a l p he n o m e na e xi s t i n g i n t he o pe r a t i o ns o f t he me d i u m s p e e d c o a l mi l l i n a 6 0 0 M W p owe r s t a t i o n we r e i nt r o du c e d．The e f f e c t o f p r i ma r y a i r v ol u m e a nd n oz z l e r i ng a r e a o n s t on e c o a l d i s p l a c e m e nt wa s a na l y z e d a nd t he r oo t c a us e t h a t l e a ds t o t he a bn o r m a l s t o ne c o a l d i s pl a c e me n t i n nu m b e r 3 a n d 4 b oi l e r wa s c o n c l ud e d ．The r e s ul t s i n t hi s r e s e a r c h c a n p r ov i d e e v i de nc e f o r d ome s t i c p owe r s t a t i on o pe r a t i o n i m p r ov e me n t a nd n o z z l e r i n g t r a ns f o r ma t i o n d e s i gn ． 上 接 第 6 0页 K e y wor dsc o a l - f i r e d p o we r p l a n t s ； b o i l e r ； f l u e g a s h e a t ；l o w t e mp e r a t u r e e c o n o mi z e r Ab s t r a c t Ne w t y pe l o w t e mpe r a t ur e e c o no mi z e r ma d e o f a c i d pr o of s t a i n l e s s s t e e l ， e qu i p pe d wi t h ha r dh a nd e d m e c ha ni c a l a s h c l e a ne r，c a n wo r k f o r l o ng t i me s i n t he v e r y b a d c o nd i t i o n t h a t t he t e mpe r a t u r e o f t he f l u e g a s e x ha u s t e d f r o m bo i l e r s o f c o a l f i r e d po we r p l a n t s i s l o we r muc h t ha n i t s de w p o i nt of a c i d s t e a m ，no a c i d e r o s i o n a nd n o a s h a g gr a d a t i o n o n t h e he a t i n g s u r f a c e ． The t e mp e r a t u r e o f t h e f l u e ga s c a n b e d e c r e a s e d f r o m 1 35 ℃ ～ 1 5 0 ℃t o 7 4 ℃ ～ 8 4 ℃ ．Ge n e r a t i on e f f i c i e nc y of t he po we r pl a n t s wi l l be i nc r e a s e d by 2 ． 5 t o 3 ． 0 pe r c e n t ． The d r a f t f a n ne e d n ot b e r e bu i l t b e c a us e t h e r e s i s t a nc e t o f l ue ga s o f t he e c o n o mi z e r c a n b e d e s i gn e d a c c or d i ng t o ma r g i n of pr e s s u r e o f d r a f t f a n． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m