印度600 MV燃煤机组制粉系统选择分析.pdf

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第3 7卷增刊重 庆 大 学 学 报 V o l . 3 7S u p p l e m e n t 2 0 1 4年1 2月J o u r n a l o fC h o n g q i n gU n i v e r s i t yD e c . 2 0 1 4 印度6 0 0犕犞燃煤机组制粉系统选择分析 蔡 邦 ( 四川电力设计咨询有限责任公司, 成都6 1 0 0 1 6) 收稿日期 2 0 1 4  1 0  1 0 作者简介 蔡邦(1 9 8 2 ) , 男, 工程师, 主要从事热机的研究, (E  m a i l)2 1 3 1 1 0 1 3@q q . c o m。 摘 要 通过对印度6 0 0MV燃煤机组典型煤质分析, 从制粉系统选择、 制粉系统的设备配置、 工程投资、 运行可靠性、 经济性等方面对各方案进行分析比较。 关键词 印度; 6 0 0MV; 燃煤机组; 制粉系统; 方案选择 中图分类号TK 2 2 9. 6 文献标志码A文章编号 1 0 0 0  5 8 2 X(2 0 1 4)S 2  2 2 7  0 5 随着国内发电市场的日益萎缩, 将目光逐渐由 国内转向国外, 而印度市场是笔者所在公司关注的 重点。目前, 印度发电机组正在向大容量、 高参数发 展。与中国不同, 印度电站工程主要是以E P C或 B T G方式进行, 需要全面考虑设备价格、 土建费用、 技术可靠性和先进性、 技术经济性等因素。而制粉 系统的选择对上述几方面都有重要的影响, 因此, 笔 者以印度某电厂为例, 对印度6 0 0 MV等级燃煤发 电机组的制粉系统选择进行分析研究。 1 煤质 1. 1 煤质特点 表1和表2为印度两种比较有代表性的煤质 分析。 表1 煤质犃 项目符号单位设计煤种最差煤种 全水分 犕t%1 1. 01 5. 0 空气干燥基水分 犕a d% 收到基灰分 犃a r%3 64 0 收到基碳 犆a r%4 3. 13 8 收到基氢 犎a r%2. 8 52. 5 0 收到基氧 犗a r%5. 7 53. 4 0 收到基氮 犖a r%0. 90. 5 收到基全硫 St . a r%0. 40. 6 高位发热量 犌 犆 犞k c a l/ k g 42 0 038 0 0 收到基低位发热量 犙n e t . a rM J/ k g 1 6. 6 71 4. 9 7 干燥无灰基挥发份 犞d a f%4 1. 54 0. 0 哈氏可磨指数 HG I 5 04 5 表2 煤质犅 项目符号单位设计煤种 最差煤种 全水分 犕t%1 21 5. 0 空气干燥基水分 犕a d% 收到基灰分 犃a r%4 1. 54 5 收到基碳 犆a r%3 6. 53 1. 9 收到基氢 犎a r%21. 8 收到基氧 犗a r%6. 34. 9 收到基氮 犖a r%1. 20. 9 收到基全硫 犛t . a r%0. 40. 5 高位发热量 犌 犆 犞k c a l/ k g 33 0 030 0 0 收到基低位发热量 犙n e t . a rM J/ k g 干燥无灰基挥发份 犞d a f%4 7. 45 2. 5 哈氏可磨指数 犎犌 犐 4 54 2 1. 2 煤质分析 根据煤质资料可以得出如下结论 印度煤质都 属于高挥发分、 中-低发热量/低发热量、 中等水分、 难磨、 易着火、 易爆炸、 低硫烟煤。 2 磨煤机及制粉系统的选择 目前比较常见的制粉系统有 1) 钢球磨煤机贮仓式热风送粉制粉系统; 2) 双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统; 3) 中 速 磨 煤 机 正 压 直 吹 式 冷 一 次 风 机 制 粉 系统; 4) 风扇磨煤机直吹式制粉系统。 磨煤机与制粉系统的确定, 是根据煤的燃烧特 性、 磨损性、 爆炸特性, 磨煤机的制粉特性及煤粉细 度的要求, 结合锅炉的炉膛结构、 燃烧器结构等方面 统一考虑, 并考虑投资、 电厂检修运行水平及设备的 配套、 煤源等因素, 以达到磨煤机、 制粉系统、 燃烧装 置和锅炉炉膛匹配合理, 保证机组的安全经济运行。 钢球磨煤机贮仓式热风送粉制粉系统系统复 杂, 设备众多, 且不适用于大容量机组和高挥发分煤 质, 因此, 不适合采用。 风扇磨煤机直吹式制粉系统适合磨制磨损性不 强的煤质, 且磨损件寿命短, 运行故障率高, 因此, 也 不适合采用。 中速磨煤机正压直吹式冷一次风机制粉系统和 双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统对煤质适应性 比较广, 系统简单可靠, 目前, 也运用最为广泛。 中速磨煤机适用于烟煤、 褐煤、 贫煤的磨制, 具 有质量轻、 占地少、 投资较少、 启动迅速、 调节灵活、 耗电低、 噪声小、 金属磨耗低的优点。缺点是当磨制 犓e值较高的煤质时, 检修周期较短, 且维护、 检修工 作量比双进双出钢球磨煤机大。 双进双出钢球磨煤机对煤种变化适应性强, 煤 种不限, 适于研磨磨损指数高、 灰分高和细度要求高 的煤种。既有普通钢球磨煤种适应范围广的优点, 又具有直吹式制粉系统简单、 设备少、 电耗小等优 点。双进双出磨煤机采取以风定煤的调节方式, 自 动化程度高。实现锅炉燃烧与制粉系统匹配迅速。 另外, 双进双出钢球磨与一般钢球磨相比具有一磨 可作为二磨用, 具有结构紧凑、 占地小等优点, 采用 螺旋输送装置将原煤由两端从水平方向引入磨煤机 筒体内部, 基本上克服了普通钢球磨煤机进口管堵 煤的缺点。磨煤机密封严密, 无泄露。其缺点是初 投资费用偏高。低负荷下耗电量较大, 正常运行电 耗也大于中速磨煤机。 综上所述, 选择双进双出钢球磨煤机直吹式制 粉系统作为本工程推荐的制粉系统。 2. 1 燃煤量 工程假定条件 印度某26 6 0MV工程; 锅炉 超临界变参数直流锅炉; 锅炉燃烧形式 对冲燃烧。 煤 质A。设 计 煤 种 为3 4 0 . 7t/h; 校 核 煤 种 为3 8 0 . 1t/h。 煤质B。设 计 煤 种 为2 6 5. 8t/h; 校 核 煤 种 为2 9 2. 1t/h。 2. 2 煤粉细度 煤的挥发分越低, 一般着火越困难, 着火温度要 求越高, 煤粉磨得较细时, 接触面加大, 有利于着火 稳定。关于本工程的煤粉细度, 根据 火力发电厂制 粉系统设计计算技术规定 3. 8. 2中“ 对于固态排渣 煤粉炉燃用烟煤是, 煤粉细度按下式选取犚9 0=4+ 0. 5 n Vd a f” 。 煤质A 设计煤种犚9 0=2 6. 8%, 最差煤种犚9 0= 2 6%。 煤质B 设计煤种犚9 0=3 0%, 最差煤种犚9 0= 3 2. 8%。 在综合考虑锅炉厂建议、 锅炉效率、 磨煤机能耗 及维护费用等因素后, 推荐煤粉细度为犚9 0=2 0%。 2. 3 磨煤机的选择 目前, 在中国已成功投运较多并有代表性的双 进双出钢球磨煤机生产厂家有3家, 分别是美国 FW公司、 法国A L S T OM公司、 瑞典S V E D A L A公 司。B B D型磨目前已实现国产化, 因此, 本专题选 用源于A L S T OM公司技术的B B D系列双进双出 钢球磨煤机。 本工程锅炉厂主张采用前后各1 2支燃烧器的 新炉型, 这样单台炉共2 4支送粉管道接口, 配合双 进双出磨煤机, 有4台磨各6个出口和6台磨各4个 出口这两种方案, 经计算, 本工程每台炉4台磨方案 可选用4台B B D 4 7 6 0型的双进双出钢球磨煤机, 单 台磨煤机主要性能参数如下 筒体有效长度 61 4 0m; 筒体有效直径 46 5 0mm; 磨煤机实际出力 设计煤种 校核煤种 ( 最佳出力) 6 7. 5t/h6 8t/h ( 最大出力) 7 4t/h7 4. 5t/h 磨煤机主电机功率21 0 0kW。 6台磨方案可选用6台B B D 4 0 6 2型磨煤机方 案, 单机性能参数如下 筒体有效长度 61 4 0mm; 筒体有效直径 39 5 0mm; 磨煤机实际出力设计煤种 校核煤种 ( 最佳出力) 5 2. 5t/h5 2t/h ( 最大出力) 5 8t/h5 7t/h 磨煤机主电机功率 15 0 0kW。 3 制粉系统的比较 为了全面清楚地了解两个方案, 下面对两方案 布置、 电动机功率以及技术特点、 技术经济等进行 比较。 3. 1 煤仓间布置比较 1)4台B B D 4 7 6 0型双进双出钢球磨煤机炉前煤 822 重 庆 大 学 学 报 第3 7卷 仓间。 主要结构尺寸 煤仓间跨度1 4m, 柱距1 2m, 每 台炉煤仓间长度4 8m, 给煤机层标高1 3. 7m, 输煤 皮带层标高4 0m, 煤仓间最顶层标高4 6m。主厂房 长度为1 21 2+1 02+1. 5=1 6 5. 5m, 两台炉煤 仓间总体积为 1 0 65 8 2m 3。 2)6台B B D 4 0 6 2型双进双出钢球磨煤机炉前 煤仓间。 主要结构尺寸 煤仓间跨度1 4m, 柱距1 1m, 每 台炉煤仓间长度6 6m, 给煤机层标高1 3. 7m, 输煤 皮带层标高3 0. 2m, 煤仓间最顶层标高3 7m。主厂 房长度为1 31 1+93+1. 5=1 7 1. 5m, 两台炉煤 仓间总体积为 8 88 3 7m 3。 3. 2 制粉系统电动机轴功率比较 为了比较两种方案运行中的实际电耗, 表3汇 总了制粉系统电动机轴功率的比较。 表3 制粉系统电动机轴功率比较 序号 设备 名称 设 备 数 量 4台(B B D 4 7 6 0) 单台轴 功率 /k W 总功率 ( 不含备 用) /k W 6台(B B D 4 0 6 2) 单台轴 功率 /kW 总功率 ( 不含备 用) /kW 1 磨煤机 4 6 16 3 165 2 410 7 164 2 6 2 给煤机 8 1 23. 32 6. 42. 22 6. 4 3 密封风机 2 22 3 02 3 01 8 51 8 5 4 一次风机 2 26 9 013 8 06 4 512 9 0 5 合计 81 6 0. 479 2 7. 4 6 差值 2 3 30 表中数据参考沈重关于本工程的磨煤机选型计 算。从表3可看出, 虽然6台磨方案主电机总功率 15 0 06=90 0 0kW比4台磨方案的21 0 04= 84 0 0kW总功率大, 但是实际出力时运行电耗反 而少。 3. 3 制粉系统综合经济技术比较 磨煤机及制粉系统的经济性取决于初投资费用 及运行维护费用, 其经济性( 两台炉) 比较见表4。 表4 序号项目单位 4台磨方案6台磨方案 1 磨煤机型号 B B D 4 7 6 0B B D 4 0 6 2 2 磨煤机单价万元 9 5 06 3 0 3 磨煤机台数台 81 2 续表 4 磨煤机总价万元 76 0 075 6 0 5 给煤机台数台 1 62 4 6 给煤机单价万元 3 03 0 7 给煤机总价万元 4 8 07 2 0 8 一次风机台数台 44 9 一次风机单价万元 3 6 53 4 0 1 0 一次风机总价万元 14 6 013 6 0 1 1 煤仓间体积 m 3 1 0 65 8 28 88 3 7 1 2 主 厂 房 土 建 费 用 ( 差额) 万元 +4 3 00 1 3 四 大 管 道 等 其 他 费用( 差额) 万元约+2 0 0 1 4 初投资费用差万元 +3 5 00 1 5 制粉系统电耗( 差 额) k W+4 6 60 1 6 制 粉 系 统 年 运 行 电耗( 差额) k Wh + 2 . 5 6 3 1 0 6 0 1 7 制 粉 系 统 年 运 行 电耗费用( 差额) 万元 +4 6. 1 30 从上表可以看出, 无论从初投资上, 还是从运行 经济性上考虑, 6台磨方案都要优于4台磨方案。 从技术角度分析, 采用4台磨方案还有以下的 缺点 1) 单台磨出力大, 停1台对锅炉负荷影响较大, 尤其对于本工程2 4支燃烧器的W火焰炉, 参考FW 的设计思路, 在燃烧器的布置上并没有考虑单台磨 送粉管道前后墙错位布置。具体方案如表5、 表6 所示。 表5 炉前 A 1 D 1 A 2 D 2 A 3 D 3 A 4 D 4 A 5 D 5 A 6 D 6 B 1 C 1 B 2 C 2 B 3 C 3 B 4 C 4 B 5 C 5 B 6 C 6 表6 炉后 123123123123 磨A磨B磨C磨D 456456456456 这样, 停一台磨煤机, 将导致锅炉前墙或后墙燃 烧器的负荷减小一半, 对锅炉效率有影响。 922 增刊蔡 邦 印度6 0 0MV燃煤机组制粉系统选择分析 2) 调节负荷时, 灵活度小。 3) 由于双进双出钢球磨煤机消耗功率与装球量 和筒体转速有关, 低负荷时, 磨煤机装球量一定, 虽 然负荷降低了, 但是磨煤机轴功率下降幅度却低于 负荷下降速度, 对于4台磨, 更为甚之, 故此在低负 荷时, 4台磨消耗的轴功率大于6台磨消耗的轴功 率。本工程中, 这种趋势在磨煤机实际出力的工况 下就已发生, 虽然主电动机的功率6台磨为6 15 0 0=90 0 0kW, 比4台磨的421 0 0=84 0 0kW 要多6 0 0kW, 但是实际出力时的轴功率分别为6 10 7 1=64 2 6kW和41 6 3 1=6 5 2 4kW,6台磨反 而比4台磨省电。 3. 4 中国生产双进双出钢球磨的能力 对中国生产双进双出钢球磨煤机零部件及已经 引进双进双出钢球磨的中国制造厂进行过调研。 1) 中信重型机械公司( 原洛阳矿山机械厂, 简称 中信重机) 。 1 9 9 8年中信重机成为AM S在中国的唯一生产 双进双出钢球磨煤机的合作伙伴。在双方的合作 中,AMS公司负责磨煤机的选型设计、 工艺流程编 排、 质量监督、 调试、 安装; 中信重机仅对部分部件进 行加工、 生产, 产品标志为AM S铭牌。AMS公司对 中信重机人员在工艺和技术上进行培训。 双方已合作生产的磨煤机主要有 合肥第二发 电厂、 越南法内电厂、 韩国一电厂等。中信重机分包 生产双进双出钢球磨煤机的筒体、 端盖和内衬板。 2) 德意志巴布科克唐山锅炉有限公司。 该公司是德国B a b c o c k公司与中方在唐山锅炉 厂基础上合资组建、 由德方控股的公司。生产双进 双出钢球磨时, 德国B a b c o c k公司负责全套设计、 技 术、 标准和监督制造、 整体组装, 并派员赴现场指导 安装, 关键部件由德巴生产。双进双出钢球磨煤机 的筒体、 端盖、 内衬板由唐山水泥机械厂加工, 其他 部件由唐锅生产。 德国B a b c o c k公 司 中 标 的 德 州 电 厂26 0 0 MV锅炉岛, 其双进双出钢球磨的部分部件由唐山 锅炉厂和唐山水泥机械厂制造。 3) 沈阳重型机械厂。 1 9 9 2年中国分别从法国A L S T OM和美国FW 引进了双进双出钢球磨煤机技术, 是国内生产普通 钢球磨及双进双出钢球磨煤机的主要厂家。 目前, 沈阳重机已获得山东莱城电厂、 胜利二期 等多台电厂的双进双出钢球磨煤机的制造合同。其 中引进技术国产化后生产制造的B B D型整套设备, 于1 9 9 9年1 1月在山东莱城发电厂顺利投入运行, 其主要技术指标如下 设备名称 B B D 4 0 6 2双进双出磨煤机; 额定出力 5 2. 5t/h; 额定细度 犚9 0=7%; 入料粒度≤3 0 0mm; 筒体有效直径 39 5 0mm; 筒体有效长度 64 3 0mm; 筒体有效容积 7 7. 7m 3; 筒体转速 1 6. 6r/m i n; 最大装球量 8 8t; 分离器直径 29 0 0mm; 主电机功率 15 0 0kW; 最大一次风流量 1 0 75 0 0k g /h; 密封风流量 40 0 0k g /h; 磨煤机阻力≤32 0 0P a; 最大轴功率 12 9 9. 4kW; 设备总重 2 4 5t。 4) 上海重型机械厂。 1 9 9 6年中国引进了法国A L S T OM公司4种双 进双出钢球磨煤机的全部设计、 制造、 检验和试验技 术, 上重在国内尚无业绩。为A L S T OM公司分包 过菲律宾23 5 0MV电厂的B B D 4 3 6 6型双进双出 钢球磨煤机的机械部分、 筒体、 中空轴和分离器等部 件。该厂 为FW公 司 分 包 过 韶 关 电 厂 ( 13 0 0 MV) 的D  1 1 D及安顺电厂 (23 0 0MV) 、 靖远电厂 ( 12 0 0MV) 的D  1 0 D型等电厂双进双出钢球磨 煤机的部件。 综上对国内制造厂的调查, 4个厂家都具有生 产双进双出钢球磨煤机部件的能力。 目前, 国内应用的双进双出钢球磨煤机主要有 采用FW技术的D系列、 采用A L S T OM  S T E I N技 术的B B D和采用美国AM S系列产品。如龙山电厂 26 0 0MV采用的是B B D双进双出钢球磨系列产 品; 山东邹县和邯峰电厂26 0 0MV配D系列美国 F o s t e rWh e e l e r公司产品; 上安二期、 岳阳电厂等应 用的是国内没有技术引进的AM S磨型。 在国内工程已应用的3种形式的双进双出钢球 磨煤机, 其主要结构特点见表7。 032 重 庆 大 学 学 报 第3 7卷 表7 双进双出钢球磨煤机的主要特点 项目 AM SS T E I NFW 内衬材料 C r 1. 9%~2. 5%1 7%M oN i  H a r d 寿命 997 钢球锻球锻球锻球 分离器形式锥型+切向挡板, 回粉经对称折板对称折板 分离机理离心重力+惯性重力+惯性 布置位置脱开, 在运转层上 磨煤机两 端, 底 层或 脱开, 在 运转层上 磨煤机两端, 底层 内衬陶瓷, 粘、 焊水泥无 细度调节调节切向挡板 充球量不变, 出力与细度 成反比变化 空心轴结构 空心 轴 分 为 左 右 两 个半圆, 一侧进原煤 与热风, 一侧出风粉 混合物, 热风与空心 轴保护套接触, 空心 轴得不到冷却 内外套筒结构, 热风在套筒内 进入, 原煤在套筒与空心轴之 间下部, 由 绞龙 绞入 大罐 内; 风粉混合物在套筒与空心轴 之间上部, 进入 分离 器; 热风 不直接接触到空心轴 内外套筒结构, 热风在套 筒内进入, 原煤在套筒与 空心轴之间下部, 由弹性 绞龙绞入大罐内; 风粉混 合物在 套 筒 与 空 心 轴 之 间上部, 进 入 分 离 器; 热 风不直接接触到空心轴 润滑系统 高压油泵一台, 起停 时 用;低 压 油 泵 两 台, 一运一备 共有五 台 油 泵 长 期 运 行。一 台高压泵顶耳轴, 一台高压泵 顶球面; 三 台低 压油 泵, 一台 润滑及冷却大瓦, 一台润滑变 速箱高速轴承, 还有一台润滑 小齿轮、 轴承 两台 油 泵, 高 低 压 公 用。 启动时 先 开 一 台 泵 顶 耳 轴, 当 磨 转 动 后, 自 动 切 换为 润 滑 功 能, 另 一 泵 备用 润滑油加热与 冷却系统 有加热器及冷却器有加热器 磨煤机轴瓦巴氏合金青铜巴氏合金 煤位控制噪声频谱噪声频谱及压差 压差 带吹扫屏及差压控制器 联轴器 气动离合器, 电机启 动力矩小, 对厂用电 系统冲击小, 设备体 积较大, 复杂 刚性 电机启动力矩大 刚性 电机启动力矩大 密封方式 密封风机, 每台磨配 一台风机, 无备用 密封风机, 母管 方式, 两 台风 机, 一运一备 采用一次冷风 4 结 论 通过上述分析可以得出如下结论 1) 从满足煤种适应性和机组可靠性、 可维护性 要求来看, 中速磨煤机并不适合, 因此, 不作为推荐 方案。 2) 对于采用4台还是6台双进双出钢球磨煤 机, 经过综合的技术经济比较, 认为6台磨方案对负 荷的调节性能更好, 更加有利于锅炉的燃烧, 而且初 投资和运行经济性较4台磨方案均有优势。另外通 过与锅炉厂配合, 从各个燃烧器煤粉均匀度等因素 考虑, 也推荐6台磨方案。 基于上述考虑, 将每台炉配6台双进双出钢球 磨作为推荐方案。 ( 编辑 王维朗) 132 增刊蔡 邦 印度6 0 0MV燃煤机组制粉系统选择分析
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