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制粉系统运行优化手段 |
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| 制粉系统运行优化手段 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:05:42  |
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摘 要：文章通过对中储式制粉系统优化方式进行分析，并针对衡丰发电有限责任公司锅炉投运初期制粉系统存在的问题，提出了具体的处理措施和建议，各项措施实施后达到了预期效果。
关键词：火电厂；制粉系统；磨煤机；优化分析
1制粉系统设备简介
衡丰发电有限责任公司每台锅炉配4套中储式制粉系统，采用沈阳重型机器厂生产的MTZ3570型低速筒式磨煤机，西安电力机械厂生产的M36型排粉机，江苏雪浪生产的4700轴向型粗粉分离器及3500防爆型细粉分离器。
2制粉系统能量分析
工作原理：原煤仓内原煤由给煤机输送到磨煤机入口，随磨煤机的转动进入其内部，干燥剂由热风和再循环风组成，在磨煤机内对原煤进行干燥，并将一定范围内的煤粉经木块分离器带到粗粉分离器，在粗粉分离器将不符合要求的煤粉颗粒分离出来，再经回粉管送至磨煤机入口进行重新磨制，合格煤粉则送到细粉分离器进行气粉分离，并把煤粉收集到煤粉仓，乏气作为三次风送到炉膛。
能量分析：制粉系统可分为磨煤系统和通风系统，其动力来源为磨煤机电动机和排粉机电动机，根据制粉能耗学说，不同的制粉过程完成相同的制粉任务，耗能应该相等，而很明显钢球磨制粉系统制粉电耗高于其它系统(比中速磨高1倍以上)，则必然除了转移到煤上的能量外，还有相当多的能量转移到了其它方面。对于磨煤系统，钢球在与衬板、钢球、煤的碰撞过程中吸收能量，造成钢球损耗；钢球和煤打击滚筒衬板时，衬板螺丝松动、筒体变形、端盖破裂都是通过衬板的能量泄漏造成的；筒体的振动传向空气成为噪声等。对于通风系统，气粉混合物在与其流经的格栅、磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、管道等摩擦产生热量和设备损耗，从而吸收能量。以上两系统中吸收的能量，不仅造成了制粉电耗的升高，而且还引起了噪声高、振动大、设备损耗、金属损耗等各方面的负作用。
3制粉系统运行优化目标
在能够制出合格煤粉的前提下，降低电耗、噪声，将系统的能量最大限度地有效利用，转化成系统出力。
4制粉系统运行优化手段
4.1磨煤机钢球装载量
试验指出，对于单进单出的钢球磨煤机，当钢球装载系数在10%～35%之间时，如果通风量和煤粉细度保持不变，则单位磨煤电耗：
Em=CG0.3
式中C——比例常数
G——钢球装载量，t
公式表明Em随G的增加而增大，对于磨煤机来说，沿筒体的半径方向各钢球载荷层的工作效益是不一样的，处在外层的钢球，提升的高度最大，磨煤工作最强烈，但G增大时，由于在内层的钢球份额增加，从整体上看降低了钢球的有效工作程度，Em必然增大。
由于磨煤过程中能量主要消耗于转动筒体和提升钢球上，因此在磨煤机出力够用的条件下，在一定范围内降低钢球装载量是提高磨煤机运行经济性的有效手段；如果要提高磨煤机出力，在增加钢球装载量的同时，也应增加磨煤机的通风量并提高干燥剂的初温。
可先由经验公式得到磨煤电耗最小时的最佳钢球装载系数(ψ)为0.12/(n/nlj)1.75，其中n为磨煤机筒体工作转速，nlj为磨煤机筒体临界转速；然后通过调整试验确定最佳装球量。
最佳钢球装载量试验应在最佳通风量下进行，试验前先通过计算确定出最佳通风量和最佳钢球装载量。试验时钢球量以计算值为基准点，上下取几个装载量进行试验，找出磨煤机出力最大、制粉电耗最低的钢球装载量即为最佳装载量。
4.2钢球球径配比
钢球的直径及不同球径的搭配比例，对磨煤机出力、电耗和钢球磨损都有一定的影响，对于同一台磨煤机来说，当球径有变化时，磨煤机的出力Bm与球径d有以下关系：
Bm1/Bm2=(d2/d1)0.5
式中Bm1——球径为d1 时磨煤出力，t/h
Bm2——球径为d2 时磨煤出力，t/h
公式表明，在煤质粒度许可的情况下，采用较小直径的钢球可以增加球磨机在磨制过程中对煤的砸击点数和碾磨表面，可以较大幅度地增加出力，但钢球损耗与球径成反比。
参考文献［1］介绍了对不同直径的钢球配比在2台350/600型球磨机上进行的对比试验。在试验中，一台磨煤机装入直径70 mm的钢球90%，直径60 mm的钢球10%；另一台磨煤机装入直径60 mm和直径50 mm的钢球各占50%；均按该型磨煤机的最佳装球量装入钢球，运行时2台磨煤机的电机负载电流也相同，试验结果表明后一台磨煤机出力为70 t/h，比前一台约高5 t/h，作者还提出钢球配比直径以40 mm、50 mm、60 mm各占1/3为宜。
4.3系统通风工况
通风量过高，直接造成系统风速提高，加速各部件的磨损；风粉混合物中携带大量粗颗粒在系统内循环，提高了粗粉分离器的循环倍率；如果粗粉分离器挡板角度不做调整，还会生产出不合格的煤粉，影响锅炉的正常燃烧。通风量太小则会明显降低制粉系统出力。对于磨煤机来说，筒体内的通风工况直接影响煤沿筒体长度方向的分布和磨煤机出力。当通风量不足时，煤大部分集中在筒体的进口端。由于筒体内钢球的能量很大一部分消耗在金属磨损和发热上，同时由于风速不高，干燥剂带出的仅是少量细粉，部分煤粉在筒体内被过分磨制，此时磨煤机出力很低，而磨煤电耗却很高。
在正常通风速度下，磨煤机出力Bm、单位磨煤电耗Em与筒体内干燥剂流速w的关系为：
Bm1/Bm2=(w1/w2)0.5
Em1/Em2=(w2/w1)0.5
式中Bm1、Bm2——通风速度为w1 、w2时磨煤机出力，t/h
w1、w2——按磨煤机筒体全截面计算的干燥剂流速，m/s
Em1、Em2——通风速度为w1 、w2 时单位磨煤电耗，kJ/kg
此时排粉机所耗功率Ptf是随风量的增加而增大的，其关系为：Ptf1/Ptf2=(w2/w1)1.75。可见，如果过分地增加磨煤机筒体的通风量，为保持一定的煤粉细度，粗粉分离器的回粉将增加，会在系统内造成无益的循环，同时流动阻力也增大，使输粉消耗能量提高，通风单位电耗提高。
由此，通风量在磨煤和通风电耗之和最小时，便得到最佳通风量。
Vtfzj=38 V (1 000Kkm1/3+36R90″+Kkm1/2ψ1/3)/(nD1/2)
式中V——磨煤机筒体容积，m3
Kkm——磨制煤的可磨性指数
R90″——细粉分离器后的煤粉细度，%
D——磨煤机筒体直径，m
试验时以计算结果为基准进行调整得到最佳通风工况。
4.4给煤量控制
对磨煤机的运行进行分析可知，球磨机按照最佳转速设计，钢球的最佳分离角为54.44°，钢球的抛落点大部分直接打到了衬板上，而没有真正砸到煤上。但钢球抛落的动能是球磨机工作的主要能量，由于直接打到衬板上，故能量中相当一部分表现为钢球损耗、衬板损耗、衬板泄漏(衬板脱落、螺丝松动、端盖损坏及巨大的振动和噪声)。
随着给煤机给煤量增加到一定程度，抛落的钢球打到煤粉上，将钢球的动能最大程度地利用，但并不造成磨煤机堵煤，这一方面要求运行人员精心操作，另一方面有必要引进较高精度的料位监控系统，以实现给煤自动控制，最大给煤量即为最佳给煤量。
5粗粉分离器挡板调整
挡板角度的调整目标是使系统生产经济细度的煤粉。循环倍率是反映粗粉分离器工作特性的重要指标，挡板角度开度越大，系统节流损失减小；但循环倍率相应越大，磨损加剧，附加阻力和通风电耗也越大，因此在保证出粉细度的前提下，应该有最小的循环倍率。
6制粉系统漏风控制
漏风直接影响制粉系统的运行工况，降低系统的出力，磨煤机和给煤机漏风占系统漏风的大部分，其余漏风来自粗粉分离器、细粉分离器、管道、法兰、人孔门、防爆门、输粉机及粉仓等。磨煤机、给煤机的漏风会造成干燥出力下降，限制磨煤机出力；粗、细粉分离器的漏风，会降低分离效果；特别是如果细粉分离器下部的锁气器不严，除分离效率降低外，还会增大三次风量，导致三次风温下降；大量漏风还将导致制粉运行时，关闭再循环门，使干燥剂全部进入炉膛，导致炉膛温度降低，使炉膛出口过量空气系数增大，烟气量增加，过热蒸汽超温，排烟温度升高，锅炉效率降低。
7制粉系统存在问题及处理建议
该公司制粉系统投运时间不到1 a，系统磨损极为严重，系统出力不足，制粉单位电耗高，在对制粉系统进行的试验中发现，1A制粉系统电耗在32 kWh/t以上，分析认为：
a. 磨煤机钢球装载量与最佳装载量出入较大，且只加装一种直径的钢球，以至造成磨制煤粉的均匀性差，回粉量大，无益循环的煤粉多，从而降低了磨煤机效率，影响了磨煤机的出力。建议对磨煤机的钢球装载量以及不同球径的配比进行比较细致的试验，另外运行过程中应及时填加钢球，以经常保持较好的钢球填充系数和高效球径配比。
b. 排粉机的设计裕量太大，使管道内风粉混合物的流速太高，加速了管道、设备的磨损。建议对排粉机叶轮进行切割改造，降低其通风裕量，以保证在排粉机入口挡板开度较大的情况下，管道风粉混合物的流速在正常范围内，并进行通风调整试验，使磨煤机有一个最佳通风工况。
c. 在保证不会堵煤的前提下，给煤机应尽可能使磨煤机在较大给煤量下运行，在可能的情况下加装料位监控系统，以实现自动给煤控制。
d. 应根据煤质、设备情况，对粗粉分离器挡板角度进行调整，以保证煤粉的经济细度。
e. 对整个制粉系统进行查堵漏风工作。
8结束语
自1997年以来，在该公司进行的达标、创无渗漏、创一流发电厂工作中，通过上述各项建议的逐步落实，如今制粉单耗已降至26 kWh/t左右。
参考文献
［1］周文龙.筒式磨煤机制粉系统电耗高的原因分析及改进［J］.中国电力,1994,(10).
［2］刘英雄.球磨机钢球直径的优化选择［J］.中国电力,1996,(6).
［3］郑伟德.球磨机钢球填充率的计算及测定［J］. 华东电力,1996,(4).
防止制粉系统爆炸和粉尘爆炸事故的措施
防止制粉系统爆炸和粉尘爆炸事故的措施 为防止制粉系统煤粉爆炸，应严格执行《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程》的有关要求及其它有关规定，应重点做到： 1、为了防止煤粉爆炸，在启动制粉系统设备前，必须仔细检查设备内外是否有积粉自燃现象；若有积粉自燃现象时，应予清除，然后方可启动设备。 2、严格执行定期降粉位制度，停炉超过3天应将粉仓彻底烧空。 3、在停止制粉系统运行时，应充分通风抽粉，将磨内煤粉抽尽，防止积粉自然，在停磨的过程中要防止出口温度过高。 4、加强对煤质的监管，化学应将媒质情况及时通知运行人员，当发现煤质变化较大时，应加强对制粉设备的调整与检查。 5、停运的制粉系统应将热风门、总风门关闭严密，适当开启冷风门。 6、发现制粉系统有漏点时，应联系检修消除，并及时清除漏粉。 7、制粉系统运行中保持适当的出口温度，应高与露点温度5℃。以防系统内煤粉结块。 8、严密关闭制粉系统各检查孔门，对锁气器杠杆漏风处进行技改，消除漏风。 9、利用大修机会进行清仓，并清理粉仓顶部煤粉，粉仓应保持严密。 10、吸潮管应保持畅通，并按规定及时开关。 11、制粉系统应有足够的防爆门，位置合理，每月二十日机炉长定期检查制粉系统防爆装置。 12、对制粉系统检修动火，要按《安规》规定要求执行动火工作票制度。 13、运行中断煤15分钟要停止磨煤机运行。 14、启动制粉系统时要充分暖磨，待磨出口温度大于50℃时，方可启动磨煤机。 15、定期清理木屑分离器内木屑及积粉。 16、粉仓应设有足够的温度测点，并应有可*的报警装置，运行中应认真监视，准时抄表。 17、扑救粉尘着火时，应用喷壶或灭火器，不可用压力水管。 18、制粉系统不可长期备用。应经常切换制粉系统运行，防止积粉自燃。 19、燃运分场应加强煤种的煤质分析和配煤管理，燃用易燃的煤种应及早通知运行人员，以便于运行人员及时调整。 20、当发现粉仓内温度异常升高或确认粉仓内有积粉自燃现象时，应及时降低粉位，同时联系检修加入二氧化碳进行灭火。 21、督促锅炉检修利用停炉时间定期检查仓壁内衬钢板，严防衬板磨漏、夹层积粉自燃。每次大修粉仓应清仓，并检查粉仓的严密性及有无死角。 22、粉仓、绞龙的吸潮管应完好，管内通畅无阻，运行中粉仓应保持适当的负压。 23、煤粉仓、制粉系统和煤粉系统附近应有消防设施，并备用专用的灭火器材。消防灭火器材应保持完好，按期进行试验。 24、上排给粉机不可长期停止备用，应定期进行切换。 25、根据煤的挥发份情况控制好磨煤机出口温度、煤粉细度： 当原煤Mar＜25%时 贫煤Vdaf＜20%，磨煤机出口温度不大于130℃，煤粉细度R9012-14%；烟煤（Vdaf＞20%）磨煤机出口温度不大于70℃，煤粉细度R9015-20%。 当原煤Mar＞25%时 贫煤Vdaf＜20%，磨煤机出口温度不大于130℃， 烟煤（Vdaf＞20%）磨煤机出口温度不大于80℃。
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