朱乃刚1，耿莉2
(1.淄博热电股份有限公司，山东省 淄博市 255072;2.山东黄台火力发电厂，山东省济南市 250100)
摘 要：文章针对百年电力三号炉制粉系统出力不足和电耗高的问题，通过一系列试验寻找到解决问题的关键点，得到并推荐了优化运行的控制参数。
关键词：制粉系统;磨煤机;粗粉分离器;试验分析
中图分类号：TK223
1前言
百年电力发展股份有限公司3号炉制粉系统存在制粉出力低、单位电耗高等问题，为降低制粉电耗，减少厂用电率，提高3号炉运行的经济性，在3号炉1号制粉系统上进行了全面的制粉系统调整试验，摸清了制粉系统存在的主要问题，确定了磨煤机的最佳钢球量、最佳通风量和制粉系统的最佳运行方式。
2设备概况
百年电力3号锅炉是武汉锅炉厂设计制造的WGZ-670/140-Ⅱ型超高压、一次中间再热、自然循环汽包炉，制粉系统为钢球磨中间储仓温风送粉，每台锅炉配置两台DTM380/720—Ⅲ型筒式磨煤机。
2.1设计煤质
锅炉设计煤种为晋北混烟煤，主要特性见表1。
表1 设计煤质特性
项 目符 号 单 位数值
收到基碳Car%58.65
收到基氢Har%3.36
收到基氧Oar%7.28
收到基氮Nar%0.79
收到基硫Sar%0.63
收到基水分Mar%9.61
收到基灰分Aar%19.77
低位发热量Qnet.arkJ/kg22440
可磨性系数Kkm—1.15
2.2制粉系统主要设备规范(见表2)
表2 制粉系统主要设备规范
序号名称规范
1给煤机2台，刮板式MG-100型，出力110t/h，长度5.35m。
2磨煤机2台，低速钢球磨，DTM380/720-Ⅲ型，出力61.4t/h，筒体转速17r/min，设计最大装球量85吨，配1400kW电机。
3排粉机2台，单吸离心式，M5-36-11NO21D型,风量147113 m3/h，风压13694Pa，风温11.6℃，，配850kW电机。
3制粉系统试验
3.1冷态标定试验
试验前对测量乏气风量和三次风量的靠背管进行了冷态标定，结果见表3。
表3 靠背管流量系数标定结果
项 目流量系数
乏气总管 0.757
三次风#1角0.893
#2角0.958
#3角1.095
#4角0.85
3.2钢球装载量与磨煤机空载电流关系试验
3号炉大修期间，从1号磨煤机内取出旧钢球69.5t，对旧球进行了筛选，选去直径小于30mm的小钢球和严重失圆的钢球，剩余54.8t钢球被重新加入，另加入直径60mm的新球21.7t，最终加入钢球共76.5t。从磨煤机空载开始，每加一次钢球，都记录磨煤机电流，一直加到65吨。记录有煤和无煤两种情况下的磨煤机电流，结果见图1、2。
图1 磨煤机电流和钢球装载量的关系
从试验结果可以看出，磨煤机的电流与钢球装载量的关系基本上是线性的，有煤曲线和无煤曲线相差9A左右。有煤曲线可做为运行中补充钢球的依据，以使磨煤机装球量经常维持在最佳装球量附近，在钢球装载量75t时，空载电流为148.5A，有煤时为158A。无煤曲线可以用来鉴定和比较磨煤机的检修质量。
3.3给煤机特性试验
记录给煤机电机实际转速、表盘转速及相应转速下的给煤量，可得到给煤机出力和表盘转速的关系，如图2所示。其关系如下式：
(1)
式中，B—给煤机出力，t/h;
n—表盘显示给煤机转速，r/min。
图2 给煤机出力与表盘转速的关系
3.4钢球装载量试验
钢球装载量试验共进行了六个工况，钢球装载量分别为69t、70.5t、72t、73.5t、75t、76.5t。试验期间，保持分离器挡板开度40%不变，制粉风量维持在理论最佳通风量160000m3/h附近，磨煤机出力与钢球装载量的关系见图3，制粉电耗、磨煤机电耗、排粉机电耗和钢球装载量的关系见图4。从试验结果可以看出，在保持煤粉细度和制粉通风量稳定的前提下，随着钢球装载量的增加，磨煤机出力增大，制粉单位电耗逐渐降低，当磨煤机钢球装载量超过75t后，磨煤机出力略有下降，制粉电耗反而增加，由此可知，磨煤机在钢球装载量为75t时，制粉电耗最低为25.6kWh/t，磨煤机最大出力为79.56t/h。在此钢球装载量下，磨煤机实测空载电流为150.5A，表盘电流为148.5A，最大出力下，磨煤机实测电流为159A，表盘电流为158A。
图3 磨煤机出力与钢球装载量的关系
图4 制粉电耗与钢球装载量的关系
3.5最佳通风量试验
该试验通过改变排粉机入口挡板开度，使系统通风量分别在143000m3/h、154000m3/h、163000m3/h、177000m3/h共四个工况下进行的。试验期间，维持钢球装载量73.5t，粗粉分离器挡板开度40%，得到了系统通风量与磨煤机出力和制粉电耗的关系，试验结果见图5～7。
试验结果表明，随着制粉通风量的增加，磨煤机出力是逐渐增加的，当增加到一定程度后，制粉出力反而减小。在制粉通风量为165000m3/h左右时，磨煤机出力最大，制粉电耗最低，所以该制粉系统的最佳通风量为165000m3/h。
随着制粉通风量的增加，煤粉细度R90由30%增加到33.6%，增加幅度不大，对于该制粉系统，风量对细度的影响不大。
图5 磨煤机出力与通风量的关系
图6 成粉细度与通风量的关系
图7 制粉电耗与通风量的关系
3.6粗粉分离器特性试验
该试验在粗粉分离器挡板开度为30%、35%、40%、45%共四个工况下进行，试验时保持钢球装载量为73.5吨及制粉风量为160000m3/h左右，磨煤机出力为相应挡板开度下的磨煤机最大出力。取成粉样和回粉样进行细度化验。试验结果见图8～13。 图8 粗粉分离器阻力与挡板开度的关系 图9 成粉细度与挡板开度的关系
图10 粗粉分离器挡板开度与分离效率的关系
图11 循环倍率与粗粉分离器挡板开度的关系
图12、磨煤机出力与粗粉分离器挡板开度的关系
图13 制粉系统电耗与粗粉分离器挡板开度的关系
试验结果表明：
(1)随着粗粉分离器挡板开度的增大，阻力下降，煤粉变粗，成粉细度与挡板开度基本上呈线性关系。当挡板开度由30%增大到45%时，成粉细度R90由27.6%增加到36.8%，可见，挡板开度对煤粉细度的影响较大。挡板开度越大，煤粉气流旋转的强度越小，分离效果就越差，成粉越粗，但粗粉分离器阻力会减少，回粉量减少，回粉变粗。
(2)随着粗粉分离器挡板开度的增大，分离器效率逐渐降低，循环倍率也降低。当分离器挡板开度为45%时，分离器效率下降明显，由64.95%下降到58.72%。
(3)随着粗粉分离器挡板开度的增大，磨煤机出力增大，制粉电耗降低，开度大于35%后，出力和制粉电耗变化不大。
综合上述，该制粉系统在最佳通风量下，最佳粗粉分离器挡板开度为35%～40%，能满足入炉煤煤粉细度要求，同时分离器效率又较高，系统阻力也较小。
4 结论及建议
(1)通过制粉系统调整试验得出，最佳钢球装载量为75t，最佳制粉通风量为165000m3/h，最佳粗粉分离器挡板开度35%～40%。在最佳钢球装载量下，磨煤机实测空载电流为150.5A，表盘电流为148.5A，最大出力下，磨煤机实测电流为159A，表盘电流为158A。
{2}造成制粉系统电耗高的主要原因，一是钢球耐磨性差，旧钢球变形严重，使制粉能力下降;二是钢球装载量不足，试验前钢球装载量为69.5t，低于最佳钢球装载量75t。
(3)粗粉分离器挡板开度的变化对煤粉细度的影响较大，煤粉细度R90与挡板开度基本上为线性关系。
(4)建议用耐磨性能好的钢球，按最佳钢球装载量进行装球和补球，在运行中，每天添加一定量直径为60mm的钢球，保持最佳钢球装载量时空载表盘电流为148.5A左右，最大出力下表盘电流为158A左右，运行3000小时左右，甩一次钢球，除去直径30mm以下的钢球和严重失圆的钢球。
(5)运行人员应根据试验提供的数据，尽量保持制粉系统在最佳工况点、最大出力下运行，以最大限度地降低制粉系统电耗。综合本次制粉系统试验的试验结果，3号炉1号制粉系统的最佳运行方式如表4所示。
表4 制粉系统推荐运行参数
序号项目单位控制范围
1钢球装载量t75
2制粉通风量m3/h160000～170000
3磨煤机入口负压Pa-800～-1000
4磨煤机差压Pa2900～3100
5排粉机入口负压Pa-6600～-6900
6磨煤机出口风温℃60～70
7磨煤机空载电流A148.5
8磨煤机带煤电流A158
9排粉机电流A80
10粗粉分离器挡板开度%40
11排粉机入口风门开度%80～90
12热风门开度%75～85
13冷风门开度%0
14再循环风门开度%30～45
15煤粉细度R90%30～33
5 参考文献
[1] DL/T 467-2004，电站磨煤机及制粉系统性能试验[S].
[2] 贾鸿祥.制粉系统设计与运行[M].水利电力出版社,1995.
[3] 赵仲琥，张安国,等.火力发电厂煤粉制备系统设计和计算方法[M].中国电力出版社，1999.
作者简介：
朱乃刚(1970-)，主要研究方向为设备技术改造及节能计算。