中速碗式磨煤机性能考核试验方法的研究

2010-11-16周若明

河北电力技术 2010年6期

周若明

(河北省电力研究院，石家庄 050021)

1 概述

近年来，国内燃用烟煤的300 MW及以上新建火力发电机组锅炉制粉系统越来越多地采用了中速碗式磨煤机，中速碗式磨煤机性能考核试验工作的重要性日益凸显。目前，国内原煤供应紧张，煤种来源复杂，很难保证提供与设计煤种煤质完全一致的试验用煤，同时试验煤种煤质变化对中速碗式磨煤机应用性能的影响在各种磨煤机中是最显著的，因而急需制定一种科学、合理的中速碗式磨煤机性能考核试验方法，以确保全面、准确的评价其实际应用性能。针对上述问题，结合某超临界新投产机组的中速碗式磨煤机性能考核试验情况，对试验煤种煤质偏离设计煤种或校核煤种时，试验方案的优化、试验考核指标的重新计算进行分析、论述。

该性能试验机组锅炉是型号为SG-2150/25.4-M976的660 MW超临界参数变压运行直流锅炉，锅炉为四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型，并采用内置式无循环泵的启动分离系统。该机组制粉系统为中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统。磨煤机型号为HP1003/Dyn，分离器为动态分离器，磨辊加载方式采用弹簧变加载。锅炉设计煤种为神府东胜煤，校核煤种为神木大柳塔烟煤。

2 试验过程

2.1 试验煤质参数

试验煤种接近设计煤种，水分含量为19.8%，灰分含量为9.0%，低位发热量为22 399kJ/kg。

2.2 试验工况

选择一套运行正常的制粉系统进行试验，试验工况分为保证出力和最大出力2种。进行磨煤机出力及磨煤单耗试验时，记录磨煤机运行各相关参数，并进行原煤取样，以便进行工业分析、发热量及哈氏可磨性系数测定。

2.2.1 保证出力工况

逐渐增加试验磨煤机出力，调整磨煤机运行状态，使其在最佳控制参数下运行。在增加磨煤机出力的过程中观察磨煤机通风量及石子煤排量，以磨煤机不堵煤、石子煤排放量正常为条件。当磨煤机达到保证出力时，进行煤粉取样及分析，当煤粉细度合格时，在该负荷下稳定运行2 h，进行磨煤机出力及磨煤单耗试验，否则应适当降低磨煤机出力，并重新进行煤粉取样及分析，在煤粉细度合格后，再进行磨煤机出力及磨煤单耗测试。

2.2.2 最大出力工况

当磨煤机保证出力工况完成后，逐渐增加试验磨煤机出力，并调整磨煤机运行状态，使其在最佳控制参数下运行。在增加磨煤机出力的过程中观察磨煤机通风量及石子煤排量，以磨煤机不堵煤、石子煤排放量正常为条件。当磨煤机达到设计最大出力时，进行煤粉取样及分析，当煤粉细度合格时，在该负荷下稳定运行2 h，进行磨煤机出力及磨煤机单耗试验，否则应适当降低磨煤机出力，直至磨煤机运行正常稳定后，重新进行煤粉取样及分析，在煤粉细度合格后，再进行相应磨煤机出力下的磨煤机单耗试验。

2.3 试验方法

试验开始后，逐渐将试验磨煤机出力增加至合同保证值63.9 t/h，同时观察磨煤机通风量及石子煤排量，以磨煤机不堵煤、石子煤排放量正常为条件；调整一次风量和风温，将磨煤机出口风温控制在正常范围内(65～82 ℃)；调整旋转分离器转速并测定磨煤机出口煤粉样细度，直至磨煤机出口煤粉样平均细度(R90)接近设计细度(20%)；当磨煤机运行参数稳定且满足试验要求后，读取磨煤机电能表并计算磨煤机磨煤单耗。

在磨煤机单耗试验结束后，继续提高试验磨煤机的出力，同时通过调整运行参数确保磨煤机一次风量、出口风温和出口煤粉细度等参数满足试验要求，磨煤机通风量及石子煤排量正常，磨煤机不堵煤。在试验过程中，当磨煤机磨碗差压逐渐升高至差压值的上限，磨入口一次风风量持续降低，且单位时间内石子煤量明显增加时，立即停止增加磨煤机的出力，并降低1～2 t/h，当磨碗差压稳定在差压值的上限内，磨入口一次风风量和单位时间内石子煤量趋于稳定时，最终确定此时的给煤机给煤量数值为磨煤机最大出力。

3 试验结果与分析

3.1 试验结果

试验结果见表1。

表1 第1次试验结果

项目设计值实测值收到基灰分/%11.09.00收到基全水/%14.0019.80低位发热量/(kJ·kg-1)22 79722 399最大出力/(t·h-1)≥7166保证出力单耗/(kWh·t-1)≤9.19.42

由表1可知，试验煤质基本接近设计煤种，灰分含量下降了2%，只有收到全水含量超标，高出设计煤种5.8%；试验测得的磨煤机保证出力单耗和最大出力2项指标均不合格，磨煤机单耗超出合同考核值0.32 kWh/t；磨煤机最大出力比合同考核值低了5 t/h。通过对合同内考核指标的综合分析可知，其数值是在采用业主提供的设计煤种或校核煤种的化验数据的基础上进行选型计算后确定的，当实际试验煤种煤质与设计煤种有较大偏差时，合同中规定的考核值已经无法准确衡量磨煤机磨制实际试验煤种的性能水平，需要根据实际试验煤种的全新化验数据重新计算磨煤机最大出力和在保证出力下的磨煤机单耗这2项指标，并将之与试验结果进行对比，以最终确认磨煤机实际性能能否达标。

3.2 设备性能参数校核计算

为了解原煤煤质的变化对磨煤机保证出力时磨煤机单耗和最大出力2项考核指标的影响，正确判断磨煤机的实际性能水平，下面按照试验煤种煤质参数对这2项主要考核指标重新进行校核计算。

3.2.1 磨煤机最大出力

校核计算参考文献[1]中关于中速磨煤机碾磨出力的计算公式，对发生变化的煤质数据进行修正。

磨煤机实测最大出力，

BM=BM0×FH×FR×FM×FA

(1)

式中：BM0为合同规定的磨煤机最大出力，t/h；FH为哈氏可磨度(HGI)修正系数；FR为煤粉细度修正系数；FM为水分修正系数；FA为灰分修正系数。

HGI修正系数FH=(HGI/55)0.85,HGI按设计煤种HGI=56选取，因此试验煤种的FH未变；煤粉细度修正系数FR=(R90/23)0.35, R90按试验实测R90=20.2%选取，基本与设计R90=20.0%相同，因此试验煤种的FR未变；水分修正系数FM=1.0+(12-Mt)×0.012 5，合同中设计煤种全水分Mt为14.0%，对应的FM为0.975，而试验煤种全水分Mt为19.80%，对应的FM为0.903，两种煤质下的FM相差较大；灰分修正系数FA=1.0+(20-Aar)×0.005,当收到基灰分Aar≤20%时，FA=1.0，由于设计煤种和试验煤种收到基灰分均小于20%，因此FA均为1.0。

在磨煤机最大出力BM的各项修正系数中，仅有原煤全水分修正系数FM有显著变化，从而使磨煤机碾磨出力修正系数降低了1-0.903/0.975=0.074，因此，磨煤机磨制试验煤种时的最大出力为71×(1-0.074)=65.7 t/h。

3.2.2 磨煤机保证出力单耗

校核单耗EM=WD×FB/BM1

(2)

式中：WD为磨煤机电动机铭牌耗电量，试验电动机铭牌耗电量为632 kWh；BM1为磨煤机实测保证出力，该试验计算保证出力为校核最大出力的90%，即59.13 t/h；磨煤机出力修正系数FB为根据厂家提供的《能耗-出力修正曲线》查出的相对于磨煤机保证出力时的负荷率下的相对能耗系数, 该试验查图所得的相对能耗系数为0.92。因此，磨煤机磨制试验煤种时的校核单耗EM=632×0.92/59.13=9.83 kWh/t。

磨煤机磨制试验煤种时的最大出力和磨煤机保证出力单耗分别为66 t/h和9.42 kWh/t，而相应计算考核值分别为≥65.7 t/h和≤9.83 kWh/t，试验磨煤机测量结果均满足计算考核指标，磨煤机性能达到了厂家所作的性能保证。