降低超临界锅炉运行厂用电量的实践

颜磷，王达峰

（1.萧山发电厂，杭州311251；2.浙江省电力试验研究院，杭州310014）

降低超临界锅炉运行厂用电量的实践

颜磷1，王达峰2

（1.萧山发电厂，杭州311251；2.浙江省电力试验研究院，杭州310014）

通过制粉系统的一系列调整试验，主要是磨煤机一次风量、一次风压、风粉混合物温度调整等试验，解决了某600 MW超临界锅炉磨煤机一次风量测量不准、冷风门调节余量不足及底渣带煤等问题，并减少了锅炉运行的厂用电量，经济效益可观。

锅炉；一次风；制粉系统；风量

某600 MW超临界机组投产后，机组运行经济性较差。为了详细了解锅炉的热经济性及运行规律，寻求最佳运行方式，降低运行厂用电量，提高该炉的安全经济运行水平，进行了制粉系统调整试验，主要包括磨煤机一次风量、一次风压、煤粉细度、风粉混合物温度等参数的调整。

1 设备概况

该锅炉为600 MW超临界变压直流炉、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置。锅炉设计煤种为淮南烟煤，干燥无灰基挥发分设计值为42.5%，实际值为30%左右，校核煤种为烟混煤。

锅炉燃烧系统配有24只日立-巴布科克公司HT-NR3型低NOX煤粉旋流燃烧器，采用前后墙对冲燃烧方式。制粉系统为中速辊式磨煤机配冷一次风机正压直吹式系统，每台锅炉配有6台ZGM113G型中速磨煤机，每台磨煤机对应1层4只燃烧器。正常运行时投运5台磨煤机可满足锅炉最大出力工况，1台作为备用。在燃烧器上方前后墙上各布置4只燃烬风喷口，2只侧燃烬风喷口。F层燃烧器加装了等离子点火装置。

燃用设计煤种时,锅炉热耗率验收工况（THA）燃煤量为228.4 t/h。送风机及一次风机选用动叶可调轴流式风机，引风机选用静叶可调轴流式风机。

2 试验内容

2.1 磨煤机煤粉管风速偏差检查

600 MW工况下对各磨煤机煤粉管的一次风速及进磨一次风量进行了热态测量与复核，煤粉管一次风速分布见图1。总体来说，磨煤机各煤粉管中的一次风速还是比较均衡的。但由于运行环境恶劣，煤粉管测速装置易堵，在测试期间也发现部份测量元件常有堵塞的现象，运行中只能作为参考。

图1 磨煤机各煤粉管风速分布情况

2.2 磨煤机进口一次风量检查

磨煤机入口一次风量是磨煤机的一项重要参数，参与磨煤机的自动控制与保护。检查发现，集散控制系统（DCS）中显示的一次风量数值与实测值有显著偏差，DCS显示值偏大10%以上。

检查DCS逻辑发现，主要是风量的温度修正有问题，B，D，E，F磨煤机一次风量温度修正只到120℃，A，C磨煤机修正到170℃，而实际运行中，磨煤机进口温度均超过120℃，在200℃左右。由于风量测量元件一般测的是介质的动压ΔP，DCS系统根据动压及温度和压力修正，计算出流量。根据伯努利方程可知：

式中：ΔP为介质的动压；ρ为介质的密度；υ为介质的流速。

根据式（1），可推导出介质的流速：

对于质量流量有：

式中：A为通流面积；Q为质量流量。

将式（2）代入式（3），则：

气体的密度受压力和温度的影响比较大，根据气体方程，可得出气体密度的计算公式：

式中：ρ，ρ0分别为当前状态及标况下的密度；P，P0分别为当前状态及标况下气体的压力；T，T0分别为当前状态及标况下空气的热力学温度。

将标况值T0=273 K，P0=1.013×105Pa及式（5）代入式（4），即可得一次风量的计算式为：

式中：A为测点处一次风通道面积；Pg为测点处一次风表压；t为测点处一次风温度。

在工程实际中，由于测点处一次风通道面积是固定的，ρ0也是不变的，一次风压的影响比较小，可忽略，再考虑到动压测量元件的标定系数，把式（6）简化为：

式中：K为考虑了多项常数的系数，一般由风量标定试验确定；f（t）为温度的修正系数，见图2，DCS控制中一般以插值法计算得到。

图2 一次风量温度修正曲线

这样，只要测得了动压及该处的温度，就可计算出该处的风量。按照上述方法在DCS中把一次风量温度修正范围扩大到260℃，得到了准确的一次风量。

2.3 一次风量及一次风压调整试验

调整前运行时一次风量较大，每台磨煤机偏置量均有+20 t/h以上，一次风热风母管压力设定值在10.8 kPa，磨煤机冷风调节门基本在全开位置，已没有调节余量。通过减少磨煤机入口风量，观察磨煤机运行情况，在所有磨煤机的风量偏置为0后，降低一次风热风母管压力至9.8 kPa，制粉系统各参数均正常。

调整后，磨煤机冷风门开度在40%～50%附近，已保证了具有一定的调节余量，一次风机电流大幅下降，见表1。磨煤机电流基本未变，由于一次风侧与烟气侧、一次风侧与二次风侧的压差减少有助于减少空预器三分仓之间的直接漏风，一次风压与风量下降后，减少了空预器漏风，引风机的出力也大为减少。

表1 一次风调整前后一次风机电流变化

2.4 煤粉细度调整

在无风量偏置的情况下对各台磨煤机进行调整，并取煤样分析，最终各台磨煤机煤粉细度R90剩余量在21%～25%之间，C磨煤机因水冷壁有1处壁温（前墙螺旋水冷壁出口左数第3管壁温）过高，运行C磨煤机对该点壁温影响较大，故未取样分析，但对折向门进行了调整，结果见表2。

表2 2号炉各台磨煤机折向门挡板位置与煤粉细度

2.5 磨煤机出口风粉混合物温度控制

磨煤机出口风粉混合物温度原控制在75℃左右，试验时提高至80℃，虽然氧量有所降低，但未燃烬碳热损失仍要比原先低，见表3，说明风粉混合物温度提高有助于提高煤粉燃烬度。

提高风粉混合物温度的另一好处就是有利于减少捞渣机中的黑色煤粉块。该锅炉捞渣机中几乎每一格刮板中均存在煤粉块，曾怀疑原因为等离子燃烧器投运，但停运该层燃烧器后未见改善。停炉时也曾在煤粉管道水平段中发现成团的煤粉。经过分析后判断原因为风粉混合物温度太低。由于煤粉管道未保温，管壁温度相对较低，存在结露的可能，煤粉又有一定的吸附性，当煤粉吸附一定的水分后就相互粘结成团。提高风粉混合物温度后，再次观察捞渣机，黑色煤粉块已不易见到。

表3 磨煤机出口风粉混合物温度变化对未燃烬碳热损的影响

对于磨煤机出口风粉混合物温度控制，在相近煤种条件下有些发电厂[1-2]提高到了95℃，取得了良好的效果，考虑到该锅炉设计煤种的挥发分比较高，故设到80℃后未再提高。

3 试验效果

3.1 锅炉效率

试验后期，在600 MW负荷下对锅炉进行了效率测试，测试结果表明锅炉已在较高的经济状态运行，达到了厂家设计值，有关参数见表4。

表4 锅炉热效率测试结果

3.2 调整前后用电量变化

由于一次风量及一次风压的下降，一次风机和引风机的电流较调整前大幅下降，同样在满负荷工况下，锅炉主要辅机电流可比之前下降90.49 A，见表5。如功率因数按0.8，上网电价按0.407元/kWh估算，可节约：

306.2元/h×24 h/d=7 348.4元/d

每小时可节约306.2元，每天可节约7 348.4元，经济效益非常可观。

表5 锅炉主要辅机试验前后电流对比

4 运行建议

（1）以目前的运行情况来看，磨煤机运行中一般不用加风量偏置，如需加偏置，建议也不要超过+10 t/h。特殊情况下若磨煤机电流接近60 A时，可以考虑加大一次风量。

（2）在当前煤种下，磨煤机出口风粉混合物温度建议控制在80℃，大屏报警温度也相应改为85℃；一方面有利于灰渣可燃物的控制，另一方面有利于减少煤粉管中煤粉块的形成。

（3）建议在负荷600 MW时，一次风压力可下降至10 kPa，当磨煤机冷、热风挡板开度在80%以上时再考虑适当提升一次风压力，这样有助于降低用电量，并提高一次风机运行的安全性。

[1]李文华，杨建国.提高中速磨煤机出口温度对锅炉运行的影响[J].中国电力，2010，43（10）∶27-30.

[2]乐晓萍.300 MW机组锅炉飞灰可燃物偏高的原因及对策[J].江西电力，2003，26（3）∶46-48.

[3]DL/T 467-2004电站磨煤机及制粉系统性能试验[S].北京：中国电力出版社，2004.

[4]DL/T 5145-2002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定[S].北京：中国电力出版社，2002.

（本文编辑：陆莹）

Practice of Auxiliary Power Consumption Reduction for Operation of Supercritical Boiler

YAN Lin1，WANG Da-feng2
（1.Xiaoshan Power Plant，Hangzhou 311251，China；2.Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The problems of a 600 MW supercritical boiler such as inaccurate primary airflow measurement for coal mill，insufficient adjustment margin for cold air valve and coal in slag have been resolved after a range of adjustment tests for coal pulverizing system，which mainly involve adjustment of primary airflow,primary air pressure，air and pulverized coal mixture temperature etc.As a result,a great amount of auxiliary power consumption for boiler operation has been reduced and high economic benefit is achieved.

boiler；primary air；coal pulverizing system；airflow

TK223.7+2

：B

：1007-1881（2012）03-0035-04

2011-08-25

颜磷（1970-），男，浙江宁波人，硕士，高级工程师，主要从事发电厂管理工作。