提高HP型中速磨出口温度的安全性与经济性分析

陈树伟

（广东省粤电集团有限公司沙角C电厂，广东东莞 523936）

提高HP型中速磨出口温度的安全性与经济性分析

陈树伟

（广东省粤电集团有限公司沙角C电厂，广东东莞 523936）

通过提高HP型中速磨出口温度试验，分析提高HP型中速磨出口温度的安全性与经济性，指出提高磨煤机出口温度的可行性和经济效益。

HP型中速磨；出口温度；安全性；经济性

0 引言

提高HP型中速磨煤机出口温度，一方面可以使原煤更易磨碎，对降低磨煤机功率存在有利一面，另一方面可以减少冷一次风旁路率，降低排烟温度，提高效率；但不利的一面是制粉系统和喷口的安全性能可能降低[1]。为此需要经过详细的试验，对提高HP型中速磨出口温度的安全性与经济性进行充分评估。

1 提高HP型中速磨出口温度的试验

1.1 设备概况

试验在沙角C电厂2号锅炉进行，沙角C电厂2号锅炉系美国ABB-CE公司设计制造的亚临界、一次再热、单汽包、控制循环、单炉膛、Π型露天布置、四角双切圆燃烧、固态排渣煤粉炉，与660 MW汽轮发电机组配套。锅炉炉膛宽19 558 mm，深16 433 mm，宽深比为1.19，炉膛高度56 995 mm[1]。炉膛四周为内螺纹鳍片管膜式水冷壁，炉膛上部布置有墙式辐射再热器（前墙）、过热器分隔屏和屏式过热器，两级屏式再热器布置于水平烟道，锅炉后烟井依次布置有低温过热器和省煤器，两台三分仓再生式空气预热器布置于尾部烟道。

锅炉配备了6台ABB-CE公司生产的HP983碗式中速磨煤机，采用直流摆动式烟煤型燃烧器，布置在炉膛下部四角，形成双切向燃烧方式，一次风采用小切圆，辅助风采用大切圆，以减少一次风粉对水冷壁的冲刷，避免水冷壁结渣。一、二次风燃烧器为间隔布置，6层一次风，7层辅助风和2层燃烬风。一次风燃烧器带有燃料风（即周界风），可上下摆动20°，辅助风喷口可在-30°～+30°范围内摆动，燃烬风喷口可在-5°～+30°范围内摆动。燃料风、辅助风、燃尽风风门挡板均随负荷自动调节，燃烧器摆角随蒸汽参数变化可自行调节[2]。每台锅炉配备6台HP983型中速碗式磨煤机，额定工况时5台磨煤机运行，1台磨煤机备用，磨煤机的额定容量65.455 t/h，设计煤种出力53.084 t/h，校核煤种出力47.677 t/h。

1.2 试验的目的

根据DL/T 466-2004《电站磨煤机及制粉系统选型导则》，在HP磨磨制高热值烟煤时，磨出口温度应小于82℃，但由于提高出口温度一个方面可以降低磨煤机功率，另一个方面可以增加热一次风量，从而增加空气预热器的烟气——空气换热量，降低锅炉的排烟损失，所带来的经济效益十分明显，因此适当提高磨煤机的出口温度是值得尝试的。提高磨煤机出口温度对锅炉安全性的影响主要有两个方面，一个方面是原煤加热研磨过程中CO的析出，另一个方面是石子煤夹带下少量原煤或粗颗粒煤粉落在渣室上，这部分原煤被热风加热后氧化甚至燃烧，表现为石子煤落下的同时，有不同大小的火星落入石子煤斗。这部分原煤或煤粉产生CO，甚至会产生CO2，并被热风带入煤粉气流中。通过试验，可以观察提高磨煤机出口温度以后，锅炉排烟温度、磨煤机功率、煤粉细度、煤粉气流中的CO含量、石子煤排放情况等的变化，从而在经济性和安全性之间找到一个平衡点。

1.3 试验结果分析

2D磨煤机提高出口温度试验结果如表1所示，试验煤种为澳洲煤，挥发份Vad=27.40%。

如表1所示，当出口温度从82℃提升至90℃，相应入口风温从248℃升高至268℃，煤粉细度R200增粗2.0%，R75增粗6.3%，但煤粉均匀性指数提高0.04，磨煤机平均功率下降19 kW，瞬时最大功率从512 kW降至503 kW，磨碗差压保持不变，石子煤量没有变化。观察2D磨煤机出口温度提高前后的2D喷口煤粉的着火情况，发现喷口煤粉着火变化不明显，因此在磨出口温度提高后喷口仍是安全的。

从以上的磨出口温度试验可以得出结论，随着磨出口温度提高，出现以下情况。

（1）煤粉细度总体会略有变粗。一方面，磨出口温度提高后，煤粉变干燥，同样粒径的煤粉重量减轻，一次风体积流量增大，在同样的一次风质量流量和分离条件下，能够离开分离器进入粉管的煤粉粒径会有所增大；另一方面，磨出口温度提高，原煤更易磨碎，对成粉的煤粉细度存在有利一面。由于煤粉细度主要由分离条件决定，因此磨的煤粉细度总体会略有变粗。

（2）磨平均功率明显下降，瞬时最大功率也下降，可极大改善磨煤机因功率限制导致的带负荷能力的下降。

（3）磨碗差压不变，或略有降低。

（4）喷口煤粉着火情况变化不明显，仍然安全。

表1 2D磨煤机提高出口温度试验结果

1.4 提高磨出口温度后制粉系统运行安全性评估

制粉系统运行的安全性与煤粉在制粉系统内的沉积氧化、以及原煤加热研磨过程中挥发份的析出，主要是CO的析出有关，在磨煤机出口温度提高时，煤粉变得干燥，煤粉流动性改善，有利于防止煤粉在制粉系统内的沉积，因此可提高煤粉输送过程的安全性。原煤加热研磨过程中CO的析出量可通过监测粉管煤粉气流的CO浓度来实现，因此CO浓度监测系统成为制粉系统防爆的一个主要手段，但尚没有文献资料表明粉管的CO浓度到底多少是安全的。

粉管煤粉气流中的CO含量受两个因素的影响：

（1）原煤加热研磨过程中CO的析出；

（2）石子煤夹带下少量原煤或粗颗粒煤粉落在渣室上，这部分原煤被热风加热后氧化甚至燃烧，表现为石子煤落下的同时，有不同大小的火星落入石子煤斗。这部分原煤或煤粉产生CO，甚至会产生CO2，并被热风带入煤粉气流中。

如表2所示，2C和2D磨同时磨制广汇混煤的粉管CO浓度比较直接说明CO的产生来源，2D磨由于石子煤较多，火星也较多，在出口温度只有73℃时，粉管的CO浓度却达到65～70 ppm，并出现0.03%的CO2；而2C磨虽然出口温度有80℃，但粉管的CO浓度最大只有20 ppm，并且检测不到CO2。

表2 不同出口温度下粉管的CO、CO2和O2浓度

经过不同煤种的试验，如挥发份Vad接近30%的澳洲煤、混煤、神混1号煤、神华外购1煤、山西优混煤、神华石炭煤、汇能混煤（内蒙煤）以及印尼煤等煤种，得出以下的结论。

（1）试验烟煤在入口风温≤300℃、出口温度＜100℃，印尼煤入口风温≤270℃、出口温度≤75℃条件下，在加热研磨过程中CO析出量极少或几乎没有；有原煤或粗颗粒煤粉落在渣室上是影响粉管煤粉气流中的CO浓度大小的主要因素。

（2）随出口温度提高，原煤CO析出量可能略有增大或基本不变。

（3）提高磨煤机出口温度运行是安全的，被石子煤夹带下的原煤或粗颗粒煤粉在渣室的积聚反而是主要的风险因素。

2 磨出口温度对锅炉运行性能的影响

磨出口温度对锅炉运行性能的影响试验结果

表3 磨出口温度对锅炉运行性能的影响试验结果

如表3所示，试验在660 MW负荷下进行，ABCDE磨运行，氧量控制值2.3%。

由表3可见随磨出口温度提高，各性能参数变化趋势如下。

（1）飞灰可燃物略有增加，烟气中CO含量增加，原因与出口温度提高后煤粉细度略有增粗有关；

（2）经漏风、空预器进口烟温、入口风温修正的排烟温度下降，下降幅度基本与冷一次风旁路率的下降对应，即0.41℃/1%冷风旁路。

（3）锅炉热效率提高，93℃出口温度比78℃出口温度热效率提高0.28%，扣除吹灰影响后，热效率提高0.21%。

（4）磨煤机总功率下降，一次风机功率增加，主要原因是冷风旁路减少后，经过空预器的一次风量增加，一次风压升高。

（5）锅炉主要辅机的总功率下降，厂用电率下降，主要有几方面的原因：一是磨煤机功率的下降值高于一次风机功率的增加值；二是排烟温度下降后引风机和增压风机功率下降；三是锅炉效率提高后，总煤量略有下降，导致总风量下降。

（6）现对供电煤耗下降，93℃出口温度比78℃出口温度下降1.1 g/kWh，扣除吹灰因素后下降0.82 g/kWh，对应的正平衡供电煤耗也下降。

（7）NO排放值略有升高，93℃出口温度比78℃出口温度升高约7%，原因可能与磨出口温度升高后着火略有提高有关。

（8）汽温略有升高。

3 结语

经过在沙角C电厂2号炉进行的提高磨煤机出口温度试验表明，如果把磨的出口温度提高到90℃左右，磨煤机运行仍具有一定的安全余量，并不会导致磨煤机内产生CO析出的问题，但提高磨煤机出口温度以后，需要加强对磨煤机排渣箱的巡查频度，发现异常及时处理；另外，不同的煤种析出CO存在差异，需要针对煤质制定出最优的磨煤机出口温，不可盲目提高磨煤机的出口温度，从而在确保磨煤机运行安全的前提下，提高锅炉运行的经济性。

［1］李文华.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（10）：27-30.

［2］陈刚.沙角C电厂660 MW机组内部培训教材锅炉分册［M］.武汉：华中科技大学出版社，2000.

Security and Economy Analysis of Improving HP Type Medium-Speed Pulverizer Outlet Temperature

CHEN Shu-wei
（Shajiao C Power Station of Guangdong Yuedian Group Co.，Ltd，Dongguan523936，China）

According to test of improving HP type medium speed pulverizer outlet temperature,analyzed the security and economy on improving HP type medium-speed pulverizer outlet temperature,point out the feasibility and economic benefits of improving HP type medium-speed pulverizer outlet temperature.

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TM621.2

A

1009－9492(2014)02－0029－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.008

陈树伟，男，1981年生，广东揭阳人，硕士，工程师/技师。研究领域：电厂运行。

(编辑：王智圣)

2013－08－21