HP1043型中速磨研磨褐煤试验研究

郝建刚，金　李，车　方

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

HP1043型中速磨研磨褐煤试验研究

郝建刚，金李，车方

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

本文分析HP1043型中速磨煤机在研磨褐煤可能存在的问题，对磨煤机出力、风煤比以及磨煤机出口温度等参数进行了试验，证明了中速磨研磨褐煤的可行性，并对运行措施提出了建议。

HP1043型中速磨；褐煤；适应性；风煤比

0　引言

褐煤是一种煤化程度低的矿产煤，具有“两高三低”的特点，即高水分、高挥发分、低灰分、低灰熔点、低热值。磨煤机是燃煤发电机组重要设备之一，对机组安全稳定经济运行至关重要。自上个世纪70年代末，褐煤作为电力用煤陆续开始使用，而电厂主要采用中速磨，例如元宝山、龙口以及朝阳等，该种磨煤机在研磨褐煤时频繁出现机组带负荷能力不足和磨出口风温低等问题。后来国内开始引进前西德EVT公司生产的“S”型风扇磨，用于研磨收到基水分Mar≤40%的中老年褐煤，引进“N”型风扇磨（不带分离器）用于研磨收到基水分Mar>40%的年轻褐煤[1]。截止到2015年，国内燃用褐煤的电厂共计运行风扇磨500余台[2]。

中速磨煤机具有结构紧凑，金属耗量少、占地面积小、初投资少；运行时耗电量小（约为钢球磨煤机的50%-75%），特别是低负荷时单位磨煤电耗增加少，噪声小；配用回转式粗粉分离器时，煤粉均匀性很好[3]。因此，电厂在进行设备选型时一般采用中速磨较多，因此，中速磨研磨褐煤的适应性研究对机组安全、稳定、经济运行有着一定的借鉴意义。

1　设备概况

某电厂锅炉采用超超临界参数变压运行Π型直流炉，设计型号为SG-2024/26.15-M621，设计煤种：淮南煤，校核煤种：淮北煤。采用中速磨煤机直吹式制粉系统，每炉配6台HP1043型磨煤机（5台运行，1台备用），煤粉细度按200目筛通过量为75%。

表1　HP1043磨煤机技术规范

2　磨煤机单耗对比分析

机组采用的HP1043磨煤机设计最大出力为67t/h，对应的设计磨煤机单耗为9.47kWh/t，该机组满负荷运行期间，入炉煤量在280-310t/h范围内，即各台磨煤机常规出力应在50t/h左右，因此磨煤机单耗试验均在50t/h出力下测量。共计测试4个工况，试验结果见表2。

磨煤机单耗大小与煤的煤化程度有较大关系，在正常情况下，总体趋势是以烟煤HGI值较高，褐煤和无烟煤的较低（HGI值越高，煤成粉越容易），相对于褐煤来说，其Vdaf值越高则HGI值越低，对于无烟煤来说含碳量越高，则HGI值越低[3]。表2试验结果也验证了这个结论，研磨褐煤时磨煤机单耗均值为11.01kWh/t，研磨烟煤时磨煤机单耗均值为9.26kWh/t。

表2　磨煤机单耗试验结果

3　磨煤机最大出力试验

3.1褐煤最大出力试验

褐煤最大出力试验，试验结果见表4。

磨煤机出力受限条件主要有3个，即研磨出力、干燥出力和预防煤粉管道中水蒸气冷却导致粉管积粉，对应的控制参数为磨煤机电流、磨进出口温度。磨煤机电流超过70A时，磨煤机存在堵磨的风险，即磨的研磨出力达到最大。结合国内外文献及机组实际运行情况来看，磨出口温度安全控制值应在55℃较为合适，进口风温安全控制值应在280℃[4]。

表3　试验期间煤质数据

表4　褐煤最大出力试验

根据表4可知，褐煤最大出力试验中，磨煤机电流为68.1A，进出口风压差接近8kPa；试验中磨出口温度为57.09℃，进口风温为257.18℃，，磨煤机干燥出力还有一定余量，但是考虑到此时磨的研磨出力基本上达到最大出力。因此，磨煤机研磨褐煤的最大出力为61.56t/h，从机组日常运行满负荷所需燃料量来看是能够满足需求的。

3.2烟煤最大出力试验

烟煤最大出力试验，试验结果见表5。

表5　烟煤最大出力试验

根据表5可知，烟煤最大出力试验中，磨煤机电力为69.3A，进出口风压差接近3.4kPa，而根据运行经验，磨煤机电流到达70A时，磨煤机存在堵磨风险，即此时磨的研磨出力达到最大。试验中磨出口温度为78.6℃，进口风温235.93℃，距离进口风温安全控制值280℃有一定距离，因此，磨煤机干燥出力还有一定空间，但是考虑到此时磨的研磨出力基本上达到最大出力，因此，磨煤机研磨烟煤的最大出力为64.98t/h，接近67t/h的设计值，能够满足机组日常运行[5]。

4　磨煤机风煤比特性分析

4.1烟煤风煤比调整试验

磨煤机出力设定为50t/h，改变磨煤机进口一次风量来改变风煤比，试验结果见表6。

根据表6试验结果，各工况磨煤机单耗分别为8.87kWh/t、9.01kWh/t和9.41kWh/t，磨本体阻力分别为2.60kPa、2.84kPa和3.19kPa之间，磨煤机单耗随着风量，磨煤机本体阻力随磨煤机单耗增加而上升；同时对煤粉进行了取样分析，发现其细度R90随风量增加从11.97%增加到17.04%，均匀性指数均大于1，在可控范围内。

表6　烟煤风煤比调整试验结果

风煤比2.0后，又继续进行了风煤比1.8的试验，在试验过程中，#2粉管风速从26m/s突然下降到18m/s，#3粉管风速突然下降到约20m/s，考虑到机组运行安全性，因此常规煤种的风煤比试验最低不能低于2.0。

4.2褐煤风煤比调整试验

褐煤风煤比调整试验中磨煤机出力和调整手段与与烟煤风煤比试验一直，结果见表7。

表7　磨煤机磨制褐煤风煤比调整试验

根据表7中的试验结果，随着风煤比的增加，煤粉细度增大，磨煤机单耗反而增加。一次风量增大后，煤粉的携带能力提高，磨煤机研磨出力没有增加，煤粉细度R90从29.9%增加到38.34%，煤粉均匀性指数变小，同时使磨煤机内煤层厚度减薄，导致磨煤机电流略有下降，工况1到工况2的电流变化正是反应了这个过程。但是风量过大，反而导致磨本体内部大量煤颗粒煤扬起，抑制了磨煤机磨辊的研磨，导致磨煤机出力下降，风煤比从2.5调整到2.7工况时，出力从50.59t/h反而下降到44.41t/h，导致磨出力下降[6]。

磨煤机研磨褐煤，为了保证机组干燥出力和避免粉管积粉，一般均选择高的一次风速，但是由于制粉系统的管径已经固定，所以当一次风量过大时，为了保证风量的正常排出，一次风速就会比设计值提高很多，首先会造成制粉管线设备的磨损加剧；其次磨煤机的风速提高，携带粗粉的能力增强，造成煤粉细度变粗；另外，一次风速过高也容易造成燃烧器煤粉火炬的脱火引起锅炉灭火事故发生，因此，一次风速建议控制在30m/s，最低不低于27m/s。

5　磨制褐煤磨出口风温的影响

对磨煤机出口风温试验。试验时给煤量为54t/h，两个工况分别对应的磨出口风温为58℃与60℃，结果见表8。

表8　磨煤机出口风温试验结果

根据表8试验结果，出口风温从54℃上升到60℃过程中磨煤机单耗从11.41kWh/t变化到11.69kWh/t，出口风温对煤粉中水分含量影响较大，出口风温从54℃上升到60℃过程中煤粉含水率从20.84%减小到17.4%[7]。

6　结语

（1）试验证明，采用中速磨研磨褐煤是可行的，能够满足机组日常运行需求，用于褐煤的中速磨煤机在运行时，主要观察磨煤机的干燥出力，同时兼顾褐煤煤粉的防爆特性。

（2）该电厂660MW机组制粉系统在基建时磨煤机选型偏大，而国内同类型机组则采用1003磨（例如芜湖、铁岭和北仑电厂），更有甚者磨煤机为HP983磨（国电铜陵等）。因此，该型号磨煤机在研磨褐煤时，干燥出力和研磨出力远大于国内同类型机组，磨煤机出力较好，所以机组在掺烧相同磨台数情况下，制粉系统出力和机组带负荷能力均有较大优势。

（3）通过前期完成的制粉系统摸底和优化调整试验，烟煤的磨煤机单耗总体接近设计值9.47kWh/t，褐煤的磨煤机单耗为均值为11.01kWh/t。

（4）褐煤最大出力为61.56t/h，远超过55t/h，而烟煤在颗粒较细，煤质水分相对较小的情况下，最大出力能够达到64.98t/h。

（5）通过比对国内相关机构研究成果，煤粉在煤粉细度R90大于35%以后，炉膛出口飞灰可燃物增加较快，同时煤粉较粗后，炉内结渣趋势增加，最高渣型等级(粘熔)更是偏向炉膛出口。所以，从燃烧经济性和生产安全性方面考虑，煤粉细度R90以在35%左右为宜。

（6）建议在磨煤机启动初期应将风煤比控制在3以上，加强排渣，正常运行时烟煤的风煤比应控制在2.0以上，褐煤的风煤比建议控制在2.3以上，并且要留意磨煤机出口压力、出口温度、电流、风管一次风速等参数。

（7）制粉系统一次风速建议控制在30m/s，最低不低于27m/s。

[1]李战国.MPS-HP-Ⅱ型磨煤机磨制褐煤试验[J].热力发电，2007，（9）：96.

[2]李战国，袁鸿飞，等.MPS-HP-Ⅱ型磨煤机磨制高水分褐煤出力计算及应用研究[J].东北电力技术，2014，（10）：41-43.

[3]周强泰.锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2009.

[4]牛建钢.基于褐煤掺烧的磨煤机防爆研究[D].保定：华北电力大学，2011.

[5]赵凤英，任杰，等.褐煤锅炉中速磨煤机制粉系统出力的试验研究[J].内蒙古电力技术，2008，26（4）：13-15.

[6]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.

[7]曹红旺，付安正.HP型中速磨煤机磨制高水分褐煤分析[A].全国火电大机组（600MW级）竞赛第11届年会论文集[C].北京：全国发电机组技术协作会，2009：365-370.

Experimental Research on the Characteristics of HP1043 Speed Mill for Rounding Lignite

HAO Jian-gang，JIN Li，CHE Fang
（Huadian Elictric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

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10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.011

TK223.25

B

2095-3429（2016）05-0044-04

郝建刚（1983-），男，江苏南京人，硕士研究生，工程师，主要从事火电厂煤电机组性能优化及燃烧调整工作。

2016-07-01

2016-08-25