600 MW超临界机组磨煤机提高出力改造

孟德彪

（淮浙煤电凤台发电分公司,安徽淮南 232131）

0 引言

随着火电机组可利用小时数的降低，为降本增效，一些电厂进行了低热值煤掺烧的试验研究，并取得不少成果。燃煤发热量降低，煤质变差，机组煤耗增加，磨煤机出力能否满足需要成为主要制约因素。磨煤机设计出力裕量不足，就需对磨煤机进行调高出力改造。

1 改造背景

某电厂一期2×600 MW机组锅炉为超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。生产厂家为东方锅炉（集团）股份有限公司，锅炉型号DG1900/25.4-II1。制粉系统采用冷一次风正压直吹式制粉系统，配备6台北京电力设备总厂生产的ZGM113G磨煤机（参数见表1）。设计校核燃用煤种均为淮南烟煤，磨煤机5台运行1台备用。单台磨煤机的铭牌出力为59.8 t/h。磨损中后期，磨煤机出力（53～55）t/h。机组燃用低热值煤煤量常≥290 t/h，需要启动6台磨煤机，导致制粉电耗增大，机组失去备用磨煤机，给机组安全稳定运行造成隐患。

2 理论依据

ZGM113G型辊式磨煤机在运行过程中几何相似和动力相似是其气（气体，水蒸气）固（风粉）两相流起主要作用的准则。在理论模型中，磨辊一次研磨合格煤粉的产量与磨辊下通过的物料厚度、磨辊压人物料的速度、研磨压力和磨辊的宽度成正比，数学表示式：Q=K×S×V×F×B。式中Q是次研磨合格煤粉的产量，K是系数，S是煤层厚度，V是磨辊压入物料的速度，F是研磨压力，B是研磨接触面积。

由数学表达式可知，磨煤机出力大小与设计系数、每层厚度、磨辊压入物料的速度、研磨压力、研磨接触面积相关。只要某一个或几个参数提高，磨煤机出力就可以提高。

（1）K为磨煤机选型设计、运行因素影响综合系数，在磨煤机设计选型一定、煤质稳定的情况下，只与运行调整有关。在保证煤粉细度的前提下，运行调整手段有限，只能调节风量、风温及加载油压。风量要满足送粉且管道不能积粉的要求，风温要保证干燥出力要求又要保证设备安全，调节范围有限，对提高磨煤机出力影响较小。

（2）煤层厚度S与磨煤机设计出力和磨盘设计大小有关，磨煤机内空间有限，提高煤层厚度有限，且提高每层厚度磨煤机制粉单耗增加，磨煤机渣量增大，还可造成堵磨风险。

表1 ZGM113G磨煤机参数

（3）磨辊压入物料的速度V即磨煤机转速，磨煤机转速提高，单位时间内磨盘上煤粉被碾压的次数增加，单位时间内碾磨出来的合格煤粉数量增加，可以提高磨煤机出力。

（4）研磨压力F与磨辊、压架重量，液压油加载压力有关，在原设计的强度参数下，提高有限。

（5）研磨接触面积B与磨辊和磨盘的接触面积有关，提高磨盘与磨辊面积，在单位时间内更多的煤粉颗粒受到碾压，可碾磨出更多的合格煤粉，也可提高磨煤机出力。

分析可知，影响磨煤机出力主要因素是磨煤机磨辊压入物料的速度即磨煤机转速、磨煤机研磨接触面积。提高磨煤机出力可从这两方面入手，设法提高磨煤机转速与增大研磨接触面积。

3 改造方案选择及实施

3.1 改造方案

提高磨煤机转速可通过改造磨煤机减速机实现，改变磨煤机磨煤机减速变比，更换伞齿即可，比较容易实现，且可根据需要选择提高输出转速，较为灵活。一般转速提高分为提高12%（转速27.1 r/min）和提高24%（转速30 r/min）两挡。转速提高12%，磨煤机出力提高约10%，经核算磨煤机轴功率约600 MW，原配电机630 MW，仍可继续使用。因磨煤机出力提高，相应配风也需改变，磨煤机喷嘴可根据一次风压余量选择保留或更换。磨煤机转速提高24%，出力提高约20%，配套电机功率需达到710 MW，电机需进行更换或扩容改造。因磨煤机出力提高较大，磨煤机喷嘴需进行配套改造。

提高磨煤机研磨接触面积可通过重新设计辊套、衬板来实现，需增大磨辊直径及宽度，但磨煤机内部空间有限，研磨接触面积提高受限，辊套衬板换型后保持架、拉杆、铰轴等配件需重新校核换型，变动较大，投资也较大。

根据电厂情况，只要保证磨煤机在检修周期内出力≥60 t/h，就可满足磨煤机5运1备，保障机组安全运行需要。考虑磨煤机研磨件磨损后期出力降低，磨煤机最大出力在66 t/h即可满足需要。根据投资成本及改造实现难易程度，选择提高磨煤机转速方案，磨煤机转速提高12%，保留原电机，磨煤机油站、喷嘴等不做改动，只对减速机进行改动。

3.2 热平衡计算校核

磨煤机提高转速改造后理论最大出力为66 t/h，按正常运行磨煤机出口温度85℃，以正常燃煤成分分析为依据，进行热平衡计算校核，现热一次风量及温度均满足需要，详见表2。

3.3 改造实施

为验证提速改造提高磨煤机出力的效果，电厂选1台磨煤机进行改造实验，减速机改造由磨煤机生产厂家北京电力设备总厂负责实施，安装由电厂招标单位负责，北京电力设备总厂技术人员现场指导。

3.4 性能试验

试验用煤为电厂日常用煤，煤质分析数据见表3。最大出力试验期间，磨煤机煤量从55 t/h逐步增至68 t/h。煤量达到68 t/h期间，一次风母管压力10 kPa，热风门开度85%，磨煤机出口温度85℃，磨煤机稳定运行4 h。继续增大煤量，进口一次风量有所下降，进出口差压降低，增加煤量有堵磨风险，故认为其达到最大稳定出力。磨煤机最大出力时各参数，见表4和表5。

表3 试验入炉煤分析

表4 68 t/h最大出力下运行参数

表2 磨煤机热平衡计算表

表5 68 t/h最大出力下各粉管煤粉细度及风速

试验结果显示，改造后磨煤机最大出力达到68 t/h，出力提高13%，达到了改造的目的。改造后，磨煤机的煤粉细度良好，磨煤机电耗与改造前相比略有下降，磨煤机电机、润滑油系统、液压油系统满足改造后需要，减速机推力瓦较改造前温度略微上升，设备运行稳定，改造效果良好。

［1］赵仲琥，张安国，等.DL/T5145-2002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定［S］.国家发改委，2002.

［2］吴建波，王准，等.2016-R-02-031《淮浙煤电有限公司磨煤机最大出力试验报告［R］.浙江省浙能技术研究院，2016.

［3］黄勇，等.ZGM113G型中速辊式磨煤机使用和维护说明书［R］.北京电力设备总厂，2009.

［4］张安国.DL/T467-2004电站磨煤机及制粉系统性能试验［S］.国家发改委，2004.