660MW燃煤机组锅炉磨煤机入口一次风流场优化技术应用研究

国家能源集团宿迁发电有限公司 房 新 肖 荣 西安热工研究院有限公司 朱晋永 梅振锋

国家能源集团宿迁发电有限公司二期装设两台660MW 燃煤汽轮发电机组，锅炉为超超临界压力二次再热直流锅炉，采用单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴加烟气再循环调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、固态干排渣，锅炉燃用烟煤。机组自投产以来，锅炉磨煤机入口在线一次风量测量长期存在偏差过大、波动剧烈等问题，导致磨入口热一次风门始终无法投入自动，一次风煤比控制十分粗放，日常运行中始终将磨入口一次风量控制在较高水平，对锅炉的运行产生了诸多不利影响：磨煤机出口粉管风速长期保持高速运行，管道、风门和燃烧器磨损加剧；燃烧器出口一次风速过大，煤粉着火燃烧推迟，屏式过热器等高温受热面壁温超温、灰渣可燃物含量上升；磨煤机入口冷一次风渗入量过大，锅炉的排烟温度上升等。因此，磨煤机入口一次风量在线测量不准，锅炉运行的安全性和经济性都受到了严重影响。

1 优化内容

磨煤机入口上游布置有冷、热一次风混合风道，风量测点及温度测点布置在磨煤机入口处，由于现场布置空间的限制，从冷、热一次风混合风道到风量测量截面之间的管道距离极短，冷、热一次风难以混合均匀，一次风道内流场及温度场分布不均匀直接导致一次风测量不准确，进而影响磨入口一次风量的精细化自动控制[1,2]。本文采用的磨煤机入口一次风道流场优化技术，通过开发并设置磨入口一次风混流及均流装置[3]，改善一次风道内冷、热风的混合和均布，得到更加均匀的一次风流场和温度场分布，提升磨煤机入口一次风量测量的准确性，主要改造内容包括冷风渗入口改造、增加冷风风箱以及增加全截面多点自清灰式在线风量测量元件(图1)。

图1 优化方案示意图

表1为CFD 数值模拟结果，优化后，在线风量测量元件截面处的流速分布相对标准偏差由优化前的24.0%降低至7.5%，温度分布的相对标准偏差由优化前的12.8%降低至3.9%，速度及温度偏差均显著减小，优化效果明显。

表1 一次风流场分布数值模拟结果统计（优化前后对比）

2 应用效果

磨煤机入口一次风流场优化技术应用后，在不同的风量工况条件下，依据等截面网格的原则[4-6]对磨煤机一次风进行了速度场及温度场测试，并将改造前后的数据进行对比。表2为优化改造后磨煤机入口一次风量标定试验结果，以D 磨为例，优化后在线风量测量装置在不同风量下的系数最大相对偏差均低于4%，风量系数的线性较好。表3为C 磨和F 磨入口一次风阻力对比结果。通过改造前后磨煤机入口一次风压损的比较，得出改造后阻力变化值，结果表明磨煤机流场优化后风道阻力未增加。

表2 D 磨煤机入口一次风量标定试验结果

表3 C、F 磨煤机入口一次风压损对比

表4和表5为500MW 负荷下，磨入口一次风量优化试验结果及煤耗分析。500MW 负荷下，将B、C、F 磨入口热一次风门适当关小，A、D、E磨入口风门开度保持不变，磨入口总风量从450t/h 减小至417t/h，一次风机总电流从256.2A 减小至244.2A，减小了12A，同时，排烟温度从138.8℃降低至137.3℃，降低了1.5℃，锅炉热效率提升了0.09个百分点，供电煤耗降低约0.3g/kWh。

3 结语

磨煤机入口一次风量测风元件位置截面的流场和温度场分布不均，是造成一次风量测量不准确的根本原因。通过设置磨入口一次风混流及均流装置，能够在不增加风道阻力的前提下，大大改善磨煤机入口一次风流场及温度场的均匀性，为一次风量在线精确测量奠定基础。磨煤机入口一次风量的精确测量能够直接减小风机电流，降低排烟温度，提升锅炉效率，有利于锅炉的安全经济运行。

表4 500MW 负荷磨入口一次风量优化试验结果

表5 500MW 负荷磨入口一次风量优化煤耗分析