火电厂中储式制粉系统优化
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作者:刘磊
摘 要：目前国内电力网中大型火电燃煤机组仍占发电主体，而燃煤锅炉的制粉系统根据设计要求和设备选用分为多种，其中中储制粉系统是电站锅炉中较常见的一种锅炉制粉方式。该系统在运行中也有着优点和不足之处，为提高锅炉经济性，通过对中储式制粉系统优化方式进行分析，并针对锅炉投运制粉系统存在的问题，提出了具体的处理措施和建议。
关键词：火电厂 制粉系统 优化分析
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0026-02
1 制粉系统设备简介
电站HG-670/13.7-YM9型锅炉，配有中间储藏式、干燥剂送粉的制粉系统两套，每套制粉系统均配有1台JGC-30型称重式全封闭皮带给煤机;1台钢球磨煤机;1台木屑分离器;1台粗、细粉分离器;1台排粉机;1个原煤斗及1个煤粉仓。
2 关于中储式系统能量源解析
中储系统原理：系统煤仓原煤经给刮板输煤机到钢球磨入口，在钢球磨的转动下，原煤进入磨煤机，二段空气预热器热风和锅炉再循烟气混合成干燥剂进入磨煤机入口，并对球磨机内的煤进行干燥，同时大部分煤粉随干燥剂经至制粉系统的木屑分离器，再至系统粗粉旋流分离器，在粗粉内旋流作用下，不合格煤粉被分离后经锁气器至回粉管，回至磨煤机入口继续研磨，符合规定的细粉送至细粉分离器实现空气和煤粉分离，合格的煤粉经下粉管进入到煤粉仓，系统残留部分煤粉的乏气直接吹入炉膛燃烧。
制粉系统能量：中储式系统可以分为磨煤和干燥通风两部分，动力来自于钢球磨和排粉风机的6kV电动机。由制粉能量和电耗平衡得知，即使制粉方式不同但磨制等量的制粉，所耗能量相同，而钢球磨电耗比其它中速磨煤机电耗高约1倍。中储式磨煤系统在运行中，钢球的能量消耗主要是钢筒卷起钢球在回落过程中，碰撞磨煤机衬板、钢球及与原煤间相互碰撞，导致钢球能量消耗;钢球与原煤回落击打磨煤机内衬板时，衬板的固定螺丝会松动甚至钢筒变形等，都可通过衬板导致能量消耗;钢球磨运行时产生的筒体振动及噪音等。钢球磨制粉通风过程中，气粉混合物在流经系统过程中与设备摩擦产生热量损耗而消耗能量。上述两部分能量损耗，引起中储式制粉系统电耗上升，并导致了设备振动大及噪声等负面作用。
3 中儲式系统的优化
优化目的既要磨制出合格煤粉，同时降低电能消耗，尽可能提高制粉出力。
4 采取的手段及方法
4.1 钢球磨载球量
经运行试验，中储式制粉系统钢球装载系数在10%～35%之间时，当保证煤粉细度和系统通风不变情况下，钢球磨电耗E随载球量G的增大而升高，钢球磨内沿筒体半径方向，钢球各不同分层的工作效率不同，靠近筒体侧钢球甩起的高度大，与原煤及钢球间碰撞强烈，随载球量G增加，远离筒壁层的钢球增多，球磨机内钢球整体工作效率降低，而载球量E也增大。
在中储式制粉系统中，电能消耗主要为钢球磨筒体转动和筒内钢球甩升，在保证钢球磨最佳出力同时，寻求筒体内最佳载球量可作为提升中储式制粉系统经济性的最佳途径和方法;提高中储式制粉系统经济性，除寻求最佳载球量外，还要保证系统最佳通风量及适当提高磨煤机入口风温度。
根据公式得知，在最小电耗时的钢球磨最佳载球量系数（ψ）为0.12/（n/nl）1.75，其中n为钢球磨筒体转动速度，nl为钢球磨筒体临界转速;经运行试验调整确定最佳载球量，并调整该工况下对应最佳通风量和温度。
4.2 钢球磨内不同球径配比
钢球磨内球径及不同球径的比例分配，对钢球磨损、电耗甚至钢球磨出力都会产生影响。对于钢球磨，筒内球径若变化，磨制相同规格煤粉，直径较小的钢球在制粉时，球体与煤的碰擦和挤撞频率较高，相对提高磨煤机出力。
经运行发现，当钢球磨内球径50mm、60mm载球量各50%和球径60mm载球量10%，球径70mm载球量90%两种工况下，在最佳载球量时，钢球磨电机电流相同，并且前一种工况出力为70t/h，后一种工况为65t/h，最终得出球体直径为40mm、50mm、60mm载球量各占1/3为最佳配比。
4.3 中储式制粉系统通风
中储式系统增加通风量会提高系统出力，但风量越高风速越高，会增加系统设备磨损。通风速度过高，导致大颗粒煤粉无法在粗粉分离器分离，被乏气带入炉膛，影响燃烧。中储式制粉系统出力包括磨煤和通风出力，通风量太小制粉量少，出力减小。当通风量过低时，会导致球磨机入口积煤量大，导致钢球无法与煤充分混合碰砸，而部分煤却被过分磨制，降低出力且易导致钢球磨入口着火。 正常通风时，排粉机所耗功率Pt是随风量的增加而增大的，若过分地增加通风量，在煤粉细度不变情况下，粗粉分离器的回粉增加，循环磨制增大通风阻力，相应增加电耗。
所以，最佳通风量应在通风和制粉电耗之和为最小的工况下。
4.4 给煤机煤量调整
钢球磨在最佳转速下，钢球甩起后最佳分离角度为54.44°，甩起的钢球除与煤碰撞外，大部直接跌落衬板上，筒体内能量消耗非制粉消耗。
当增加给煤机刮板煤量，钢球与煤充分混合挤撞，充分利用钢球动能（适当给煤量时），给煤机运行中要精细调整，控制最佳及最大给煤出力。
5 粗粉分离器气粉分离
粗粉分离器中大颗粒分离取决于旋风分离挡板角度，从而保证煤粉细度，衡量粗粉分离器的重要指标是循环倍率，循环倍率增大分离挡板开度增大，管道节流损失较小，但回粉量和通风电耗增大，既要保证分离细度，又要保证最小循环倍率。
6 制粉系统漏风治理
中储式制粉系统为负压式系统，系统不严密对制粉出力影响很大，刮板式给煤机及钢球磨为主要漏风点，其余漏风来自系统锁气器、管道、分离器等部位。系统漏入冷风会降低系统通风温度导致通风出力下降，降低制粉出力;分离器的漏风，会降低出粉量;锁气器漏风会导致风温降低及吹入炉膛三次风量增大，影响炉膛燃烧，排烟热损失增大，锅炉效率降低。
7 中储式制粉系统提高出力措施
中储式系统长期运行会出现出力下降，电耗升高，治理措施如下：
（1）保证钢球磨最佳载球量，当只加装单一直径的钢球时，会造成制粉均匀性差，回粉量大降低磨煤机效率和出力。建议调整钢球装载量及不同球径的配比，保证载球量和最佳球径配比。
（2）设计制粉系统排粉风机裕量大，系统风速过高，加剧系统设备的磨损。建议改造排粉风机，使通风量与风速匹配，并保证钢球磨的最佳通风出力。
（3）精细调整给煤机煤量，保证钢球磨的最大磨煤量和给煤机的最大给煤量，可采用自动料位器控制。
（4）根据不同煤质调整粗粉分离器挡板角度，保证煤粉的经济细度。
（5）及时查找制粉系统漏风点，实施堵漏工作。
参考文献
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