0引言

常德公司2×660 MW超超臨界燃煤機(jī)組自投產(chǎn)以來,相比常規(guī)燃煤機(jī)組,表現(xiàn)出高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)。但隨著國家經(jīng)濟(jì)政策的調(diào)整,傳統(tǒng)的火電企業(yè)面對(duì)的外部環(huán)境越來越復(fù)雜,企業(yè)的生存面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。燃煤電廠廠用電率在4%~7%,其中制粉系統(tǒng)占比達(dá)20%~30%,因此降低制粉單耗對(duì)于減少廠用電顯得尤為重要。本文從降低制粉系統(tǒng)單耗(包括磨煤機(jī)、給煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等設(shè)備電耗)的角度進(jìn)行分析,設(shè)法降低企業(yè)發(fā)電成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,從而增強(qiáng)企業(yè)的盈利能力和市場競爭力。

1 設(shè)備參數(shù)

常德電廠制粉系統(tǒng)屬于冷一次風(fēng)正壓直吹式。每臺(tái)鍋爐配置6臺(tái)北方重工(沈陽)制造的MP225型中速輥式磨煤機(jī)。給煤機(jī)系上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院制造的CS2024HP型電子稱重式給煤機(jī)^[1]。對(duì)于設(shè)計(jì)煤種和校核煤種I,5臺(tái)磨煤機(jī)可滿足鍋爐MCR工況運(yùn)行的要求,另外1臺(tái)備用^[1]。磨煤機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2制粉系統(tǒng)單耗偏高原因分析

1)煤的可磨性差。哈氏可磨性指數(shù)(HGI)低: HGI<50的硬質(zhì)煤(如無煙煤)需更高研磨能量,單耗比HGI>80的煙煤高30%~50%。煤中硬質(zhì)礦物含量高:石英、黃鐵礦等礦物含量>8%時(shí),磨輥磨損加劇,電耗急劇上升。

2)煤水分超標(biāo)。入磨煤全水分>12%時(shí),需增加干燥熱風(fēng)量,一次風(fēng)機(jī)能耗上升15%~25%。煤粉流動(dòng)性變差,導(dǎo)致研磨效率下降,同時(shí)也降低了磨煤機(jī)最大出力,造成磨煤機(jī)不能滿出力運(yùn)行。

3)風(fēng)煤比失調(diào)。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)量過高,會(huì)造成風(fēng)機(jī)電耗增加,煤粉過粗回粉多,回粉率>30%。而如果一次風(fēng)量不足,則會(huì)造成磨內(nèi)積粉,研磨效率降低,磨機(jī)差壓>6 kpa,振動(dòng)加劇,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成磨煤機(jī)堵塞。在機(jī)組運(yùn)行中檢查發(fā)現(xiàn),運(yùn)行人員為防止磨煤機(jī)發(fā)生堵塞,往往會(huì)開大熱風(fēng)調(diào)門,提高風(fēng)煤比,同時(shí)也會(huì)適當(dāng)提高一次風(fēng)壓,造成在磨煤機(jī)入口風(fēng)量相同的情況下,一次風(fēng)機(jī)母管壓力偏高,熱一次風(fēng)節(jié)流運(yùn)行使一次風(fēng)機(jī)電耗增大。

4)磨煤機(jī)液壓加載力不合適。磨煤機(jī)液壓加載力壓力不足(<8 Mpa)會(huì)造成研磨不充分,重復(fù)研磨導(dǎo)致電耗增加,壓力過高(>12 Mpa)會(huì)造成無用功增加,磨輥磨損加速。磨煤機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),通過調(diào)研同類型磨煤機(jī)運(yùn)行情況發(fā)現(xiàn),在煤量相同的情況下,磨煤機(jī)液壓加載力要高出2 Mpa左右,造成磨煤機(jī)電流偏高,磨輥磨損加速。

5)磨煤機(jī)關(guān)鍵部件磨損。磨輥磨損量> 10mm時(shí),研磨效率下降20%~30%。襯板磨損間隙>15 mm時(shí),風(fēng)環(huán)流速異常,電耗增加。噴嘴環(huán)磨損會(huì)造成風(fēng)速分布不均,煤粉循環(huán)量增加。磨煤機(jī)停運(yùn)期間開啟磨煤機(jī)人孔門對(duì)磨煤機(jī)磨輥和磨盤進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)部分磨輥開裂,磨損量>10 mm,造成磨煤機(jī)不能達(dá)到額定出力,同時(shí)使磨煤機(jī)在同等出力下電流增大。

6)制粉系統(tǒng)漏風(fēng)。制粉系統(tǒng)漏風(fēng)是導(dǎo)致磨煤機(jī)能耗升高、出力下降的關(guān)鍵因素。制粉系統(tǒng)漏風(fēng)增加,會(huì)造成磨煤機(jī)一次風(fēng)量不足、磨機(jī)差壓升高,從而造成磨煤機(jī)干燥能力下降,磨煤機(jī)出力下降15%~20%。系統(tǒng)漏風(fēng)率每增加1%,制粉單耗上升0.5%~1.2%,制粉系統(tǒng)常見漏風(fēng)點(diǎn)包括磨機(jī)密封、落煤管、檢修門等。

7)磨煤機(jī)運(yùn)行方式調(diào)整不當(dāng)。機(jī)組加負(fù)荷過程中備用磨煤機(jī)啟動(dòng)過早或降負(fù)荷過程中未及時(shí)停運(yùn)磨煤機(jī),同時(shí)還存在磨煤機(jī)滿足出力情況下多運(yùn)行一臺(tái)磨煤機(jī)的情況。

3 降低制粉系統(tǒng)單耗措施

1)適當(dāng)降低制粉系統(tǒng)運(yùn)行中的一次風(fēng)壓,提高磨煤機(jī)熱風(fēng)門開度,減少節(jié)流損失。

從表2中數(shù)據(jù)分析可知,在滿足負(fù)荷要求和安全運(yùn)行的前提下,通過降低一次風(fēng)壓減少節(jié)流損失,使一次風(fēng)機(jī)電流下降明顯,對(duì)降低制粉系統(tǒng)單耗有積極影響。同時(shí),磨煤機(jī)熱風(fēng)門通過跟蹤入口風(fēng)量自動(dòng)開大,保證了入口風(fēng)量穩(wěn)定,保證了磨煤機(jī)不會(huì)堵塞。為此制定了一次風(fēng)壓與負(fù)荷對(duì)應(yīng)參數(shù)曲線,風(fēng)機(jī)自動(dòng)跟蹤負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整,時(shí)刻保持一次風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行^[2]。

2)適當(dāng)降低磨煤機(jī)的液壓加載力,風(fēng)煤比精細(xì)化調(diào)整,降低磨煤機(jī)運(yùn)行電流。采用正交試驗(yàn)法確定最佳參數(shù)組合。

通過進(jìn)行磨煤機(jī)加載力試驗(yàn)得出表3數(shù)據(jù),從表3中數(shù)據(jù)分析可知,磨煤機(jī)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),液壓油壓力由13 Mpa降至11 Mpa時(shí),風(fēng)煤比控制在2.0左右,既能保障磨煤機(jī)的安全運(yùn)行,又達(dá)到了降低磨煤機(jī)電耗和磨輥磨損的目的。通過制定磨煤機(jī)液壓加載力與磨煤機(jī)出力性能曲線,將磨煤機(jī)加載力投入自動(dòng)跟蹤,根據(jù)煤量自動(dòng)調(diào)整加載力,保證了磨煤機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行^[3]。同時(shí),建立不同煤質(zhì)下的風(fēng)煤比數(shù)據(jù)庫,結(jié)合配煤摻燒實(shí)際情況,選用合適的風(fēng)煤比。

3)對(duì)磨煤機(jī)磨輥和磨盤進(jìn)行檢查并堆焊,提高磨煤機(jī)出力。通過磨煤機(jī)滾動(dòng)檢修,發(fā)現(xiàn)磨輥、磨盤磨損,及時(shí)進(jìn)行堆焊處理,在延長磨煤機(jī)運(yùn)行壽命的同時(shí),時(shí)刻讓磨煤機(jī)維持最佳出力。從表4中數(shù)據(jù)分析可知,磨煤機(jī)在堆焊完成后,相同工況下,每臺(tái)磨煤機(jī)的電流均有所下降,其中D磨煤機(jī)尤為明顯。所以,應(yīng)將磨煤機(jī)檢查并堆焊作為長期措施來執(zhí)行,并建立磨煤機(jī)磨損維護(hù)標(biāo)準(zhǔn):磨輥磨損量≤8 mm,襯板磨損量≤ 10 mm,噴嘴環(huán)間隙≤ 12 mm。每月滾動(dòng)測量關(guān)鍵部件的磨損量,并建立部件更換預(yù)警機(jī)制,檢查發(fā)現(xiàn)磨煤機(jī)磨損達(dá)到維護(hù)標(biāo)準(zhǔn),采取堆焊或更換關(guān)鍵部件等措施進(jìn)行維護(hù)。

4)合理配煤摻燒,控制入磨煤質(zhì)。建立煤質(zhì)預(yù)控機(jī)制,控制入爐煤指標(biāo):HGI≥50(硬煤需配煤)、全水分≤10%、灰分≤25%。主要實(shí)施方法:建立入廠煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫,實(shí)施煤場內(nèi)不同煤種科學(xué)混配,高水分煤預(yù)干燥處理,穩(wěn)定煤質(zhì)可降低單耗波動(dòng)10%~15%。嚴(yán)格控制入磨煤粒度,要求小于30mm的顆粒占比≥90%。實(shí)施方法:優(yōu)化碎煤機(jī)運(yùn)行參數(shù),加裝煤篦篩分裝置,實(shí)施后可有效改善研磨效率,降低制粉單耗。

5)綜合治理磨煤機(jī)漏風(fēng)。對(duì)密封系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造,采用組合式密封:石墨塊+空氣密封(表5);密封風(fēng)壓維持高于一次風(fēng)壓1.0~1.5 kpa,既大幅減少了漏風(fēng)率,又延長了維護(hù)周期。

加強(qiáng)關(guān)鍵部位漏風(fēng)治理,對(duì)于磨煤機(jī)落煤管系統(tǒng),加裝雙密封插板門,并采用耐磨陶瓷襯板(壽命延長3倍);對(duì)于制粉系統(tǒng)法蘭連接處,使用金屬纏繞墊片(耐溫400℃),并采用螺栓熱緊工藝(預(yù)緊力提高20%)。通過采取上述措施,可有效減少制粉系統(tǒng)長期運(yùn)行后的漏風(fēng)率,并減少檢修時(shí)間,降低維護(hù)費(fèi)用。同時(shí),運(yùn)行維護(hù)優(yōu)化日常管理,建立漏風(fēng)點(diǎn)臺(tái)賬(含歷史處理記錄),每月對(duì)密封風(fēng)壓進(jìn)行測試(偏差≤0.2 kpa),對(duì)于不同漏點(diǎn)采取不同的檢修策略:A類漏點(diǎn) (>0.5%),24 h內(nèi)處理;B類漏點(diǎn) (0.2%~0.5%),72 h內(nèi)處理;C類漏點(diǎn)(<0.2%),計(jì)劃檢修處理。針對(duì)不同漏點(diǎn)有針對(duì)性地采取處理策略,在降低漏風(fēng)率的同時(shí)縮短了檢修時(shí)長。

6)制定磨煤機(jī)調(diào)整規(guī)定,指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整。正常運(yùn)行加負(fù)荷中,可以進(jìn)行提前暖磨,但備用磨煤機(jī)的啟動(dòng),應(yīng)當(dāng)待每臺(tái)磨煤機(jī)出力達(dá)到85%額定出力以上。同時(shí)機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定后,每臺(tái)磨煤機(jī)出力均低于85%額定出力時(shí)應(yīng)及時(shí)停運(yùn)一臺(tái)磨煤機(jī)備用。在滿足機(jī)組帶負(fù)荷的條件下,可有效降低制粉單耗。

4對(duì)比及總結(jié)

常德電廠#1機(jī)組大修前后的數(shù)據(jù)對(duì)比如表6所示。

#1機(jī)組的平均制粉單耗相比之前明顯降低,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。按一年45億kw.h的發(fā)電量計(jì)算,累計(jì)消耗原煤171萬t,預(yù)計(jì)可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益:171萬t×1.4kw.h/t×0.45元/(kw.h)=107.73萬元。制粉單耗升高是多重因素疊加結(jié)果,需采用系統(tǒng)分析方法:優(yōu)先控制入爐煤質(zhì)(HGI、水分),重點(diǎn)監(jiān)控風(fēng)煤比、液壓加載力等關(guān)鍵參數(shù),建立設(shè)備狀態(tài)預(yù)警機(jī)制(磨損、漏風(fēng)),優(yōu)化磨煤機(jī)運(yùn)行方式。

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《機(jī)電信息》2025年第14期第13篇