康晓光
（古交西山发电有限公司，山西 古交 030206）
近年来，我国电力行业的发电水平处于快速发展时期，燃煤机组的供电效率得到显著提高[1-3]。制粉系统是煤粉锅炉燃烧系统中的重要组成部分[4]，其运行状况直接影响着锅炉燃烧工况及锅炉热效率[5-7]。本文以某660 MW机组制粉系统为研究对象，针对制粉系统存在的问题，分析各因素对制粉系统运行工况的影响，通过制粉系统的调整，使制粉系统的运行工况趋于合理，同时降低锅炉的排烟温度，提高锅炉运行的经济性。
某660 MW机组采用中速磨直吹制粉系统，额定出力74.7 t/h，每台炉配置6台中速磨煤机，侧向布置。原煤经原煤仓进入给煤机，通过给煤机输送至磨煤机，与热一次风混合并干燥，在转动的磨碗与磨辊之间通过弹簧加载被碾碎，煤粉由热一次风携带至磨煤机顶部的动态分离器，通过调整动态分离器转速调节煤粉细度，合格的煤粉经煤粉管道送至炉内燃烧，不合格的煤粉返回磨煤机内再次碾压，不易碾压的石子煤由磨风环处掉入磨风室，经风室内布置的刮板排入石子煤斗。石子煤由人工定期检查排放，系统流程如图1所示。
图1 正压直吹式制粉系统
制粉系统作为锅炉辅助设备的重要组成部分，其运行方式是否合理对空气预热器漏风、风机电耗、低负荷稳燃、受热面壁温、炉膛出口烟温偏差等有较大影响，因此有必要对制粉系统进行优化。
本厂机组调峰能力控制在40%~100%额定负荷，机组运行任何工况，C磨煤机均作为主力磨煤机运行，具有代表性，因此本文磨煤机以C磨煤机为例进行分析。
2.1 一次风压对制粉系统的影响
磨煤机出力60 t/h、分离器转速700 r/min时，磨煤机一次风压特性如表1所示。从表1可以看出，一次风压大于9 kPa时，磨煤机冷风调门开度较大，达到53%，而热一次风调门开度小，仅为34%。此时，磨煤机入口一次风温只有240℃，磨煤机出入口差压达到4.1 kPa，显然是不经济的。另外，一次风压低于7.5 kPa时，磨煤机热风大幅度增加，调门开度达85%，即便这样，磨煤机出口温度仅为91℃，难以达到设定的96℃，存在磨煤机出口粉管堵管的风险。因此，将一次风压控制在7.5~9 kPa之间相对较安全、经济。
表1 C磨煤机一次风压特性
2.2 磨煤机动态分离器对制粉系统的影响
磨煤机转速直接影响着煤粉细度，当燃料量为60 t/h、一次风压为8 kPa时，转速对磨煤机特性的影响如表2所示。
表2 磨煤机分离器转速特性
试验结果表明，当分离器转速由920 r/min下降至540 r/min时，煤粉细度R90由11.5%上升至19.4%。分离器转速对锅炉效率影响的试验表明，此时的飞灰含碳量波动在1%左右，对锅炉效率有一定影响。
分离器转速减小，磨煤机出入口差压明显降低。当转速为650 r/min时，磨煤机出入口差压3 400 Pa，处于合理范围内。
分离器转速减小至650 r/min左右，升降负荷速率由6 MW提高至14 MW，提高了机组负荷响应速度，满足电网调峰需求。
分离器转速高低，影响合格煤粉的内循环率，对磨煤机磨辊及磨碗衬板磨损影响较大。通过降低磨煤机动态分离器转速至650 r/min左右，磨煤机检修周期由投产初期的3 500 h提高至18 000 h。
综合考虑磨煤机出入口差压、负荷响应速率、磨煤机检修周期、燃煤热值、锅炉效率等因素，磨煤机分离器转速控制在650 r/min左右。
2.3 磨煤机出口温度对制粉系统的影响
该锅炉设计煤种挥发分为20.56%，设计时磨煤机出口温度控制在85℃。当磨煤机出口温度达到95℃时跳闸。实际运行过程中，掺烧煤种的挥发分约为25%，将磨煤机出口温度控制在95℃，达到120℃时跳闸。
磨煤机出口温度变化如表3所示。结果表明，负荷为500 MW时，磨煤机出口温度由85℃提高到97℃，排烟温度由125℃下降到119℃，这是由于磨煤机出口温度的提高，一方面增加了煤粉的干燥出力，空气预热器的换热量增加；
另一方面煤粉的着火热下降，着火提前，降低了排烟温度，提高了锅炉效率。该锅炉经降低分离器转速、降低一次风压、提高磨煤机出口温度等措施后，控制燃煤热值为16.8 MJ/kg左右、Vdaf为25%左右时，锅炉40%额定负荷，锅炉炉膛负压相对稳定，在-40~-120 Pa波动，运行磨煤机火检模拟量及开关量均正常，无摆动；
就地看火炉内燃烧稳定，火焰金黄色，火焰充满度良好，机组各运行参数均能满足运行要求。
表3 磨煤机出口温度变化
2.4 磨煤机出口煤粉管道风速偏差对制粉系统的影响
由于受锅炉设计布局的影响，特别是侧煤仓布置的制粉系统，因磨煤机出口煤粉管道至锅炉燃烧器煤粉管道安装结构不同、弯头数量不同，管道内流体受到的沿程阻力及局部阻力也不同，从而造成磨煤机出口至燃烧器的一次风速出现偏差，导致一次风携带煤粉量存在偏差，使得锅炉水冷壁、过热器受热面左右侧汽温、壁温出现偏差，严重时可能导致受热面壁管或者低汽温停机的事故。因此，对制粉系统冷、热态一次风调平就显得至关重要。
C层燃烧器一次风风速平均值及相应的偏差值如表4所示。从表4可以看出，经过对制粉系统一次风调平试验，运行燃烧器一次风速相对均匀，满足偏差小于±5%的要求，同时锅炉A、B两侧汽温偏差由原来的30℃减小至10℃以内，烟温偏差由原来的80℃减小至现在的50℃以内，受热面壁温偏差均在设计允许范围内。
表4 C层燃烧器一次风风速平均值及相应的偏差值
a）一次风压大于9 kPa时，磨煤机入口一次风温只有240℃，磨煤机出入口差压达到4.1 kPa，经济性较差；
一次风压低于7.5 kPa时，磨煤机出口温度难以达到设定值96℃，且一次风压过低会存在磨煤机出口煤粉堵管的风险。因此，建议运行控制一次风压在7.5~9 kPa之间。
b）试验磨煤机分离器转速控制在650 r/min左右，既可以满足锅炉燃烧稳定及受热面壁温的要求，又满足电网调峰要求，建议根据实际运行要求，控制磨煤机分离器转速在经济转速范围内。
c）当磨煤机分离器转速由920 r/min下降至650 r/min，试验证明磨煤机磨辊及磨碗衬板磨损速度明显降低，延长磨煤机检修周期。
d）实施降低分离器转速、控制一次风压、提高磨煤机出口温度等一系列措施后，在燃煤热值为16.8 MJ/kg左右时，满足锅炉40%额定负荷稳燃要求。
e）为了锅炉燃烧稳定运行，建议机组在大、小修后，对制粉系统进行一次风调平试验，满足一次风速偏差小于±5%的要求。
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