探讨磨煤机出口温度偏低对制粉系统的影响

摘 要:锅炉热效率中最大的热损失是排烟热损失。要减少排烟热损失，有效的方法之一就是提高磨煤机出口温度，即提高磨煤机入口热风温度。磨煤机入口温度偏低，会使磨煤机入口挂煤和积煤,造成必须及时处理磨煤机入口挂煤和积煤，从而使磨煤机频繁启停，严重影响电机寿命。本文以某电厂针对 600MW超临界机组所采用的中速辊式磨煤机结构为例，进行提高磨煤机出口温度试验，以达到降低锅炉排烟温度，保证锅炉制粉系统运行的安全性。提高机组经济性的目的。

关键词: 中速辊式磨煤机; 出口温度; 试验; 制粉系统

中图分类号：P618.11文献标识码： A

引 言

磨煤机出口温度与锅炉经济性和安全性密切相关。提高磨煤机出口温度，即增加空气预热器中烟气与一次风之间的换热量，降低了排烟热损失，提高了锅炉经济性; 但磨煤机进口温度的提高，可能降低锅炉制粉系统运行的安全性。虽然较低的磨煤机出口温度保证了磨煤机运行的安全，但经济性较差。因此有必要对实际煤种进行具体分析，以确定最佳的磨煤机出口温度。

1试验背景

现有的磨煤机出口温度是根据厂家提供的数据( 沿用原苏联标准），磨煤机出口温度被限制后，由于空预器出口热风温度较高 ，为达到所要求的磨煤机出口温度，要在磨煤机入口加入一定量的冷风，特别是低水分煤种，需要加入的冷风率可达到 50% 以上，使得热风利用率降低，即空预器的热利用率降低，导致锅炉的排烟温度上升，影响锅炉运行的经济性。根据，磨煤机出口温度的选择要根据挥发分 Vdaf来确定，因为 Vdaf与煤中可燃气体的析出具有密切的关系。

煤中水分不同，磨煤机的干燥出力就不同，所需要的磨煤机入口风温也不同; 其次，由于煤中外在水分的存在，外在水分首先气化会吸收大量的热量，使得热风温度迅速下降，煤粉颗粒所能达到的温度一般远小于磨煤机入口的热风温度。

因此，从安全性的角度出发，磨煤机的出口温度应根据实际煤种的挥发分( 可燃气体的析出温度)和水分来综合确定，只要磨煤机入口热风温度不高于煤中可燃气体的析出温度，则可认为磨煤机的运行是安全的( 从防爆角度)，并且尚有一定的安全余量。针对某电厂的常用煤种，在实验室实验研究和理论计算的基础上，初步确定磨煤机出口温度的合理安全范围，进而在某电厂 600MW机组锅炉上进行实际试验研究，以实现安全提高煤机出口温度的目的，从而降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率。

2试 验

2. 1设备概况

某电厂一期工程两台 600MW汽轮发电机组，采用东方锅炉厂生产的 DG1900/25.4--Ⅱ1型超临界参数变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛、尾部双烟道、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。制粉系统为中速磨冷一次风正压直吹式系统，配备 6 台 ZGM113G型中速辊式磨煤机，正常运行时 5台投运，1台备用。每台锅炉共设有24只 HT-NR 3型旋流燃烧器，前、后墙各布置3层，每层4只，构成前后墙对冲燃烧方式。燃烧器配风分为一次风、内二次风和外二次风，分别通过一次风管，燃烧器内同心的内二次风、外二次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛。其中内二次风为直流，外二次风为旋流。设计一次风率23%，燃尽风率 20%，燃尽风量663t/h

2试验煤种

锅炉设计煤种和校核煤种均为淮南烟煤，试验煤样采集了某电厂的常用煤种，煤样的工业分析、元素分析、热值等由宁波越华能源检测有限公司分析，数据见表 1。

电厂试验研究

3. 1试验标准

试验采用 ASME PTC 4--1998并参考GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》中相关内容。煤质、飞灰等分析化验根据最新国家标准或电力标准。

3. 2试验方案

选择一台磨煤机额定负荷运行，逐步提高其出口温度分别为80、90、100、110℃，在一次风管中分别抽取煤粉气流，分析气流中的CO 浓度，并记录磨煤机运行参数;

( 2）锅炉额定负荷运行，逐步提高所有磨煤机出口温度分别为 80、90、100℃，进行锅炉效率等项目测试，具体包括入炉煤取样、DCS数据记录、灰渣取样、烟气成分分析等。

3.3 单台磨煤机提高出口温度试验

为保证磨煤机安全运行，首先在一台磨煤机上进行提高出口温度试验，试验选择 C磨煤机，试验期间磨煤机给煤量50t/h，风煤比1.82，环境温度15℃。调整磨煤机出口温度到预定值后稳定1h，然后在一次风管道内测量一次风中的CO 浓度，磨煤机出口温度最高提高到110℃，所有工况下测得的CO 浓度均为 0mL/m3，说明磨煤机出口温度在110℃ 以内时，磨煤机入口风温在270℃以下，煤粉中没有CO 析出，从可燃气体防爆的角度可以认为磨煤机是安全的。

出口温度提高后会导致磨煤机内整体温度水平升高，磨煤机干燥出力增加，因此磨煤机电耗会有所下降。图 3 是试验期间磨煤机电耗率的变化情况，磨煤机出口温度由 80℃ 提高到 90℃ ，电耗率没有变化，其后出口温度提高10℃ ，电耗率下降约30kWh/h。

3.4 所有磨煤机提高出口温度试验试验期间机组负荷保持 600MW，受入炉煤热值偏低的影响，6台磨煤机全部投运。试验期间，炉膛氧量保持在3.3% ，除调整磨煤机出口温度外，不做其他燃烧调整。试验过程中，各磨煤机的给煤量/进风量平均值见表3，试验期间该数据保持平稳。

4 试验结果及分析

4. 1磨煤机入口风温的变化

随着磨煤机出口温度的提高，磨煤机入口风温必然升高，磨煤机入口风温的变化如图 4所示。从图 4可以看出，磨煤机出口温度提高到 100℃时，磨煤机入口风温最高不超过250℃，远低于煤种可燃气体析出温度。

4. 2对锅炉主要运行参数的影响

磨煤机出口温度调整期间，炉膛负压在正常范围内波动，说明磨煤机出口温度的提高对炉内燃烧的稳定性没有明显的影响。磨煤机出口温度调整期间，主蒸汽、再热蒸汽温度都在正常范围内波动，其减温水量也在正常范围内波动，没有大幅变化。

4. 3 对排烟温度的影响试验结果表明，空预器进口温度随磨煤机出口温度的提高略有升高，磨煤机出口温度从 80℃提高到 100℃，空预器进口烟温增加了约5℃。

空预器出口温度( 排烟温度）随磨煤机出口温度的升高呈线性下降趋势。为使数据尽可能代表稳定工况，并避免排烟温度波动的误差，取各工况最后 0.5h的排烟温度求平均，得到排烟温度与磨煤机出口温度的关系如表 4所示。磨煤机出口温度从 80℃ 提高 到 100℃，排 烟 温 度 下 降 了6.1℃

4. 4对锅炉效率的影响

在空预器出口用热电偶按照网格法测量排烟温度，同时与DCS 显示的数据进行比较，得出标定的排烟温度比实测温度低10.2℃。进行锅炉热效率测试时，取DCS显示的数据减去 10.2℃.，近似作为实际排烟温度。

不考虑其他因素，磨煤机出口温度由 80℃提高到100℃，排烟温度由127.9℃下降到121.8℃，锅炉排烟热损失由 5.52%下降到 5.21%，即锅炉效率增加了 0.31%。如果考虑一次风温度的提高对燃烧的有利因素( 会降低飞灰含碳量)，并考虑试验过程中实际空预器入口烟温升高对排烟温度降低的不利影响，则锅炉效率的增加幅度还会有一定的提升。

4. 5对入炉总煤量的影响

由于提高磨煤机出口温度提高了锅炉效率，降低了发电煤耗，所以在发电负荷不变的情况下，入炉煤量必然会有所下降。试验期间入炉总煤量的变化如图 5所示，可以看到入炉总煤量呈下降趋势。

4.6经济性分析 磨煤机出口温度由 80℃ 提高到 100℃，排烟温度下降 6.1℃，锅炉效率增加 0.31%。假设当前机组的发电煤耗为300g/kWh，在常规运行条件下锅炉效率为 93.16%，则锅炉效率增加到93.47%时，发电煤耗为 299g/kWh，发电煤耗下降 1kWh。以两台机组年发电量为75亿g/kWh( 2011年电厂发电量80.16 亿 g/kWh计算，则每年可节约标煤7500t ，节约原煤超过11170t以上，按 800元/t 标煤计算，则每年直接经验效益为600万元。

结 语

实践证明：提高磨煤机出口温度，有利于锅炉经济运行.可保证制粉系统及燃烧器喷口的安全运行。随磨煤机出口温度升高，煤粉细度略微变粗，NO排放值略有升高，磨煤机功率明显下降，可使机组运行经济性得到提高。

参考文献:

［1］ 浙江大学. 某电厂提高磨煤机出口温度研究方案［R］.

［2］ 贾鸿祥. 制粉系统设计与运行［J］. 北京: 水利电力出版社，1995