中储式制粉系统优化

中储式制粉系统优化

火力发电厂都普遍存在着锅炉制粉单耗偏高的问题，但综合考虑中间储仓式制粉系统单耗过高的原因基本相同：制粉系统的运行参数(磨煤机出入口风温、进出口差压、钢球装载量、系统通风量等)偏离最佳值运行，导致系统通风量过大、磨煤机出力不足、运行时间延长等。

1 锅炉制粉单耗偏高的原因分析

钢球磨煤机制粉系统运行的经济性，取决于设备的型式、磨内的钢球装载量、系统通风量、磨煤机内的存煤量以及系统漏风、分离器的效率等因素。影响锅炉制粉单耗的因素有以下几个方面：

1.1 运行参数偏离最佳值运行

1.1.1 钢球装载量

磨煤机钢球装载量G直接影响磨煤出力和电能消耗：G偏大，并不意味磨煤机出力增大、电耗降低。从磨煤机内部工作情况来分析，磨煤机出力并不随钢球量G正比增加，而是与G0.6成正比，而磨煤机所耗的电功率则与G0.9成正比，基本上呈直线关系。所以钢球装载量超过最佳值后其磨煤机出力的增加要小于磨煤机功率消耗的增加，磨煤机电耗反而升高。因此，运行中当磨煤出力能满足需要时，维持钢球装载量在最佳值附近可以提高磨煤机的经济性。

1.1.2 钢球级配

磨煤机内钢球大小（级配）的变化会导致磨煤机出口各种煤粉颗粒直径份额发生改变，找出一种钢球级配，使它能够达到所需煤粉粒径所占份额最大的钢球级配方案，实现磨煤机钢球装载量下降、制粉量提高的目的。将传统的φ40~φ60磨球装机级配改进为φ20~φ80的装机级配。由于级配的规格增加，自然分级更趋合理，有效的提高了磨机研磨效率；有效的减少磨球的装机量，比传统装机量下降30%以上，并降低了设备的作业负荷及噪音，改善了工作环境，同时延长了设备的使用寿命，节约了生产成本。一般无烟煤煤粉细度R90控制在7%左右，烟煤在15%~20%左右。

1.1.3 钢球在筒内分布

原有磨煤机钢球在磨内由入口至出口，呈由大到小分布。由于原煤在磨制过程中，越往后的煤粉其破碎难度越大，而钢球分布却是越往后越小，这样就限制了磨煤机的出力，导致磨煤机电流偏高。通过钢球各种规格所占比例及钢球磨损速率的控制，实现磨煤机内钢球由入口向出口呈大—小—大的状况，即实现原煤在磨机内破碎—碾磨—破碎的合理分布。

1.1.4 系统通风量

磨煤机筒体内的通风工况直接影响燃料沿筒体长度方向的分布和磨煤出力。当通风量很小时，燃料大部分集中在筒体的进口端，由于钢球沿筒体长度是近似均匀分布的，因而在筒体的出口端钢球的能量没有充分被利用，很大一部分能量消耗在金属的磨损和发热上。同时因为筒内风速不高，出口端部分合格煤粉不能被气流带走，带出的仅仅是少量的细煤粉，使得磨煤出力降低。随着通风量的增加，改善了沿筒体长度方向燃料对钢球的利用情况，使磨煤出力增加，磨煤电耗相对降低。然而通风电耗是随着风量的增加而增加的，当过量地增加筒体通风时，粗粉分离器的回粉增加，将在系统内造成无益的循环，使输粉消耗也增加。综上所述，在一定的筒体通风量下可以改善沿筒体长度方向煤对钢球的充满情况，使磨煤出力增加，磨煤电耗降低。当筒体内通风量合适时，可以达到磨煤和通风总电耗最小，其值为磨煤机的最佳通风量。

最佳通风量相应于制粉系统的最经济工况，磨煤机应在最佳通风量下运行。

1.1.5 磨煤机差压

磨煤机进出口差压反映了磨煤机内存煤量的多少。在钢球磨煤机中减少给煤量时将减少磨煤机出力，但是制粉电耗并不按比例减少，从而增加了电耗。增加给煤量可以增加磨煤机中的存煤量，这时磨煤机出力也相应增加，当达到一定极限时，如果继续增加磨煤机中的存煤量，就会出现减少磨煤机出力的现象。其中必然有一个最佳存煤量，最佳存煤量的差压就是当制粉系统电耗最小时的差压。确定磨煤机进出口差压还需遵循下列原则：①保证磨煤机出口温度不变(下降)；

②排粉机出口风压不变(下降)；③磨煤机出入口不向外跑粉。

磨煤机出力不足是制粉单耗高的另一个重要原因。

1.1.6 磨煤机出口温度

由于磨煤机出口控制温度一般是按有关规程的“磨煤机出口气粉混合物温度”为依据制定的，而这—规定的实质是为了制粉系统安全(防爆)，按技术管理规程要求粉仓温度低于该温度即可。另一方面，磨煤机出口控制温度还应依据在任何情况下，制粉系统中都应避免水汽结露。由于制粉系统末端含湿量最大，而温度又最低，所以结露的可能性最大。因此只要保证系统末端不结露，整个系统就不会结露。同时还要综合考虑到在实际控制过程中，煤的干湿等各种参数均不断变化，以及系统保温、漏风等多种因素影响，为保证制粉系统的安全，同时避免粉仓煤粉结块，保证磨煤机的干燥出力，经试验计算，控制磨煤机出口温度在80℃～100℃范围内。磨煤机的干燥出力不足，必然导致磨煤单耗增加。同时，还会使粉仓温度偏低，粉仓煤粉结块，导致给粉机下粉不畅，影响锅炉的燃烧。

磨煤机入口温度直接影响干燥出力。实际上为防止磨煤机爆燃应控制磨煤机出口温度，与磨煤机入口温度并没有直接关系，因此提高入口温度、控制出口温度是提高磨煤机运行安全性、经济性的关键。

典型控制方式 1 的特点是热风首先经过隔绝门,理论上讲可以将制粉系统与热风系统完全隔绝开 ,这样在制粉系统 (包括热风/冷风调节门) 有故障时有利于检修。但是,该控制方式存在以下缺陷: (1)由于热风调节门位于冷风进口之后,所以热风调节门的开度不但影响热风量而且还影响冷风量 ,并且影响的作用是一致的( 即同增同减)。因此,这种控制方式不利于出口温度控制。(2)该控制方式的热风调节门对进入制粉系统的热风总量影响也很大,会造成制粉系统负压控制系统不稳定,反过来负压控制系统不稳定又影响温度控制系统。总的讲加

大了 2 个控制系统之间的耦合程度 ,降低了2个控制系统的控制品质。(3)更为严重的是,当由于下煤不畅等因素造成磨煤机出口温度过高时,控制系统会大幅度关小热风调节门来维持出口温度的正常；但此时由于热风调节门的阻力过大,可能会造成冷风进口处的压力P3成为正压(见图 3) ,从而会形和进入制粉系统的成不是冷风进入制粉系统,而是热风从冷风取风口处外冒。由于冷风取风口附近一般都布置有电缆通道,所以200 ℃以上的热风外冒会严重损坏附近的电缆,很不安全。

典型控制方式2的特点是热风首先经过热风调节门然后再经过隔绝门,并且热风调节门位于冷风进口之前。这种控制方式可以克服典型控制方式1的诸多缺陷:由于热风调节门开度太小而造成热风从冷风取风口外冒的问题;改变热风调节门开度时同样影响冷风量而不利于控制的问题;热风总量变化造成温度控制系统和负压控制系统耦合加重的问题。新的问题:(1)由于隔绝门在热风调节门和冷风调节门之后,所以它只能隔绝制粉系统而不能隔绝热风调节门和冷风调节门;而这2个调节门一般是比较容易出故障,所以这种控制方式不利于对上述调节门的检修。(2)由于调节门一般不容易关闭很严,所以在机组运行期间时制粉系统停运过长,有可能会由于热风正压的作用而造成热风从冷风取风口外冒;当然由于有两道调节门关闭,这种可能性不大。(3)制粉系统停运过程中,由于隔绝门的关闭不利于制粉系统的通风。

控制方式3不但克服了上述2种控制方式的缺陷,而且又保留了它们的优点:

(1)隔绝门处于最前的位置,可以将制粉系统和热风/冷风调节门与热风系统完全隔绝开,这样在制粉系统(包括热风/冷风调节门)有故障时有利于检修;

(2)热风调节门在冷风进口之前,热风调节门的开度变化对冷风量的变化的影响比较小,并且这种影响也有利于温度控制;

(3)热风调节门在冷风进口之前,所以即使热风调节门完全关闭也不会造成冷风进口处压力P3呈正比,确保热风不会从冷风取风口外冒;

(4)制粉系统停运期间隔绝门将热风系统与制粉系统和冷热风调节门完全隔绝,调节门关闭不严也不会外冒热风;

(5)热风/冷风调节门接受调节器统一控制时,可以保证总风量变化很小,从而大幅度地降低了温度控制系统和负压控制系统之间的耦合程度;

(6)制粉系统停运过程中,隔绝门只是隔断了热风系统,冷风通道仍然是畅通的,有利于制粉系统的通风。

1.2制粉系统设备性能影响

1.2.1排粉机存在问题

1.2.1.1排粉机容量过大或过小

排粉机容量过大，而实际要求系统最佳通风量较小，导致入口挡板开度过小、阻力大、风速高、设备磨损严重，排粉机运行效率低，排粉机电耗相对增加；排粉机容量过小，即使入口挡板全开也达不到流量和压力要求，势必导致风压增加、阻力增大、风速高、设备磨损。

1.2.1.2 排粉机与系统不匹配

排粉机效率低、裕量大。风机的流量/压头虽能满足运行要求，但其本身性能却与管网阻力不匹配，风机叶轮进口的冲角过大，冲击损失也大，导致风机效率降低，磨损严重，变工况运行的适应性差。

1.2.2细粉分离器效率低

细粉分离器效率较设计值低，乏气带粉率相对较高，制粉系统启、停时对炉内燃烧工况影响较大，甚至会影响锅炉机组运行的安全性。由于三次风布臵在火嘴上部，当制粉系统运行时，三次风携带的煤粉在炉内停留时间较短，易造成锅炉排烟温度升高，飞灰可燃物增加；另外，三次风带粉严重，也加剧了排粉机叶轮的磨损。

1.2.3粗粉分离器综合效率

1.2.3.1粗粉分离器容积强度过大

体积偏小，容积强度偏大，其结果导致分离器阻力过大，局部磨损严重，

1.2.3.2粗粉分离器容积强度过小

体积偏大，容积强度偏小，其结果导致分离器阻力过小，挡板开度对煤粉细度的调节裕度不大，煤粉均匀性指数偏小，分离器综合效率偏低。

1.2.4系统漏风影响

磨煤机入口保持负压运行的目的和意义：在于使整个磨煤机和制粉系统处于负压状态，防止煤粉外喷和磨煤机过大的漏风量。一般要求维持在-200~-400Pa。负压过小煤粉外喷一是污染环境、二是煤粉易进入磨煤机轴颈污染油质损坏轴瓦。负压过大会使制粉系统漏风量增大。制粉系统漏风系数每增加0.01，排烟温度

升高约1.25℃，二者基本为线性关系。大量冷风漏入系统，降低了制粉系统的

干燥出力。

机组经过多年的运行后，系统磨损较为严重，且制粉系统室外布置设备较多，极易腐蚀，但其外部保温较好，泄漏点较为隐蔽。给煤机盖板等部位也容易漏风。

1.2.5锁气器漏风

锁气器结构不合理，易造成气流短路，影响整个粗粉分离器正常工作。

1.2.6球耗严重

球耗与球粉比和煤硬度有直接关系。磨内煤粉存储量过低，球和球之间相互碰撞摩擦，造成球耗增大。煤粉硬度大，球耗也打。普通钢球的球耗在50~80g/t 煤之间，对装载量在60t/磨的磨煤机来说，每年大概要补装60/t。

1.3运行操作调整影响

由于目前制粉系统没有投自动，全靠手动调整操作，参数的好坏与运行人员调整控制密切相关。在运行人员的习惯运行方式下，磨煤机出口温度达不到要求值运行，磨煤机差压偏低，导致磨煤机出力减小。而当磨煤机出力满足不了锅炉燃烧需要时，制粉系统又需多套运行，多台制粉系统长时间、低出力运行，最终导致制粉系统电耗大大升高。同时多台制粉系统运行使三次风率过高，过高的三次风速和风量影响了锅炉燃烧的稳定性，造成燃烧不稳、飞灰可燃物增加，甚至炉膛灭火，在启停制粉系统及低负荷运行时表现得尤为明显。

运行人员检查调整不及时影响。木屑分离器上的木屑未能及时清除，导致系统阻力增加通风量减少，为了维持系统通风量，运行人员必然进一步开大排粉机入口挡板，加大排粉机电流，使排粉机电耗增加，形成恶性循环。另外锁气器也要检查，其动作应正常，否则将会造成风走短路。给煤机盖板没盖好，导致大量冷风漏入系统。绞龙的利用率不高。

系统运行方式不合理，操作调整不及时都将使制粉系统的单耗上升。

2降低锅炉制粉单耗的对策

2.1系统设备改造

2.1.1排粉机改造

2.1.1.1 排粉机容量过大或过小

如果排粉机容量过大，可以选择将叶轮切割，同时对风机外壳进行改造。这种情况可以在外壳内部补贴耐磨材料，一来可以弥补叶轮切割后的空间，二来可以提高外壳的可磨性。

如果排粉机容量过小，增大容量。

2.1.1.2 排粉机与系统不匹配

针对效率低、裕量大，考虑新风机的压头适当降低、对风机叶轮及进风口进行变型设计，调整叶轮直径和宽度，并对气流冲角进行修正。

针对风压不够、风量有余（出口角度太小），根据运行数据对设备参数重新设计计算，采用最高效率全压系数更高的设备参数。比如将M5-29改为M6-30。

2.1.1.3 排粉机外壳磨损

在外壳内部补贴耐磨材料。

2.1.2粗粉分离器改造

2.1.2.1粗粉分离器容积强度过大改造

可以将分离区的入口管改成扩锥，这样可以改善一次分离区的气流形态，降低阻力，减轻局部磨损，同时增加重力分离效果，改善分离器性能。

2.1.2.2粗粉分离器容积强度过小改造

选型过大，分离器体积过大，可以将分离器外筒内壁填充衬层来减小体积。

2.1.2.3粗粉分离器优化改造

①针对出力不足，在内锥下部串联一级可调轴向分离挡板，与上部的二级轴向挡板配合，改善了整个分离器内的气流形态，增加了分离器的分离效果，提高了制粉出力，降低了煤粉细度，提高了煤粉均匀性；②针对煤粉气流偏高、分离器磨损严重、分离器周围只依靠重力分离煤粉不旋转、煤粉进入径向叶片阻力大，将进气管出口改为扩口，内锥体底部改为撞击平面结构，增设轴向可调挡板区，去掉径向挡板，等。

2.1.3细粉分离器改造

对细粉分离系统进行技术改造，以降低乏气带粉率，改善锅炉机组的运行性能。①采用二次分离技术在细粉分离器内部加装百叶窗分离器后，效果明显，细

粉分离器效率得到提高，同时乏气中含粉量可大大降低；②在分离器底部增设消旋器消除分离器出口煤粉的旋转；③为了防止在分离器内下落的煤粉被二次带起，在分离器的底部锥口部位装设导向锥筒，使煤粉沿分离器壁面和导向锥同之间的空隙下落。

2.1.4系统漏风改造

保证系统的严密性，防止管道、盖板等漏风。

磨煤机入口负压的调节：磨煤机入口负压的调节是靠正压侧风门(热风门、压力冷风门、自然冷风门、再循环风门)和负压侧风门(排粉机入口挡板)改变开度进行的。开大正压侧风门则磨煤机入口负压降低；开大排粉机入口挡板则磨煤机入口负压升高。此外改变给煤量也调节磨煤机入口负压。

2.1.5锁气器漏风消除

改造锁气器结构，消除漏风。采取高效或者电动锁气器可以避免锁气器漏风。

2.1.6球耗严重

采用耐磨钢球，降低球耗，同时，优化了级配也使得球耗降低。

2.2制定制粉系统最佳运行卡片，指导运行操作调整

按照最佳运行工况操作卡片进行参数调整，能够保证制粉系统在安全运行的条件下，最大限度地降低电能消耗，提高经济效益。在制粉系统运行调整时，钢球装载量、磨煤机差压、磨煤机出口温度、排粉机电流（系统通风量）几个参数是降低制粉单耗控制的关键。

2.3优化运行方式，缩短制粉系统运行时间

钢球磨煤机的最大缺点是不易低负荷运行，因此应避免磨煤机长期低负荷运行，只要磨煤机运行就应使其在最大出力下运行，当粉仓粉位满足要求时，可停掉相应制粉系统，不采用以减少磨煤机出力来维持制粉系统连续运行方式，避免磨煤机长期低负荷运行。

机组负荷较低，单套或两套制粉系统运行能满足机组负荷要求时，可以在维持运行磨煤机最大出力的同时，开启绞笼输粉以保证各粉仓粉位。当机组负荷升高后，根据情况启动另一套制粉系统。

同时可以利用中间储仓式制粉系统具有较大储粉能力这—特点，使磨煤机经常维持在满出力下运行，在满足锅炉正常燃烧的前提下尽量提高粉仓粉位，当粉仓处于高粉位时，可全停制粉系统，利用粉仓储粉来供锅炉正常燃烧。制粉系统全停的时间由粉仓有效容积来决定，即粉仓储粉量由高粉位降到低粉位所需的时间。在启停排粉机时，风量的调整应按规程缓慢操作，以减小对锅炉燃烧的影响。制粉系统启停时三次风对锅炉燃烧的较大影响，可通过锅炉燃烧调整试验来解决。

磨煤机启、停时，应预先做好准备工作，防止磨煤机长时间空转。保证原煤供应的数量与质量，防止给煤机断煤、堵煤，以保证磨煤机在最大出力下运行。

通过这样合理安排运行方式，可进一步降低制粉单耗。

2.4制定运行管理对策

在按照制粉系统最佳运行卡片进行操作调整的基础上，为了提高运行操作人员的积极性，最大限度地保证制粉系统处于最佳运行工况运行，制定相应的制粉系统经济运行管理对策。要求在保证设备安全运行和机组带负荷的要求下，严格按照最佳运行卡片进行参数调整，同时，在各运行班组间开展竞赛，对优胜者予以奖励，最终达到降低制粉单耗的目的。