300mw機(jī)組中間儲倉式制粉系統(tǒng)能耗分析及改造

中間儲層輸粉系統(tǒng)是大型火力廠的能耗，嚴(yán)重制約了水庫的發(fā)電成本。某廠300MW機(jī)組自1999年投產(chǎn)以來，其中間儲倉式制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性一直不高，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為此進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，制粉能耗有所下降。本文通過進(jìn)一步分析其制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響因素，尋求節(jié)能降耗的有效措施。1按鋼球磨裝置的生產(chǎn)某廠300MW機(jī)組是哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造的1025t/h亞臨界、一次中間再熱、中間儲倉式、控制循環(huán)汽包爐，單個機(jī)組配置制粉系統(tǒng)為四套中間儲倉式，配四臺鋼球磨煤機(jī)，熱風(fēng)送粉，兩個粉倉，一套輸粉絞龍。制粉系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)如下:離心式排粉機(jī)型號:M5-29-11No21D，電機(jī)容量:630kW。筒式鋼球磨型號:MTZ3570，出力35t/h，筒體轉(zhuǎn)速17.57rpm，最大裝球量69t/h，筒體有效容積67.35m3，筒體有效直徑3500mm，筒體有效長度7000mm，驅(qū)動裝置型式為單驅(qū)動，內(nèi)側(cè)布置，左、右旋各2臺，電機(jī)容量:1120kW。給煤機(jī):CS2024-HP電子稱重皮帶式，出力10～80t/h。粗粉分離器:WC-CB-I-Φ4700軸向擋板并聯(lián)通道粗粉分離器，分離效率≥70%，折向門開度推薦值:45°±12°。細(xì)粉分離器:HW-GXB-I，分離效率≥92%。輸粉機(jī):SC-350，輸送方式:雙頭驅(qū)動，雙向輸送齒索式輸粉機(jī)，輸送距離40m，輸送能力80t/h。2鍋爐輔機(jī)廠用電技術(shù)該廠300MW機(jī)組設(shè)計燃用淮北混煤(劉橋礦)，2008年鍋爐輔機(jī)廠用電量統(tǒng)計如表1所示，其中制粉系統(tǒng)單耗高達(dá)29.4kW·h/t，能耗偏高，為此2009年3月該廠利用小修進(jìn)行了如下的技術(shù)改造:2.1合理搭配，改造煤種通過及時聯(lián)系燃料部門，保證了除“三塊”設(shè)備運(yùn)行正常，根據(jù)煤質(zhì)情況及時地進(jìn)行了煤種的搭配，并在煤場劃定區(qū)域，將不同煤種在各自區(qū)域內(nèi)堆放，用來區(qū)別煤種，方便取煤，合理搭配，并及時與集控人員保持聯(lián)系，提前告知來煤情況，提高了原煤的質(zhì)量，保證給煤機(jī)運(yùn)行正常，減少斷煤、卡跳等方面問題;在原煤倉內(nèi)貼了高硬度瓷磚，減少了摩擦，提高原煤流動的通暢;在給煤機(jī)運(yùn)行中，如有小煤塊造成給煤機(jī)卡跳，與熱控檢修聯(lián)系，開放了容積式和重量式給煤方式切換，提高給煤的可靠性，提高制粉系統(tǒng)效率。2.2磨煤機(jī)的長期磨損對鋼球的磨損影響對四臺磨煤機(jī)進(jìn)行了鋼球篩選，將直徑小于30mm以下的小鋼球取出，重新進(jìn)行了鋼球配比，直徑比例40mm∶60mm=4∶6。由于磨煤機(jī)長期運(yùn)行，鋼球會磨損，如果不定期篩選小鋼球，時間長了會偏離配比值。由于篩選工作量大，一般大修才進(jìn)行，由于本次小修對鋼球的檢查，發(fā)現(xiàn)磨損嚴(yán)重，為保證配比設(shè)計值，重新確定篩選周期為一個小修時間。2.3加強(qiáng)磨煤機(jī)的風(fēng)壓監(jiān)測，降低煉焦溫度在運(yùn)行調(diào)整中做到:第一，連續(xù)均勻的給煤，保持磨煤機(jī)內(nèi)煤量合適，壓差穩(wěn)定;第二，保持合適的通風(fēng)量;第三，保持磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度正常、穩(wěn)定;第四，應(yīng)經(jīng)常分析磨煤機(jī)電流、壓差、溫度的變化，判斷磨煤機(jī)內(nèi)煤量的變化，并及時調(diào)整給煤量，幅度不宜過大，應(yīng)緩慢進(jìn)行，特別注意防止?jié)M磨;第五，應(yīng)盡可能提高磨煤機(jī)進(jìn)口熱風(fēng)溫度，減少漏風(fēng)，保證干燥出力;第六，在不影響干燥出力和煤粉細(xì)度的前提下，應(yīng)盡可能打開再循環(huán)風(fēng)門，以減少三次風(fēng)量;第七，經(jīng)常清理木塊、木屑分離器，活動鎖氣器，定期加鋼球。2.4煤粉系統(tǒng)細(xì)度大，燃燒效果差通過檢查，發(fā)現(xiàn)四套制粉系統(tǒng)粗粉分離器折向擋板都有不同程度積粉，并進(jìn)行了清理，使系統(tǒng)的通流量增大了，合格的回粉量減少。對于煤和煤粉的質(zhì)量、燃燒方式等影響煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度因素，在運(yùn)行中燃燒高揮發(fā)份煤粉細(xì)度可粗些;制粉系統(tǒng)磨制的煤粉均勻性指數(shù)大，引起機(jī)械不完全燃燒損失的大顆粒煤粉少，煤粉的平均顆粒可以大些;若爐膛的燃燒熱強(qiáng)度大，進(jìn)入爐內(nèi)的煤粉易于著火、燃燒及燃盡，允許煤粉粗些。2.5現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果分別對四套制粉系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。方法如下:在滿足制粉系統(tǒng)通風(fēng)量的前提下，逐步關(guān)小排粉機(jī)入口風(fēng)門，同時制粉系統(tǒng)出力不變，煤粉細(xì)度在正常范圍內(nèi)，此時排粉機(jī)入口風(fēng)門開度即為最佳開度，試驗(yàn)結(jié)果記錄見表2:2.6仍供單臺機(jī)組調(diào)節(jié)煤粉量#3、#4機(jī)組自投產(chǎn)以來，配備兩臺輸粉絞龍，一個機(jī)組一臺，只供單臺機(jī)組調(diào)節(jié)煤粉用。改進(jìn)后，將兩臺機(jī)組的輸粉絞龍合并為一臺，共用一臺輸粉絞龍，對輸粉的調(diào)節(jié)靈活性大大提高，減少了啟停制粉系統(tǒng)的頻率，降低了制粉電耗，提高了經(jīng)濟(jì)性。3經(jīng)濟(jì)效益分析小修后，該廠300MW機(jī)組制粉系統(tǒng)平均單耗達(dá)到25.5kW·h/t，較以往下降了3.9kW·h/t，按單臺機(jī)組日耗煤量2600t測算，一年理論上可節(jié)約2600×3.9×365=3701100kW·h的電量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低了發(fā)電成本。4制粉單耗相對以往，該廠300MW機(jī)組制粉能耗有所下降，但和國內(nèi)先進(jìn)機(jī)組制粉單耗18～19kW·h/t相比，差距仍然是比較大的，制粉單耗還有進(jìn)一步下降的空間。4.1制粉系統(tǒng)的造成因素(1)該廠300MW機(jī)組磨煤機(jī)存煤量目前仍是通過磨進(jìn)出口差壓反映，差壓信號常受到多方面因素的影響，如煤質(zhì)、風(fēng)量和鋼球裝載量等，動態(tài)響應(yīng)較慢，誤差比較大，難以保證磨煤機(jī)處于最佳存煤量。(2)制粉系統(tǒng)仍采用人為判斷、手工操作的方法，常常是操作工作量大，憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理;為防止堵煤、跑粉等事故的發(fā)生，現(xiàn)場運(yùn)行人員習(xí)慣性地降低磨料位，增加風(fēng)量，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的下降。(3)受市場煤價波動等多方面影響，電廠用煤煤種多變，原煤的水分、粒度、灰分、可磨系數(shù)和揮發(fā)分等指標(biāo)經(jīng)常發(fā)生變化，鋼球在運(yùn)行過程中出現(xiàn)不規(guī)則磨損，這些因素都在很大程度上影響著制粉系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。(4)粗粉分離器的效率不高，回粉中合格煤粉量大。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)粗粉分離器效率一般為53.7%，較好的可達(dá)70%以上。該電廠300MW機(jī)組制粉系統(tǒng)粗粉分離器型式為軸向擋板并聯(lián)通道分離器，原設(shè)計針對無煙煤等可磨性較差的煤種設(shè)計的，結(jié)構(gòu)為一組固定折向擋板(固定在內(nèi)錐形筒上)，一組可調(diào)折向擋板(固定在外錐形筒上)。因現(xiàn)有煤種較設(shè)計煤種有較大出入，只通過調(diào)整可調(diào)折向擋板提高煤粉細(xì)度，實(shí)際相當(dāng)于單軸向分離器。試驗(yàn)結(jié)果表明，單軸向分離器回粉中通過R90篩網(wǎng)的占到回粉總量的30%以上。煤粉顆粒均勻性較差，效率偏低。2009年10月對原粗粉分離器進(jìn)行了技改，將粗粉分離器內(nèi)固定擋板、可調(diào)擋板和中間隔板拆除，然后安裝上一整塊可調(diào)擋板，擋板位置未變，擋板尺寸與原擋板大小相同;同時補(bǔ)加了擋板刻度指針。但由于折向擋板整體關(guān)小，致使回粉量增大，回粉管路上重錘式鎖氣器動作頻繁，有時長期在開位，將使一部分熱風(fēng)短路，一旦原煤水份較大時將降低制粉系統(tǒng)出力;同時由于熱風(fēng)上竄，將導(dǎo)致粗粉分離器阻力增大，降低系統(tǒng)出力。(5)設(shè)備運(yùn)行時間較長，由于長時間磨損，在鎖氣器、冷熱風(fēng)門等處系統(tǒng)漏點(diǎn)較多，導(dǎo)致風(fēng)量調(diào)節(jié)不當(dāng)，經(jīng)濟(jì)性低。4.2降低磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)電耗(1)借鑒陡河電廠#8爐制粉系統(tǒng)改造的成功經(jīng)驗(yàn)，通過差壓式粉位測量系統(tǒng)和電耳測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)粉位測量，借助解耦控制、模糊控制、自尋優(yōu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)熱工控制方法，對制粉控制系統(tǒng)磨煤機(jī)負(fù)荷、風(fēng)量等指標(biāo)實(shí)現(xiàn)動態(tài)、多變量的優(yōu)化節(jié)能控制。(2)合理的安排制粉系統(tǒng)的啟停和運(yùn)行，避免能耗浪費(fèi)。制粉系統(tǒng)一般處于間歇運(yùn)行狀態(tài)，啟停操作能耗較大，可采取磨煤機(jī)避開電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段進(jìn)行制粉的運(yùn)行方式，以減少高峰時段廠用電量，增加上網(wǎng)電量。運(yùn)行班組可在每天的22點(diǎn)至8點(diǎn)的低谷時段和11點(diǎn)至18點(diǎn)的腰荷期間啟動磨煤機(jī)制粉，保持粉位在5米左右。高峰時段，還可發(fā)揮齒索輸粉機(jī)的作用，對相鄰機(jī)組進(jìn)行輸粉機(jī)倒粉，盡量延長停磨時間和減少開磨次數(shù)。(3)可根據(jù)適用的煤種范圍，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用中速磨來降低磨煤電耗，提高發(fā)電生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。(4)改進(jìn)軸向型粗粉分離器、鎖氣器和排粉機(jī)等設(shè)備，減少系統(tǒng)阻力，降低漏風(fēng)。目前，軸向型粗粉分離器仍有較大改進(jìn)空間，例如滕州新源熱電有限公司針對于籬片式回粉裝置的密封問題，設(shè)計了新型內(nèi)錐體專用鎖氣器，解決了籬片不易復(fù)位的問題，出粉口的數(shù)量可根據(jù)分離器直徑的大小設(shè)計3～6個，大大提高了鎖氣器的可靠性。為解決調(diào)節(jié)錐帽積粉問題，在錐帽上開通風(fēng)孔，既可以防止煤粉沉積又可以消除分離器出口處氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，防止出口段磨損。同時，重錘式鎖氣器存在著可靠性差、漏風(fēng)率高的問題;排粉機(jī)不是高效風(fēng)機(jī)，存在著選型問題，主要是以節(jié)流送粉方式運(yùn)行，造成制粉系統(tǒng)電耗上升。(5)把鋼球管理、磨煤機(jī)護(hù)甲磨損管理、制粉系統(tǒng)避峰運(yùn)行等納入企業(yè)運(yùn)行管理之中，使之長期有效的持續(xù)開展。通過聯(lián)動檢修和運(yùn)行人員提升磨煤機(jī)出力、開展運(yùn)行機(jī)組磨煤機(jī)避峰運(yùn)行勞動競賽、運(yùn)行績效考核等手段，以班組為單位，每月分別考核磨煤機(jī)避峰運(yùn)行時間率等指標(biāo)，優(yōu)化鋼球裝載量和運(yùn)行