大型电站锅炉磨煤机研究与改造

大型电站锅炉磨煤机研究与改造

马开明

国家能源集团乐东发电有限公司 海南省乐东县 572539

摘要：为了节省基建投资和运行费用，现代大型锅炉多采用直吹式制粉系统，近几年新建的600 MW超临界机组全采用直吹式系统。此类锅炉的运行中，磨煤机制粉系统运行与锅炉燃烧过程联系紧密，制粉系统控制成为燃烧过程控制中的重要一环。

关键词：大型电站；锅炉；磨煤机；改造；分析

1导言

磨煤机在电厂中的应用广泛，是电厂重要的辅助动力设备，是电厂制粉系统的重要组成部分。其主要任务是将煤块破碎并磨成煤粉，提供给锅炉设备，直接影响着整个机组的安全性和经济性。磨煤机的形式很多，按磨煤工作部件的转速可分为3种类型：低速磨煤机、中速磨煤机、高速磨煤机。

2磨煤机负荷的基本控制策略

采用直吹送粉工艺的发电机组需要考虑制粉工艺的较大时延和滞后。机组协调控制策略的一个基本控制思想是：协调总燃烧量和总送风量动态平衡，协调磨煤机负荷与一次风量动态平衡，确保锅炉燃烧过程平稳。控制策略的目标主要有3个：一是保证给煤、送粉流量与一次风流量的动态平衡及快速响应。二是动态平衡总燃料量与空气流量的比值，使烟气含氧质量浓度稳定在设定值。三是遵守安全规则，负荷增加时，先增风量、后增燃料量；负荷减少时，先减燃料量、后减风量。

3提出改造方案。

一是将现有的机械式弹簧加载系统改造成液压自动调节变加载系统。二是磨煤机原设计的固定式分离器性能较差，将磨煤机出口分离器改造为液压或电力驱动的动态旋转分离器。三是为达到根据煤量自动调节滚轮加载力的目的，磨煤机液压自动加载系统要求其加载杆可以自由地上下移动。

4分析MPS磨煤机存在问题和改造方案

锅炉的燃烧工况对于发电厂经济性运行，保证满发、稳发有着重大影响。要获得良好的锅炉燃烧工况，达到燃料燃烧完全和炉内温度场与热负荷均匀分布，因此，锅炉制粉系统的良好运行具有十分重要的地位。目前，随着电力体制改革的深入进行，竞价上网政策的正式实施，煤炭价格的不断上涨，对于现代化一流电厂的发电机组来说，不仅要保证生产运行的安全性，还要着重考虑生产过程的投入产出比，这就是电厂的经济性问题。由于煤炭价格的日益飙升，锅炉的制粉由于煤质等方面的变化，磨煤机运行的经济性达不到保障。

5改造后的加载系统简介

经过把原有弹簧定加载方式改造成液压自动变加载方式后，磨煤机的磨辊加载力可以根据入口的原煤量的变化而进行自动调整。在给煤率较低时，磨煤机加载力也较小，防止了磨煤机振动的发生，在给煤率较高时，磨煤机加载力也较大，磨煤机的出力又能达到保证。

5.1中央动力单元

5.1主油泵

中央动力单元由两个油泵组组成，每个油泵组都包含一个高压轴流活塞泵，一个低压齿轮泵和一台11．2kW电动马达组成。正常运行时，泵组一运一备。两个高压油泵的额定参数为：流量17 L／min，压力235Bar。泵的出口压力通过调节连到泵体补偿器的一个压力释放阀机械地设定。该油泵可以向阀门站提供235Bar的恒定压力。液压动力单元与阀门站之间的连接管道为不锈钢管。

5.2油循环泵

一个油循环泵与每个高压泵一前一后排列安装，它的作用是冷却并过滤主泵用油。该泵的额定参数为：压力1．7Bar，流量约23 L／min。大多数情况下，磨煤机的加载压力应恒定不变，这就要求主泵压力保持恒定，并且油流很小。这样磨煤机在恒定负荷下运行时，液压系统将产生可观的热量，以及非常少量的高压油流。循环泵的作用是油带走油中的热，并且有效的将其过滤。从循环泵出来后，液压油流过一个水油热交换器，热交换器要求的最大水流量在35℃下大约为17 L／min，此时热交换器出口油温可以保持在38—43℃之间，到热交换器的水流由一个温控阀来控制。温度感应仪布置在油箱的温度感应仪套管里。在温度足够低时，阀门闭合，切断供水。该阀门为一调节阀，可以根据给定的温度范围来调节阀门的开度。从全关到全开，阀门要求温度比设定值上升6℃。在正常的运行中，阀门开度保持恒定，根据实际情况的要求，开度可以自动地部分调节，这样会使油温均匀。来自热交换器的油流到入口带双重油过滤器的油箱，该过滤器的滤网孔径为lO微米，上面配有一个电动差压式指示仪，用来确定过滤器的污染程度。就地盘上有过滤器脏污情况报警，经过滤器后，油流回到油箱。

6阀门站

6.1阀门站电气控制盘

每个阀门都配有MEMA 4X型电气控制盘。控制盘含有230V电源的断路器、24VDC电源、阀门操作台就地报警灯，就地／远距离选择器开关，阀门操作台紧急停机按钮、加压油缸的就地压力控制电位计、比例阀放大器、数字式压力显示和阀门操作台上的所有导线的端子排。

6.2压力控制装置

供油母管压力源于中央动力单元，各阀门站通过支管与供／回油母管连接。每台阀门操作台相互独立运行。各液压阀站的操作为一开环系统，通过比例调节阀门的开度来满足压力的控制要求。当指令信号增大或减少时，比例减压阀将调节来自减压阀组件的排气管流量。信号增大使油管的排气管流量降低，它允许减压阀进行调整，以提高辊轮加载油缸的压力。相反地，信号减少使油管的排气管流量增大，它允许压力下降或减少油缸的压力。

7.磨煤机液压加载控制

中央动力单元为2套液压阀门站(每台磨煤机一套液压阀门站)提供3200PSIG的系统油压，液压动力单元油箱的体积容量为40加仑，配置两台液压油泵，一台运行，一台备用。当运行油泵出口压力降低，小于3000PSIG时，备用油泵自启。泵出口油压自动调节。如果液压动力单元控制切换至“就地"操作，液压油泵的启停通过就地动力单元盘面的按钮实现。就地动力单元盘面还提供低油位、高油温、低油压、滤网堵就地显示报警，液压动力单元的每种报警都应立即检查。当控制电压升高或降低时，比例调节阀调整管线出口流量，电压升高调节阀调整将减少管线流入油箱的流量，提高磨煤机磨辊的压力。相反，电压降低调节阀调整将增加管线流入油箱的流量，降低阀门站的压力，减少磨煤机磨辊的压力。提高比例调节阀上的孔口，增大流量，可以实现压力减缓或降低。由DCS提供给煤机煤量信号，就地监控系统进行逻辑控制，DCS为操作、显示、报警接口。就地加载系统提供磨加载油压4-20mA的输出信号、系统电源状态信号、马达运行状态信号、加载油压高／低报警信号，油箱油温报警信号。DCS系统将输出4-20mA的给煤机煤量信号、4-20mA的磨煤机差压信号、油泵启停命令、加载曲线选择指令。

8结论

总而言之，MPS磨煤机具有启动迅速、调节灵活、阻力小、结构紧凑、占地面积小及制粉系统简单、单位电耗低、钢材消耗少，在与其它中速磨煤机相比，MPS磨煤机还具备许多其它的优点，大型电厂中得到了广泛的应用。但是，在实际生产应用中，MPS磨煤机的加载方式为弹簧定加载方式，传统的弹簧定加载方式是通过外部液压缸调节上部加载架．位置进行的，事先设定的压缩力与磨煤机的最高出力相匹配。这样在给煤速率较低时弹簧压缩力会有较大的冗余量，造成磨煤机低负荷时振动，从而限制出力调节比，对机组的安全、经济、稳定、长效运行带来严重影响。

参考文献：

[1]李中莲.中速磨煤机性能参数计算及台数确定[J].企业技术开发,2013,32(21):61-62.

[2]付荣.适应褐煤掺烧的电站锅炉空预器改造研究[D].华北电力大学,2013.

[3]王小芬.电站锅炉中速磨煤机的选型研究[D].华北电力大学,2013.

[4]方丽.火电机组运行指导专家系统的工程应用[D].清华大学,2013.

[5]贾东亮.基于新型半闭式煤粉制备工艺的关键设备磨煤机的研究[D].中国地质大学,2013.