深度调峰工况下典型中速磨制粉系统改造分析

深度调峰工况下典型中速磨制粉系统改造分析

向志军

大唐山西发电有限公司太原第二热电厂 山西 太原 030041

摘要：在“双碳”目标下，电力行业正发生着广泛而深刻的变革，燃煤电厂定位为“托底保供”，这要求燃煤机组进行深度调峰。随着燃煤电厂深度调峰的进行，机组峰谷负荷差距大，磨煤机运行故障率显著升高。磨煤机是制粉系统重要组成设备，其作用是将原煤碾磨成煤粉。大型机组磨煤机多采用磨辊液压自动控制系统，该系统能根据给煤机煤量变化自动调整加载力，使磨煤机磨制的煤粉细度满足锅炉运行要求。

关键词：深度调峰工况下；典型中速磨制粉系统；改造分析；

引言

为了执行《碳中和战略决定》，国务院在2021年10月发布的《2030年碳中和行动计划》中，建议加快提高节能水平，改变活性碳发动机组的灵活性，积极推进转变作为中国的主要电力来源，煤炭发电在节能减排和灵活运行方面的转变迫在眉睫。燃煤机组设备和系统的技术运行灵活性是负荷调节灵活性的基本要求。除了深入挖掘现有设备的潜力和调整现有系统的运行方式外，还需要评估主要设备及其低负荷系统运行的安全性和可靠性，并对不符合稳定、安全运行要求的设备和系统进行局部改造。

一、电厂制粉系统现状

中国大部分燃烧装置建成投产后，存在煤炭来源不稳定，燃烧煤炭的实际用量偏离设计煤炭，湿度高，热值低，煤炭混合与混合程度不同，因此粉末系统必须有一定的可调范围发电厂采用中速磨正压直吹式一次冷空气机构粉末系统(见工艺简介图1)。这种粉末系统通常配备两个普通的主冷却离心式风扇；在一个风扇的输出端，配置了两个密封风扇，为多个磨煤机提供必要的密封风。

二、制粉系统的改造因素

粗煤的湿度、灰分、挥发和研磨能力等特性直接影响磨煤机运行参数的选择，制粉系统的贡献取决于磨煤机的三种研磨、通风和干燥贡献中较小的一种。不同类型的磨煤机、通风贡献和设计贡献负荷率。对于轮式磨煤机，在不同载荷下的通风率通常不低于75%，因此磨煤机的贡献实际上取决于深度减小载荷时研磨或干燥的贡献。磨煤机耗功率主要受煤粉细度和煤粉均匀性的影响，干燥功率也受原风参数和磨煤机输出温度的限制。因此，在分析锅炉侧弹性变化时，根据燃烧所用煤的实际质量，建议注意以下因素:(1)煤粉细度。对于中速直喷粉系统，应在设计和计算该系统时确定R90的经济细度，其购买值主要考虑到三个因素的组合:煤燃烧特性；锅炉燃烧方法、房间大小和热强度；煤粉均匀性。(2)一致性。可以通过改变分离器结构的形状来实现煤粉的均匀性，例如，将静态分离器改为移动静态分离器，以便在磨煤机作出贡献时对磨薄进行线性调整，同时提高煤粉的均匀性系数以促进室的稳定燃烧也可以通过优化分离器出口煤粉分配器的结构来达到煤粉的均匀程度。对于四角燃烧系统，西安热工研究所提出了观测亭粉末系统改造过程中可调节的双煤粉分选机技术，并在此基础上提出了将煤粉分配偏差减少到10%以下的小型煤粉分选机，具有低强度优点 弥补了首台可调煤粉分配器空间要求高对大容量机组粉系统改造的不利影响。

三、深度调峰下中速磨煤机选型

目前，为了满足峰值调节要求，大型燃烧装置和燃烧性能良好的煤的最低无喷油稳定燃烧负荷为20%至25 % bmcr。为了提高低负荷组的燃烧稳定性，应相应调整粉末系统的运行参数。现场试验表明，煤粉细度对锅炉低负荷运行时燃烧稳定性影响很大。通常，粉末系统需要较细的煤粉，即较小的R90(最好的煤粉细度应由试验确定)，调整磨煤机分离器的转速，并确保磨煤机不会振动。此外，有必要在磨煤机出口处提高一次空气温度，并尽可能降低风速一次而不堵塞管(通常可控制粉管风速为16~18m/s)，从而提高煤粉浓度，降低此外，为了避免对操作参数的控制不当而造成磨煤机振动，煤量和通风不应低于中速磨煤机运行时的最低要求。一方面，对于新的单元，必须考虑承载能力；另一方面，还必须考虑峰值的调节能力，这可能导致在磨煤机类型过大时调节能力不足。一般来说，平均速度下的最小/最大研磨机设计投入通常为0.20 ~ 0.25。从模型中升起时，最低研磨贡献从4.5%增加到18.0%，相应的最低研磨贡献从4.5%增加到18.0%。对于新组来说，在选择较大的研磨机以满足组的承载能力时，容易使磨煤机的最小煤量低于低负荷运行时的最小煤量，影响磨煤机的稳定运行。因此，选磨煤机时要考虑到调峰的要求。

四、磨煤机加载油压特性试验

磨煤机加载油压特性试验方法是在保持其他运行参数不变的条件下，仅通过改变磨煤机加载油压，得到磨煤机相关运行参数的变化规律，最后结合磨煤机振动、煤粉细度、磨煤机功率、进出口差压等参数综合分析比较，确定该磨煤机一定给煤量下最佳加载油压。然后再改变磨煤机的给煤量进行一个煤量加载油压特性试验，如此反复进行，最终得到磨煤机在不同给煤量下的最佳加载油压，从而得出磨煤机磨煤量－加载油压特性曲线。限于篇幅文中仅列出#22磨、#25磨在55t/h给煤量情况下的试验数据，如表1所示。

表1磨煤机加载油压特性试验数据汇总

五、停运方案

制粉系统的悬浮计划应确保风量和给煤量稳定下降，悬浮过程中协调控制的扰动量最小，悬浮后，输煤机的煤量为空。因此，发粉系统下游控制指令后，煤率定为25t/h，热风调节门关闭0%，冷空气调节门打开70%，为保证煤率匹配，煤率下降速度固定 热空气调节门的关闭速度为1%/s，冷空气调节门的打开速度为1%/s，同时热空气调节门是手动的，输出温度定为60℃，当磨煤机煤量达到最低煤率，热空气调节门开口小于8%，关闭煤机破坏门，清空给煤机皮带上储存的煤等。当给煤机煤量低于最小煤量时，停止磨煤机，按顺序关闭煤机破坏门，按顺序关闭煤机门，按顺序关闭煤机热空气，关闭下部煤机门后，利用泄漏空气和冷空气吹扫机5分钟以上，采用上述分析确定给煤机悬架的最终程序如下:(1)调整煤率和冷热空气调节门的开度、热风门和负荷率 ⑵关闭煤机上的闸瓦门；(3)暂停供应煤油；⑷关闭煤机底破坏门；5)关闭磨煤机的热风，关上门；6)退役磨煤机，链条退役动态分离器。

六、火电厂中速磨永磁调速驱动系统应用节能分析

永磁同步电动机的基本原理是将机械能和电能转化为磁场的电磁装置。通常，磁场可以通过电流感应和永久磁铁来产生。永磁同步电机采用强磁场永磁励磁方法产生驱动力，无需无功励磁电流，可显着提高功率因数，降低定子电流和电阻损耗；当运行稳定时，转子强度没有损失，使其效率和功率因数大大高于同一规格的异步电动机；此外，永磁同步电机在负载率较低(例如30%)时，可保持较高的效率和功率因数，从而节省大量能源。对使用智能永磁训练系统进行了演示，在电厂600MW机组中使用了6个变速式喷油器。从现场研究中提取分散控制系统的登记数据，以收集数据，包括2020年7月锅炉供电状况数据和喷油器提供的煤炭数量统计数据；电动机电压数据来自母线电压二侧电压，电流来自电流保护电流互感器二侧电流。在消除了高煤类型(磨煤机、搅拌后煤类型之间的显着差异)和低煤类型(磨煤机c、备用研磨机)的节能统计数据的前提下，控制给定煤量、出口温度、入口温度，以相同的能量混合比例，同基准量的进风温度和进风压力，永磁智能传动系统相对于普通传动系统，从研磨机有功功率的角度来看较为稳定，整体节能为12.36%，节能效率较高。

表2　改造前后驱动系统数据对比表

结束语

中速磨削可根据锅炉负荷要求进行可变负荷，可根据锅炉负荷要求自动调整磨削力，使磨煤机在最经济的条件下工作。但是，弹簧负载方式必须定期停止，以调整压缩量与成型零件之间的间隔，否则会减少磨削力。粉末系统柔性技术改造中，应根据局部改造和试验结果调整热控保护逻辑。

参考文献

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