660MW机组制粉系统单耗偏高原因分析及应对措施

0引言

常德公司2×660 MW超超临界燃煤机组自投产以来,相比常规燃煤机组,表现出高效、经济、环保的特点。但随着国家经济政策的调整,传统的火电企业面对的外部环境越来越复杂,企业的生存面临严峻考验。燃煤电厂厂用电率在4%~7%,其中制粉系统占比达20%~30%,因此降低制粉单耗对于减少厂用电显得尤为重要。本文从降低制粉系统单耗(包括磨煤机、给煤机、一次风机等设备电耗)的角度进行分析,设法降低企业发电成本,提高经济效益,从而增强企业的盈利能力和市场竞争力。

1 设备参数

常德电厂制粉系统属于冷一次风正压直吹式。每台锅炉配置6台北方重工(沈阳)制造的MP225型中速辊式磨煤机。给煤机系上海发电设备成套设计研究院制造的CS2024HP型电子称重式给煤机^[1]。对于设计煤种和校核煤种I,5台磨煤机可满足锅炉MCR工况运行的要求,另外1台备用^[1]。磨煤机技术参数如表1所示。

2制粉系统单耗偏高原因分析

1)煤的可磨性差。哈氏可磨性指数(HGI)低: HGI<50的硬质煤(如无烟煤)需更高研磨能量,单耗比HGI>80的烟煤高30%~50%。煤中硬质矿物含量高:石英、黄铁矿等矿物含量>8%时,磨辊磨损加剧,电耗急剧上升。

2)煤水分超标。入磨煤全水分>12%时,需增加干燥热风量,一次风机能耗上升15%~25%。煤粉流动性变差,导致研磨效率下降,同时也降低了磨煤机最大出力,造成磨煤机不能满出力运行。

3)风煤比失调。通过调查发现一次风量过高,会造成风机电耗增加,煤粉过粗回粉多,回粉率>30%。而如果一次风量不足,则会造成磨内积粉,研磨效率降低,磨机差压>6 kpa,振动加剧,严重时会造成磨煤机堵塞。在机组运行中检查发现,运行人员为防止磨煤机发生堵塞,往往会开大热风调门,提高风煤比,同时也会适当提高一次风压,造成在磨煤机入口风量相同的情况下,一次风机母管压力偏高,热一次风节流运行使一次风机电耗增大。

4)磨煤机液压加载力不合适。磨煤机液压加载力压力不足(<8 Mpa)会造成研磨不充分,重复研磨导致电耗增加,压力过高(>12 Mpa)会造成无用功增加,磨辊磨损加速。磨煤机满负荷运行时,通过调研同类型磨煤机运行情况发现,在煤量相同的情况下,磨煤机液压加载力要高出2 Mpa左右,造成磨煤机电流偏高,磨辊磨损加速。

5)磨煤机关键部件磨损。磨辊磨损量> 10mm时,研磨效率下降20%~30%。衬板磨损间隙>15 mm时,风环流速异常,电耗增加。喷嘴环磨损会造成风速分布不均,煤粉循环量增加。磨煤机停运期间开启磨煤机人孔门对磨煤机磨辊和磨盘进行检查,发现部分磨辊开裂,磨损量>10 mm,造成磨煤机不能达到额定出力,同时使磨煤机在同等出力下电流增大。

6)制粉系统漏风。制粉系统漏风是导致磨煤机能耗升高、出力下降的关键因素。制粉系统漏风增加,会造成磨煤机一次风量不足、磨机差压升高,从而造成磨煤机干燥能力下降,磨煤机出力下降15%~20%。系统漏风率每增加1%,制粉单耗上升0.5%~1.2%,制粉系统常见漏风点包括磨机密封、落煤管、检修门等。

7)磨煤机运行方式调整不当。机组加负荷过程中备用磨煤机启动过早或降负荷过程中未及时停运磨煤机,同时还存在磨煤机满足出力情况下多运行一台磨煤机的情况。

3 降低制粉系统单耗措施

1)适当降低制粉系统运行中的一次风压,提高磨煤机热风门开度,减少节流损失。

从表2中数据分析可知,在满足负荷要求和安全运行的前提下,通过降低一次风压减少节流损失,使一次风机电流下降明显,对降低制粉系统单耗有积极影响。同时,磨煤机热风门通过跟踪入口风量自动开大,保证了入口风量稳定,保证了磨煤机不会堵塞。为此制定了一次风压与负荷对应参数曲线,风机自动跟踪负荷进行调整,时刻保持一次风机经济运行^[2]。

2)适当降低磨煤机的液压加载力,风煤比精细化调整,降低磨煤机运行电流。采用正交试验法确定最佳参数组合。

通过进行磨煤机加载力试验得出表3数据,从表3中数据分析可知,磨煤机在满负荷运行时,液压油压力由13 Mpa降至11 Mpa时,风煤比控制在2.0左右,既能保障磨煤机的安全运行,又达到了降低磨煤机电耗和磨辊磨损的目的。通过制定磨煤机液压加载力与磨煤机出力性能曲线,将磨煤机加载力投入自动跟踪,根据煤量自动调整加载力,保证了磨煤机安全稳定运行^[3]。同时,建立不同煤质下的风煤比数据库,结合配煤掺烧实际情况,选用合适的风煤比。

3)对磨煤机磨辊和磨盘进行检查并堆焊,提高磨煤机出力。通过磨煤机滚动检修,发现磨辊、磨盘磨损,及时进行堆焊处理,在延长磨煤机运行寿命的同时,时刻让磨煤机维持最佳出力。从表4中数据分析可知,磨煤机在堆焊完成后,相同工况下,每台磨煤机的电流均有所下降,其中D磨煤机尤为明显。所以,应将磨煤机检查并堆焊作为长期措施来执行,并建立磨煤机磨损维护标准:磨辊磨损量≤8 mm,衬板磨损量≤ 10 mm,喷嘴环间隙≤ 12 mm。每月滚动测量关键部件的磨损量,并建立部件更换预警机制,检查发现磨煤机磨损达到维护标准,采取堆焊或更换关键部件等措施进行维护。

4)合理配煤掺烧,控制入磨煤质。建立煤质预控机制,控制入炉煤指标:HGI≥50(硬煤需配煤)、全水分≤10%、灰分≤25%。主要实施方法:建立入厂煤质数据库,实施煤场内不同煤种科学混配,高水分煤预干燥处理,稳定煤质可降低单耗波动10%~15%。严格控制入磨煤粒度,要求小于30mm的颗粒占比≥90%。实施方法:优化碎煤机运行参数,加装煤篦筛分装置,实施后可有效改善研磨效率,降低制粉单耗。

5)综合治理磨煤机漏风。对密封系统进行升级改造,采用组合式密封:石墨块+空气密封(表5);密封风压维持高于一次风压1.0~1.5 kpa,既大幅减少了漏风率,又延长了维护周期。

加强关键部位漏风治理,对于磨煤机落煤管系统,加装双密封插板门,并采用耐磨陶瓷衬板(寿命延长3倍);对于制粉系统法兰连接处,使用金属缠绕垫片(耐温400℃),并采用螺栓热紧工艺(预紧力提高20%)。通过采取上述措施,可有效减少制粉系统长期运行后的漏风率,并减少检修时间,降低维护费用。同时,运行维护优化日常管理,建立漏风点台账(含历史处理记录),每月对密封风压进行测试(偏差≤0.2 kpa),对于不同漏点采取不同的检修策略:A类漏点 (>0.5%),24 h内处理;B类漏点 (0.2%~0.5%),72 h内处理;C类漏点(<0.2%),计划检修处理。针对不同漏点有针对性地采取处理策略,在降低漏风率的同时缩短了检修时长。

6)制定磨煤机调整规定,指导运行调整。正常运行加负荷中,可以进行提前暖磨,但备用磨煤机的启动,应当待每台磨煤机出力达到85%额定出力以上。同时机组负荷稳定后,每台磨煤机出力均低于85%额定出力时应及时停运一台磨煤机备用。在满足机组带负荷的条件下,可有效降低制粉单耗。

4对比及总结

常德电厂#1机组大修前后的数据对比如表6所示。

#1机组的平均制粉单耗相比之前明显降低,取得了较好的经济效益。按一年45亿kw.h的发电量计算,累计消耗原煤171万t,预计可产生经济效益:171万t×1.4kw.h/t×0.45元/(kw.h)=107.73万元。制粉单耗升高是多重因素叠加结果,需采用系统分析方法:优先控制入炉煤质(HGI、水分),重点监控风煤比、液压加载力等关键参数,建立设备状态预警机制(磨损、漏风),优化磨煤机运行方式。

[参考文献]

[1]赵凤英,任杰,李涛,等.褐煤锅炉中速磨煤机制粉系统出力的试验研究[J].内蒙古电力技术,2008(4):13—15.

[2]李志明,王文兰,车帅.中速磨煤机制粉系统运行优化试验[J].电力科学与技术学报,2016,31(3):175—181.

[3]王鑫,于泳,王宁,等.降低中速磨煤机制粉系统单耗途径分析[J].吉林电力,2009,37(6):23—24.

《机电信息》2025年第14期第13篇