1、鍋爐設備概況及存在問題
3號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產HG - 2008/18.2- HM3型煤粉爐，鍋爐為單爐膛，四角布置的擺動燃燒器，形成切向燃燒，配有8臺MPS - 255型中速磨煤機的正壓直吹制粉系統，8臺磨煤機在兩側墻布置，每臺磨配一層四角煤粉噴嘴，采用高壓頭冷一次風機使整個磨煤機系統作正壓運行。一次風機采用沈陽鼓風機廠按引進丹麥Novanco公司技術生產的動葉可調軸流式風機，風機采用液壓調節系統。
原制粉系統設計每臺磨的一次風管配四個角的燃燒器，由于鍋爐爐膛的橫斷面大，使一次風管道很長，阻力很大，每個一次風管道長度差別很大，投運后個別一次風管經常發生堵管現象。雖經電廠采用在一次風管增加短路風的方法，解決了一次風管堵管問題。但由于一次風管道很長，且增加了煤粉均分器，造成制粉系統阻力過大，加之一次風機在高壓頭下運行發生震動現象，迫使一風機降低壓頭運行，既限制了一次風流量，也限制了制粉系統出力，目前磨煤機出力僅為60 t/h左右。為了滿足鍋爐帶負荷的需要，只好多投入磨煤機運行，造成制粉電耗過高，降低機組的經濟性。
2、存在問題的原因
原制粉系統的布置方式如圖1所示，8臺磨煤機布置在鍋爐兩側，由每臺磨煤機出來的風粉混合物經4根一次風管道引至同一層四角燃燒器的燃燒。8臺磨共32根一次風管道在磨煤機上部和給煤機層之間的空間內分6層成水平走向引至爐膛四角，然后分別于爐膛四角沿垂直方向向上引至各燃燒器噴嘴。布置在鍋爐四角處的磨煤機均有l根一次風管要繞過爐膛到對角的燃燒器處，使一次風管道長約60- 70m，大大增加了制粉系統阻力，設計的制粉系統總阻力為10 kPa。此外由于煤粉管道都是水平走向，設計的煤粉細度較粗，200目篩子的通過量為67%，而設計煤粉管道的風粉混合物流速較低，在額定負荷時僅為22 m/s，由于煤粉管道的阻力較大，使磨煤機的通風量達不到設計值，煤粉管道的風粉混合物流速更低，煤粉在水平管道中經常發生沉積，煤粉沉積后制粉系統阻力更大，更加降低了制粉系統的通風量，使個別一次風管經常發生堵塞，雖然電廠采用在一次風管增加短路風的方法，基本解決了一次風管堵管的問題，但增加短路風后卻使一次風管阻力進一步增加，而且使各角的一次風量勻，破壞了爐內燃燒的空氣動力場。為避免煤粉沉積而不發生堵塞現象，需提高一次風流速，這樣將造成制粉系統阻力進一步增加；若要保證一次風的流量，必須提高一次風機風壓，而配備的2臺一次風機在高壓頭下運行時發生震動，限制了一次風壓，因而只能被迫降低制粉系統出力，靠多投運磨煤機保證鍋爐帶負荷能力。按設計投運6臺磨即可保證鍋爐最大連續負荷，而電廠實際在額定負荷下運行時即需要7臺磨，致使制粉電耗大大增加。
3、改造一次風管布置方式的設想
要提高制粉系統出力，必需提高一次風流量。針對目前存在的問題，提高一次風流量有兩種方法，一是對一次風機進行改造，提高一次風壓；另一種方法是降低制粉系統阻力，也可提高一次風流量。原設計每臺磨煤機出來的風粉混合物經4根一次風管道引至同一層四個角燃燒器的煤粉噴嘴。由于8臺磨煤機分布在鍋爐爐膛兩側，如果將每臺磨煤機出來的風粉混合物經4根一次風管道引至同一個角燃燒器的四個煤粉噴嘴可大大縮短一次風管長度。2臺相鄰的磨煤機與爐膛相鄰角的燃燒器相匹配，2臺磨的8根一次風管兩兩交錯布置和同角的8個煤粉噴嘴連接。在改造施工中，可利用原有的一次風管，將磨煤機與燃燒器重新連接。該改造方案簡單，工作量小，投資少。
4、改造的可行性
將每2臺相鄰磨煤機出來的一次風管與相鄰的、同一個角的燃燒器連接，這種布置方式常見于風扇磨制粉系統，。而在中速磨制粉系統中，目前還尚無使用。元寶山電廠的2號爐同是600 MW機組，其風扇磨制粉系統就采用這種布置方式，8臺風扇磨布置在爐膛四周，成八角切圓燃燒。將3號爐的8臺中速磨每2臺一組帶一個角的燃燒器，相當于將每四個角燃燒器為一組，兩組燃燒器重疊在一起，這種布置方式是借鑒風扇磨系統布置的一種變型布置方式，是在中速磨制粉系統中布置方式的一種大膽嘗試。由于各磨煤機的一次風管都與其相鄰的燃燒器連接，大大縮短了一次風管道，大約使管道阻力降低1kPa，大大降低了一次風阻力，使磨煤機出力可提高到設計值。同時由于各磨煤機的一次風管都與其相鄰的燃燒器噴嘴連接，取消了水平布置的一次風管道，從而消除了因煤粉沉積帶來的堵管現象。
4.1一次風管的改造實施
由于原設計3號爐的8臺磨煤機分布在鍋爐爐膛兩側，見圖1，改造后每2臺磨為一組，帶一個角的燃燒器，因此磨煤機位置不需變動，只需將一次風管走向重新設計布置，直管段利用原一次風管道，只需重新制造彎頭，改造施工簡單，改造費用低。
4.2磨煤機組合方式
在鍋爐滿負荷運行時，運行6臺磨煤機，可采用兩種組合方式：一是下層4臺磨上層2臺磨運行。下層的4臺呈切圓燃燒，由于2臺磨的8根一次風管兩兩交錯布置和同角的8個煤粉噴嘴連接，上層2臺磨煤機的一次風噴嘴呈對沖狀，有兩層煤粉噴嘴夾在下層磨煤機的四層煤粉噴嘴中間，在二次風和下層噴嘴的煤粉氣流卷席下也可形成切圓燃燒；或上層4臺磨下層2臺磨運行，只要在磨煤機檢修時安排好，不使同一層的兩相鄰角的磨煤機同時停運即可保持良好的運行工況；二是上層3臺磨運行加下層3臺磨運行，只要在磨煤機檢修時安排好，不使同一角的2臺磨煤機同時停運即可，上下兩層各3臺磨錯列運行，形成切圓燃燒，在風扇磨制粉系統的200 MW機組中，在50%負荷運行時，就采用3臺磨運行，因此這種磨煤機組合方式也是可行的，而且還可以消除爐內煙氣偏斜現象。
4.3鍋爐運行調整
由于改造設計的布置方式是每臺磨帶一個角的一次風噴口，所以各臺磨一次風管的阻力基本是一致的。在鍋爐滿負荷運行時，運行6臺磨煤機，通過運行調整可使各磨的磨煤機出力、通風量保持一致，使四焦燃燒器的風量均勻，在爐內形成良好的空氣動力場，達到良好穩定的燃燒工況。
5、經濟效益預測
一次風管改造后，一次風阻力約可降低1kPa，既降低了一次風機壓頭，也大大降低了一次風機的電耗。而且由于一次風管改造后，取消了水平管段，可避免水平管段的煤粉沉積堵管現象，在一定程度上也降低了一次風阻力。一次風阻力降低后，可使磨煤機的通風量增加，既可提高磨煤機出力，又減少了多投運1臺磨的運行電耗。如按每臺磨耗電量為700 kW-h計算，每天若帶15 h滿負荷，每天即可節省耗電量10 000 kW-h。此外由于磨煤機出力提高，鍋爐低負荷時也可少投運磨煤機，再加上一次風阻力降低后使一次風機壓頭降低，大約也可節省電耗100-200kW-h，共計每年大約可節省400-500 kW．h電，每年可為電網節省上百萬元人民幣，估計半年內即可收回投資。
6、結束語
將風扇磨制粉系統中采用的每臺風扇磨出口一次風管道與一個角的燃燒器相連接的布置方式，應用到中速磨制粉系統中，是一個非常好的制粉系統布置方式，該改造方案施工簡單，改造費用低，可為電網帶來巨大的經濟效益。
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