元寶山電廠三期工程安裝的3號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)后，由于鍋爐制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置不合理，個(gè)別一次風(fēng)管經(jīng)常出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，使制粉系統(tǒng)不能達(dá)到滿出力運(yùn)行，為滿足鍋爐帶滿負(fù)荷的要求，只好增加運(yùn)行的磨煤機(jī)臺(tái)數(shù)，增加了制粉電耗。為了提高制粉系統(tǒng)出力，降低制粉電耗，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，本文提出了對(duì)3號(hào)爐一次風(fēng)管布置方式的改造方案設(shè)想，按該方案改造后可達(dá)到降低制粉系統(tǒng)阻力，提高制粉系統(tǒng)出力，降低制粉電耗的目的，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐設(shè)備概況及存在問題
    3號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)HG - 2008/18.2- HM3型煤粉爐，鍋爐為單爐膛，四角布置的擺動(dòng)燃燒器，形成切向燃燒，配有8臺(tái)MPS - 255型中速磨煤機(jī)的正壓直吹制粉系統(tǒng)，8臺(tái)磨煤機(jī)在兩側(cè)墻布置，每臺(tái)磨配一層四角煤粉噴嘴，采用高壓頭冷一次風(fēng)機(jī)使整個(gè)磨煤機(jī)系統(tǒng)作正壓運(yùn)行。一次風(fēng)機(jī)采用沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠按引進(jìn)丹麥Novanco公司技術(shù)生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
    原制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)每臺(tái)磨的一次風(fēng)管配四個(gè)角的燃燒器，由于鍋爐爐膛的橫斷面大，使一次風(fēng)管道很長(zhǎng)，阻力很大，每個(gè)一次風(fēng)管道長(zhǎng)度差別很大，投運(yùn)后個(gè)別一次風(fēng)管經(jīng)常發(fā)生堵管現(xiàn)象。雖經(jīng)電廠采用在一次風(fēng)管增加短路風(fēng)的方法，解決了一次風(fēng)管堵管問題。但由于一次風(fēng)管道很長(zhǎng)，且增加了煤粉均分器，造成制粉系統(tǒng)阻力過大，加之一次風(fēng)機(jī)在高壓頭下運(yùn)行發(fā)生震動(dòng)現(xiàn)象，迫使一風(fēng)機(jī)降低壓頭運(yùn)行，既限制了一次風(fēng)流量，也限制了制粉系統(tǒng)出力，目前磨煤機(jī)出力僅為60 t/h左右。為了滿足鍋爐帶負(fù)荷的需要，只好多投入磨煤機(jī)運(yùn)行，造成制粉電耗過高，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。
2、存在問題的原因
    原制粉系統(tǒng)的布置方式如圖1所示，8臺(tái)磨煤機(jī)布置在鍋爐兩側(cè)，由每臺(tái)磨煤機(jī)出來的風(fēng)粉混合物經(jīng)4根一次風(fēng)管道引至同一層四角燃燒器的燃燒。8臺(tái)磨共32根一次風(fēng)管道在磨煤機(jī)上部和給煤機(jī)層之間的空間內(nèi)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(jī)均有l(wèi)根一次風(fēng)管要繞過爐膛到對(duì)角的燃燒器處，使一次風(fēng)管道長(zhǎng)約60- 70m，大大增加了制粉系統(tǒng)阻力，設(shè)計(jì)的制粉系統(tǒng)總阻力為10 kPa。此外由于煤粉管道都是水平走向，設(shè)計(jì)的煤粉細(xì)度較粗，200目篩子的通過量為67%，而設(shè)計(jì)煤粉管道的風(fēng)粉混合物流速較低，在額定負(fù)荷時(shí)僅為22 m/s，由于煤粉管道的阻力較大，使磨煤機(jī)的通風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，煤粉管道的風(fēng)粉混合物流速更低，煤粉在水平管道中經(jīng)常發(fā)生沉積，煤粉沉積后制粉系統(tǒng)阻力更大，更加降低了制粉系統(tǒng)的通風(fēng)量，使個(gè)別一次風(fēng)管經(jīng)常發(fā)生堵塞，雖然電廠采用在一次風(fēng)管增加短路風(fēng)的方法，基本解決了一次風(fēng)管堵管的問題，但增加短路風(fēng)后卻使一次風(fēng)管阻力進(jìn)一步增加，而且使各角的一次風(fēng)量勻，破壞了爐內(nèi)燃燒的空氣動(dòng)力場(chǎng)。為避免煤粉沉積而不發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需提高一次風(fēng)流速，這樣將造成制粉系統(tǒng)阻力進(jìn)一步增加；若要保證一次風(fēng)的流量，必須提高一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，而配備的2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)在高壓頭下運(yùn)行時(shí)發(fā)生震動(dòng)，限制了一次風(fēng)壓，因而只能被迫降低制粉系統(tǒng)出力，靠多投運(yùn)磨煤機(jī)保證鍋爐帶負(fù)荷能力。按設(shè)計(jì)投運(yùn)6臺(tái)磨即可保證鍋爐最大連續(xù)負(fù)荷，而電廠實(shí)際在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)即需要7臺(tái)磨，致使制粉電耗大大增加。
3、改造一次風(fēng)管布置方式的設(shè)想
    要提高制粉系統(tǒng)出力，必需提高一次風(fēng)流量。針對(duì)目前存在的問題，提高一次風(fēng)流量有兩種方法，一是對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，提高一次風(fēng)壓；另一種方法是降低制粉系統(tǒng)阻力，也可提高一次風(fēng)流量。原設(shè)計(jì)每臺(tái)磨煤機(jī)出來的風(fēng)粉混合物經(jīng)4根一次風(fēng)管道引至同一層四個(gè)角燃燒器的煤粉噴嘴。由于8臺(tái)磨煤機(jī)分布在鍋爐爐膛兩側(cè)，如果將每臺(tái)磨煤機(jī)出來的風(fēng)粉混合物經(jīng)4根一次風(fēng)管道引至同一個(gè)角燃燒器的四個(gè)煤粉噴嘴可大大縮短一次風(fēng)管長(zhǎng)度。2臺(tái)相鄰的磨煤機(jī)與爐膛相鄰角的燃燒器相匹配，2臺(tái)磨的8根一次風(fēng)管兩兩交錯(cuò)布置和同角的8個(gè)煤粉噴嘴連接。在改造施工中，可利用原有的一次風(fēng)管，將磨煤機(jī)與燃燒器重新連接。該改造方案簡(jiǎn)單，工作量小，投資少。
4、改造的可行性
    將每2臺(tái)相鄰磨煤機(jī)出來的一次風(fēng)管與相鄰的、同一個(gè)角的燃燒器連接，這種布置方式常見于風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)，。而在中速磨制粉系統(tǒng)中，目前還尚無使用。元寶山電廠的2號(hào)爐同是600 MW機(jī)組，其風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)就采用這種布置方式，8臺(tái)風(fēng)扇磨布置在爐膛四周，成八角切圓燃燒。將3號(hào)爐的8臺(tái)中速磨每2臺(tái)一組帶一個(gè)角的燃燒器，相當(dāng)于將每四個(gè)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(fēng)扇磨系統(tǒng)布置的一種變型布置方式，是在中速磨制粉系統(tǒng)中布置方式的一種大膽嘗試。由于各磨煤機(jī)的一次風(fēng)管都與其相鄰的燃燒器連接，大大縮短了一次風(fēng)管道，大約使管道阻力降低1kPa，大大降低了一次風(fēng)阻力，使磨煤機(jī)出力可提高到設(shè)計(jì)值。同時(shí)由于各磨煤機(jī)的一次風(fēng)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(fēng)管道，從而消除了因煤粉沉積帶來的堵管現(xiàn)象。
4.1一次風(fēng)管的改造實(shí)施
    由于原設(shè)計(jì)3號(hào)爐的8臺(tái)磨煤機(jī)分布在鍋爐爐膛兩側(cè)，見圖1，改造后每2臺(tái)磨為一組，帶一個(gè)角的燃燒器，因此磨煤機(jī)位置不需變動(dòng)，只需將一次風(fēng)管走向重新設(shè)計(jì)布置，直管段利用原一次風(fēng)管道，只需重新制造彎頭，改造施工簡(jiǎn)單，改造費(fèi)用低。
4.2磨煤機(jī)組合方式
    在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行6臺(tái)磨煤機(jī)，可采用兩種組合方式：一是下層4臺(tái)磨上層2臺(tái)磨運(yùn)行。下層的4臺(tái)呈切圓燃燒，由于2臺(tái)磨的8根一次風(fēng)管兩兩交錯(cuò)布置和同角的8個(gè)煤粉噴嘴連接，上層2臺(tái)磨煤機(jī)的一次風(fēng)噴嘴呈對(duì)沖狀，有兩層煤粉噴嘴夾在下層磨煤機(jī)的四層煤粉噴嘴中間，在二次風(fēng)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(tái)磨下層2臺(tái)磨運(yùn)行，只要在磨煤機(jī)檢修時(shí)安排好，不使同一層的兩相鄰角的磨煤機(jī)同時(shí)停運(yùn)即可保持良好的運(yùn)行工況；二是上層3臺(tái)磨運(yùn)行加下層3臺(tái)磨運(yùn)行，只要在磨煤機(jī)檢修時(shí)安排好，不使同一角的2臺(tái)磨煤機(jī)同時(shí)停運(yùn)即可，上下兩層各3臺(tái)磨錯(cuò)列運(yùn)行，形成切圓燃燒，在風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)的200 MW機(jī)組中，在50%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，就采用3臺(tái)磨運(yùn)行，因此這種磨煤機(jī)組合方式也是可行的，而且還可以消除爐內(nèi)煙氣偏斜現(xiàn)象。
4.3鍋爐運(yùn)行調(diào)整
    由于改造設(shè)計(jì)的布置方式是每臺(tái)磨帶一個(gè)角的一次風(fēng)噴口，所以各臺(tái)磨一次風(fēng)管的阻力基本是一致的。在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行6臺(tái)磨煤機(jī)，通過運(yùn)行調(diào)整可使各磨的磨煤機(jī)出力、通風(fēng)量保持一致，使四焦燃燒器的風(fēng)量均勻，在爐內(nèi)形成良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，達(dá)到良好穩(wěn)定的燃燒工況。
5、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
    一次風(fēng)管改造后，一次風(fēng)阻力約可降低1kPa，既降低了一次風(fēng)機(jī)壓頭，也大大降低了一次風(fēng)機(jī)的電耗。而且由于一次風(fēng)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(xiàn)象，在一定程度上也降低了一次風(fēng)阻力。一次風(fēng)阻力降低后，可使磨煤機(jī)的通風(fēng)量增加，既可提高磨煤機(jī)出力，又減少了多投運(yùn)1臺(tái)磨的運(yùn)行電耗。如按每臺(tái)磨耗電量為700 kW-h計(jì)算，每天若帶15 h滿負(fù)荷，每天即可節(jié)省耗電量10 000 kW-h。此外由于磨煤機(jī)出力提高，鍋爐低負(fù)荷時(shí)也可少投運(yùn)磨煤機(jī)，再加上一次風(fēng)阻力降低后使一次風(fēng)機(jī)壓頭降低，大約也可節(jié)省電耗100-200kW-h，共計(jì)每年大約可節(jié)省400-500 kW．h電，每年可為電網(wǎng)節(jié)省上百萬元人民幣，估計(jì)半年內(nèi)即可收回投資。
6、結(jié)束語
    將風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)中采用的每臺(tái)風(fēng)扇磨出口一次風(fēng)管道與一個(gè)角的燃燒器相連接的布置方式，應(yīng)用到中速磨制粉系統(tǒng)中，是一個(gè)非常好的制粉系統(tǒng)布置方式，該改造方案施工簡(jiǎn)單，改造費(fèi)用低，可為電網(wǎng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。


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