超临界锅炉制粉系统优化调整试验研究
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收稿日期：2014-05-12 赵斌(1968-)，男，博士，教授。河北唐山，063009 *河北省科学技术研究与发展计划项目(11213941)
图1
磨煤机系统
2
制粉系统调整试验
34
电
站
系
统
工
程
2014 年第 30 卷
磨煤机出力、磨煤机电流、分离器转速、分离器电流、 通风量、风温、风压和磨碗差压等是磨煤机运行的重要监视 参数。衡量磨煤机运行水平的参数主要有煤粉细度、煤粉均 匀性指数和磨煤单耗等。 煤粉均匀性指数计算公式为[4]：
由表 2 分析可知，旋转分离器转速为 600 r/min 时，A、 B、 C、 D、 E、 F 制粉系统煤粉细度 R90 分别为 25.6%、 28.3%、 21.28%、27.7%、20.8%、22.0%，煤粉细度均高于设计值， 煤粉均匀性指数约在 1.1～1.3 之间变化，煤粉均匀性较好。 2.2 磨煤机特性试验 本文选取 A 磨为研究对象，将 A 磨设定为手动控制状 态，分别进行 A 磨出力、分离器转速、通风量 3 项变工况 试验。 每项试验根据数据分布情况选取了 3 组较优的运行参 数，分别研究 3 个参数对煤粉细度和磨煤单耗的影响规律。 2.2.1 分离器转速 分离器转速特性试验旨在了解磨煤机运行过程中分离 器转速变化对煤粉细度及磨煤单耗的影响， 在试验过程中保 持磨煤机出力和通风量不变。 调整磨煤机出力至 51 t/h，维持通风量在 97 t/h 左右， 分别改变分离器转速为 750 r/min、600 r/min 和 450 r/min， 试验结果见表 3。 表3 A 磨分离器转速特性试验结果
在实际运行中， 磨煤机出力的一般为额定负荷的 40%～ 80%，在本次实验中限制磨煤机出力的取值区间为 44～57 t/h，该关系曲线的解析式为： '' R90 1.077 10 2 B 2 5.831 10 1 B 27 .33 式中： R
'' 90 为仅考虑磨煤机出力变化的煤粉细度，%。
通风量是影响炉膛内部燃烧质量的重要参数， 过高和过 低的风量都会严重影响机组的安全稳定运行， 因此限制通风 量的取值区间为 91～105 t/h，该关系曲线的解析式为：
''' R90 4.547 10 2 A 2 8.208 10 2 A 393.9
(5)
(7) 为磨
式中： R
第 30 卷第 5 期 2014 年 9 月 文章编号：1005-006X(2014)05-0033-04
电 站 系 统 工 程 Power System Engineering
Vol.30 No.5 33
超临界锅炉制粉系统优化调整试验研究*
赵 斌 1,3 赵利杰 1 晁双双 1 孔垂茂 2 王顶磊 2 吕俊复 3 （1.河北联合大学，2.河北国华沧东发电有限责任公司，3.清华大学）
对Байду номын сангаас粉细度、 磨煤单耗分别与分离器转速试验数据进行 曲线拟合，见图 2、图 3。
对煤粉细度、 磨煤单耗分别与磨煤机出力试验数据进行 曲线拟合，见图 4、图 5。
第5期
赵
斌等：超临界锅炉制粉系统优化调整试验研究 曲线拟合，见图 6、图 7。
35
图4
煤粉细度随磨煤机出力变化 图6 煤粉细度随通风量变化
摘 要：制粉系统节能是燃煤锅炉机组高效运行的重要方面。为了寻求最佳的制粉系统运行方式，对某电厂 660MW 超临界锅炉机组
HP983 中速磨煤机进行了优化调整试验，在保证合理的煤粉细度基础上，研究了分离器转速、磨煤机出力、通风量对磨煤单耗的影响规 律。研究结果有助于实现制粉系统的节能调整。
关键词：超临界锅炉；中速磨；煤粉细度；煤粉均匀性；运行特性 中图分类号：TK223.24 文献标识码：A
项 目 磨煤机出力/t·h-1 磨煤机电流/A 分离器电流/A 通风量/t·h-1 入口风温/℃ 入口风压 kPa 出口温度/℃ 出口风压/kPa 磨碗差压/kPa R200/% R90/% 均匀性指数/% 磨煤单耗/kWh·t-1
(3)
式中： R 为仅考虑分离器转速变化的煤粉细度，%；R 为 分离器转速，r/min。
图3
磨煤单耗随分离器转速变化 (4)
磨煤单耗与分离器转速关系曲线的解析式为：
W1 9.333 10 6 R 2 1.493 10 2 R 3.97
式中：W1 为仅考虑分离器转速变化的磨煤单耗，kWh/t。 由图 2、 图 3 分析可知， 在磨煤机出力和通风量不变时， 随着分离器转速的不断升高，煤粉细度逐渐降低，且降低趋 势趋于平缓；磨煤单耗逐渐升高，升高趋势亦趋于平缓，在 保证合理煤粉细度的同时选择较低的分离器转速， 利于实现 磨煤机在该工况下的节能运行。 2.2.2 磨煤机出力 磨煤机出力特性试验旨在了解磨煤机运行过程中磨煤 机出力改变对煤粉细度及磨煤单耗的影响规律， 在试验过程 中保持分离器转速和通风量不变。 调整分离器转速至 600 r/min，维持通风量约 97 t/h，调 整磨煤机出力分别为 57t/h、 51t/h 和 44t/h， 试验结果见表 4。 表4
T-01 51 750 96.8 19.1 1.364 9.92 T-02 51 600 97.1 25.6 1.245 9.57 T-03 51 450 97.2 36 1.254 8.80 项 目 磨煤机出力/t·h-1 分离器转速/rpm 通风量/t·h-1 R90/% 均匀性指数 磨煤单耗/kWh·t-1
' R90 8.667 10 5 R 2 1.603 10 1 R 90.60
式中：W 为磨煤单耗，kWh/t；Nm 为磨煤机电机功率，kW； Nf 为分离器电机功率，kW；B 为磨煤机出力，t/h。 2.1 磨煤机特性摸底试验 在磨煤机优化调整试验之前，对各磨煤机在 600 r/min 转速工况下进行摸底试验，试验结果见表 2。 表2
Optimized Experimental Study of Pulverizing System for Supercritical Boiler
ZHAO Bin, ZHAO Li-jie, CHAO Shuang-shuang, et al.
Abstract：Energy saving of pulverizing system is an important part of coal-fired boiler units efficient operation. In order to seek the best operation mode of pulverizing system, optimized experiment has been conducted on the HP983 medium-speed mill of one Power Plant's 660MW super-critical boiler unit. Besides, studied the influence of rotation speed of the classifier, mill output and ventilation quantity on mill consumption based on rational pulverized coal particle size. The result has a contribution to realize the energy saving of pulverizing system. Key words: super-critical boiler；medium-speed mill；pulverized coal particle size；uniformity of pulverized coal； operating characteristics 由于近年来国内煤炭短缺， 导致各大电厂中设计煤种的 供应不足，不得不燃用其它煤种。当燃用煤种与设计煤种特 性相差较大时，引起锅炉运行特性与设计存在偏差。为了在 保证较高的锅炉燃烧效率基础上，尽量降低制粉系统能耗， 提高锅炉机组净效率，研究磨煤机的运行特性，降低磨煤单 耗，具有重要意义[1～3]。 磨煤机内部风粉流动均匀； 磨煤机配套的动态分离器应用了 空气动力学原理，优化了分离器结构，使磨煤机各个出粉口 通风量偏差不大于 5%，磨煤机出力和煤粉细度偏差不大于 5%。 煤粉细度可调范围 R90=5%~35%， 煤粉均匀性系数高于 1.2。 原煤自原煤斗经皮带秤重式给煤机落入磨煤机， 经过磨 制合格的煤粉由变频分离器吹入炉膛燃烧， 不合格煤粉返回 磨煤机继续磨制，难以磨碎的石子煤排入底部的石子煤斗； 进入磨煤机的主要风源是来自一次风机的冷一次风和经过 空气预热器后的热一次风。制粉系统有两路密封风，一路用 于密封磨煤机本体； 另一路用于密封给煤机和磨煤机出口快 关门； 消防蒸汽自底部进入磨煤机本体。 磨煤机系统见图 1。
1
1.1
研究对象
机组概况 某电厂装有 2 台 660 MW 超临界燃煤锅炉， 变压运行直
流锅炉，采用四角切圆燃烧方式、平衡通风和固态排渣。设 计煤种和校核煤种具有发热量高、灰分低的特点。实际燃用 煤种为神华混煤和石炭煤配比掺烧， 实际燃用煤种与设计和 校核煤种差别较大，煤质分析见表 1。 表1
项目 FCad/% Mad/% Aar/% Vdaf/% Qnet.ar/MJ·kg-1 45.25 8.25 7.70 38.80 23.79
''' kWh/t；A 90 为仅考虑通风量变化的煤粉细度，
煤机通风量，t/h。
图5
磨煤单耗随磨煤机出力变化 (6) 图 7 磨煤单耗随通风量变化 磨煤单耗与通风量关系曲线的解析式为：
项 目 磨煤机出力/t·h-1 分离器转速/rpm 通风量/t·h-1 R90/% 均匀性指数 磨煤单耗/kWh·t-1
A 磨出力特性试验结果
图1
磨煤机系统
2
制粉系统调整试验
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电
站
系
统
工
程
2014 年第 30 卷
磨煤机出力、磨煤机电流、分离器转速、分离器电流、 通风量、风温、风压和磨碗差压等是磨煤机运行的重要监视 参数。衡量磨煤机运行水平的参数主要有煤粉细度、煤粉均 匀性指数和磨煤单耗等。 煤粉均匀性指数计算公式为[4]：
由表 2 分析可知，旋转分离器转速为 600 r/min 时，A、 B、 C、 D、 E、 F 制粉系统煤粉细度 R90 分别为 25.6%、 28.3%、 21.28%、27.7%、20.8%、22.0%，煤粉细度均高于设计值， 煤粉均匀性指数约在 1.1～1.3 之间变化，煤粉均匀性较好。 2.2 磨煤机特性试验 本文选取 A 磨为研究对象，将 A 磨设定为手动控制状 态，分别进行 A 磨出力、分离器转速、通风量 3 项变工况 试验。 每项试验根据数据分布情况选取了 3 组较优的运行参 数，分别研究 3 个参数对煤粉细度和磨煤单耗的影响规律。 2.2.1 分离器转速 分离器转速特性试验旨在了解磨煤机运行过程中分离 器转速变化对煤粉细度及磨煤单耗的影响， 在试验过程中保 持磨煤机出力和通风量不变。 调整磨煤机出力至 51 t/h，维持通风量在 97 t/h 左右， 分别改变分离器转速为 750 r/min、600 r/min 和 450 r/min， 试验结果见表 3。 表3 A 磨分离器转速特性试验结果
在实际运行中， 磨煤机出力的一般为额定负荷的 40%～ 80%，在本次实验中限制磨煤机出力的取值区间为 44～57 t/h，该关系曲线的解析式为： '' R90 1.077 10 2 B 2 5.831 10 1 B 27 .33 式中： R
'' 90 为仅考虑磨煤机出力变化的煤粉细度，%。
通风量是影响炉膛内部燃烧质量的重要参数， 过高和过 低的风量都会严重影响机组的安全稳定运行， 因此限制通风 量的取值区间为 91～105 t/h，该关系曲线的解析式为：
''' R90 4.547 10 2 A 2 8.208 10 2 A 393.9
(5)
(7) 为磨
式中： R
第 30 卷第 5 期 2014 年 9 月 文章编号：1005-006X(2014)05-0033-04
电 站 系 统 工 程 Power System Engineering
Vol.30 No.5 33
超临界锅炉制粉系统优化调整试验研究*
赵 斌 1,3 赵利杰 1 晁双双 1 孔垂茂 2 王顶磊 2 吕俊复 3 （1.河北联合大学，2.河北国华沧东发电有限责任公司，3.清华大学）
对Байду номын сангаас粉细度、 磨煤单耗分别与分离器转速试验数据进行 曲线拟合，见图 2、图 3。
对煤粉细度、 磨煤单耗分别与磨煤机出力试验数据进行 曲线拟合，见图 4、图 5。
第5期
赵
斌等：超临界锅炉制粉系统优化调整试验研究 曲线拟合，见图 6、图 7。
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图4
煤粉细度随磨煤机出力变化 图6 煤粉细度随通风量变化
摘 要：制粉系统节能是燃煤锅炉机组高效运行的重要方面。为了寻求最佳的制粉系统运行方式，对某电厂 660MW 超临界锅炉机组
HP983 中速磨煤机进行了优化调整试验，在保证合理的煤粉细度基础上，研究了分离器转速、磨煤机出力、通风量对磨煤单耗的影响规 律。研究结果有助于实现制粉系统的节能调整。
关键词：超临界锅炉；中速磨；煤粉细度；煤粉均匀性；运行特性 中图分类号：TK223.24 文献标识码：A
项 目 磨煤机出力/t·h-1 磨煤机电流/A 分离器电流/A 通风量/t·h-1 入口风温/℃ 入口风压 kPa 出口温度/℃ 出口风压/kPa 磨碗差压/kPa R200/% R90/% 均匀性指数/% 磨煤单耗/kWh·t-1
(3)
式中： R 为仅考虑分离器转速变化的煤粉细度，%；R 为 分离器转速，r/min。
图3
磨煤单耗随分离器转速变化 (4)
磨煤单耗与分离器转速关系曲线的解析式为：
W1 9.333 10 6 R 2 1.493 10 2 R 3.97
式中：W1 为仅考虑分离器转速变化的磨煤单耗，kWh/t。 由图 2、 图 3 分析可知， 在磨煤机出力和通风量不变时， 随着分离器转速的不断升高，煤粉细度逐渐降低，且降低趋 势趋于平缓；磨煤单耗逐渐升高，升高趋势亦趋于平缓，在 保证合理煤粉细度的同时选择较低的分离器转速， 利于实现 磨煤机在该工况下的节能运行。 2.2.2 磨煤机出力 磨煤机出力特性试验旨在了解磨煤机运行过程中磨煤 机出力改变对煤粉细度及磨煤单耗的影响规律， 在试验过程 中保持分离器转速和通风量不变。 调整分离器转速至 600 r/min，维持通风量约 97 t/h，调 整磨煤机出力分别为 57t/h、 51t/h 和 44t/h， 试验结果见表 4。 表4
T-01 51 750 96.8 19.1 1.364 9.92 T-02 51 600 97.1 25.6 1.245 9.57 T-03 51 450 97.2 36 1.254 8.80 项 目 磨煤机出力/t·h-1 分离器转速/rpm 通风量/t·h-1 R90/% 均匀性指数 磨煤单耗/kWh·t-1
' R90 8.667 10 5 R 2 1.603 10 1 R 90.60
式中：W 为磨煤单耗，kWh/t；Nm 为磨煤机电机功率，kW； Nf 为分离器电机功率，kW；B 为磨煤机出力，t/h。 2.1 磨煤机特性摸底试验 在磨煤机优化调整试验之前，对各磨煤机在 600 r/min 转速工况下进行摸底试验，试验结果见表 2。 表2
Optimized Experimental Study of Pulverizing System for Supercritical Boiler
ZHAO Bin, ZHAO Li-jie, CHAO Shuang-shuang, et al.
Abstract：Energy saving of pulverizing system is an important part of coal-fired boiler units efficient operation. In order to seek the best operation mode of pulverizing system, optimized experiment has been conducted on the HP983 medium-speed mill of one Power Plant's 660MW super-critical boiler unit. Besides, studied the influence of rotation speed of the classifier, mill output and ventilation quantity on mill consumption based on rational pulverized coal particle size. The result has a contribution to realize the energy saving of pulverizing system. Key words: super-critical boiler；medium-speed mill；pulverized coal particle size；uniformity of pulverized coal； operating characteristics 由于近年来国内煤炭短缺， 导致各大电厂中设计煤种的 供应不足，不得不燃用其它煤种。当燃用煤种与设计煤种特 性相差较大时，引起锅炉运行特性与设计存在偏差。为了在 保证较高的锅炉燃烧效率基础上，尽量降低制粉系统能耗， 提高锅炉机组净效率，研究磨煤机的运行特性，降低磨煤单 耗，具有重要意义[1～3]。 磨煤机内部风粉流动均匀； 磨煤机配套的动态分离器应用了 空气动力学原理，优化了分离器结构，使磨煤机各个出粉口 通风量偏差不大于 5%，磨煤机出力和煤粉细度偏差不大于 5%。 煤粉细度可调范围 R90=5%~35%， 煤粉均匀性系数高于 1.2。 原煤自原煤斗经皮带秤重式给煤机落入磨煤机， 经过磨 制合格的煤粉由变频分离器吹入炉膛燃烧， 不合格煤粉返回 磨煤机继续磨制，难以磨碎的石子煤排入底部的石子煤斗； 进入磨煤机的主要风源是来自一次风机的冷一次风和经过 空气预热器后的热一次风。制粉系统有两路密封风，一路用 于密封磨煤机本体； 另一路用于密封给煤机和磨煤机出口快 关门； 消防蒸汽自底部进入磨煤机本体。 磨煤机系统见图 1。
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1.1
研究对象
机组概况 某电厂装有 2 台 660 MW 超临界燃煤锅炉， 变压运行直
流锅炉，采用四角切圆燃烧方式、平衡通风和固态排渣。设 计煤种和校核煤种具有发热量高、灰分低的特点。实际燃用 煤种为神华混煤和石炭煤配比掺烧， 实际燃用煤种与设计和 校核煤种差别较大，煤质分析见表 1。 表1
项目 FCad/% Mad/% Aar/% Vdaf/% Qnet.ar/MJ·kg-1 45.25 8.25 7.70 38.80 23.79
''' kWh/t；A 90 为仅考虑通风量变化的煤粉细度，
煤机通风量，t/h。
图5
磨煤单耗随磨煤机出力变化 (6) 图 7 磨煤单耗随通风量变化 磨煤单耗与通风量关系曲线的解析式为：
项 目 磨煤机出力/t·h-1 分离器转速/rpm 通风量/t·h-1 R90/% 均匀性指数 磨煤单耗/kWh·t-1
A 磨出力特性试验结果
