钢球磨煤制粉系统优化运行调整试验研究

1、Experimental Study on Control Management and Commissioning of SequencingValve for High -Voltage Steam Governing in 600MW Supercritical UnitsDONG Fei（Guohua Taicang Power-Generation Co. ，Ltd. ，Taicang 215433，China ）Abstract ：The anomalous phenomenon occurred after adopting sequencing valve steam dist

2、ribution mode instead of single valve mode in 2×600MW supercritical turbine of Guohua Taicang Power Generation Co. Ltd. is introduced. The causes are analyzed, and relevant strategy and treatment about control management of sequencing valve for high-voltage steam governing are put forward.Key w

3、ords ：600MW ；supercritical ；single valve ；sequencing valve ；vibration摆动、瓦温高问题。但是受汽流激振影响，1、2号轴承轴振稳定性有所下降，在450550MW 变负荷过程中，7号机1X 方向振动波摆峰值最大达97m ，正常振动值约83m ，其余的负荷段，振动稳定值在6575m 稳定，波摆值也较小；8号机1X 方向振动波摆峰值最大达73m ，正常振动值约60m ，其余的负荷段，振动稳定值在3040m 稳定，波摆值也较小。变负荷过程中，协调特性相对较稳定，无超压等异常现象，基本能满足机组运行要求。作者简介：董飞（1966-），男，

4、北京人，高级工程师，主要研究方向为火电厂自动化。Jiangsu Electrical Engineering2009年7月江苏电机工程第28卷第4期王宜翠，韦红旗，徐啸虎，何长征（东南大学能源与环境学院，江苏南京210096）钢球磨煤制粉系统优化运行调整试验研究摘要：根据钢球磨煤制粉系统的特点，通过制粉系统优化运行调整试验，包括给煤机出力标定、粗粉分离器性能测试、磨煤机最佳钢球装载量和最佳通风量试验，得出制粉系统优化运行参数，提出该制粉系统优化运行方案，达到了节能降耗的目的。该方法对同类型制粉系统优化运行具有一定的工程指导意义。关键词：钢球磨煤机；制粉系统；优化中图分类号：TK223.25文献

5、标志码：B文章编号：10090665（2009）04006404收稿日期：2009-02-20；收稿日期：2009-04-20制粉系统的耗电量占到发电厂厂用电量的20以上，是电厂节能改造的一个关键点。某电厂3号机组为50MW 燃煤发电机组，配备甲、乙2套中间储仓式制粉系统，制粉系统磨煤机为390/350型钢球磨煤机。机组大修后由于运行调整等原因，使制粉系统处于低效运行状态，制粉系统能耗过高。因此，根据该制粉系统的特点，采用试验方法探求制粉系统优化运行的实际操作参数就显得尤为必要。文中专门介绍了中间储仓式钢球磨煤制粉系统的优化运行调整试验方法及其效益分析。1制粉系统工作过程钢球磨煤机中间储仓式制

6、粉系统的基本工作过程是皮带输煤机将原煤送入原煤仓，原煤仓内原煤由给煤机输送，在下行干燥管与干燥用热风相遇后，一同进入球磨机。具有一定细度的煤粉由干燥剂从磨煤机内带出，经木块分离器带到粗粉分离器。在粗粉分离器中，不符合要求的煤粉颗粒在重力、惯性力以及离心力的作用下被分离出来，经回粉管送至磨煤机重新碾磨；合格的煤粉继续由干燥剂输送至细粉分离器。在细粉分离器中，约有90的煤粉被分离出来，经锁气器和筛网落到煤粉仓。煤粉仓中的煤粉根据锅炉的需要由可调节的给粉机送入一次风管，由一次风送入炉内燃烧1。2制粉系统的优化运行试验制粉系统优化的目的是在既满足锅炉负荷所需要的制粉出力，同时又保证最佳的煤粉经济细度和

7、煤粉均匀性的前提下，获得较低的制粉系统制粉单耗，从而保证机组的经济运行，提高锅炉效率，降低供电煤耗，实现全厂的低成本经营策略。制粉系统优化运行调整试验主要包括给煤机出力标定试验、粗粉分离器性能试验、最佳钢球装载量试验和最佳通、64图1制粉系统现场试验测点布置原煤仓原煤取样回粉细度粗粉分离器入口负压钢球磨 煤机细粉分离器系统通风量成粉细度排粉机入口细度再循环风热风冷风图2给煤机转速与给煤量曲线给煤机转速/（r ·min -1）给煤量/（t ·h -1）风量试验。该燃煤机组制粉系统现场试验测点布置如图1所示。通过给煤机出力标定试验对给煤机出力进行标定纠正，从而得出准确的给煤量。

8、通过粗粉分离器性能试验，得到粗粉分离器的煤粉分离效率、煤粉均匀性改善系数和循环倍率，确保粗粉分离器出口煤粉质量符合要求。在给煤量和煤粉质量符合要求的前提下，进行最佳钢球装载量试验和最佳通风量试验，得出制粉系统磨煤机出力最大、制粉单耗最低时的操作参数即为制粉系统优化运行的操作参数2。3给煤机标定试验和粗粉分离器性能试验试验机组的甲、乙2套制粉系统的给煤机均为皮带式给煤机，根据皮带式给煤机的工作原理，测出给煤机给煤量与给煤机转速之间的关系如图2所示（其中，甲、乙分别为甲制粉系统和乙制粉系统的给煤机转速与给煤量关系曲线）。由该曲线图2可知，在2套制粉系统给煤机转速相同的情况下，甲制粉系统的给煤机出力

9、大于乙制粉系统的给煤机出力，这一点运行人员应予以重视，避免误操作。根据给煤机转速与给煤量关系曲线和给煤机转速，可以得出制粉系统运行时给煤机的给煤量值，为后续试验结果的计算准确性提供了基本保证。试验中对甲、乙2套制粉系统粗粉分离器性能分别在3种不同工况下进行了测试，在每个工况下，制粉系统至少稳定运行15min ；通过等速取样装置及煤粉取样装置在木块分离器出口管、粗粉分离器回粉管和细粉分离器落粉管中取得粉样。根据给煤机出力标定的结果获得该工况下的磨煤量，进而计算出该工况的粗粉分离器分离效率、循环倍率和煤粉均匀性改善系数等性能指标。试验结果如表1所示（其中，甲1、甲2和甲3分别为甲制粉系统在3种工况

10、下测得的粗粉分离器性能试验数据；乙1、乙2和乙3分别为乙制粉系统在3种工况下测得的粗粉分离器性能试验数据。）。由表1可知：（1）甲、乙制粉系统在上述运行工况所测得的粗粉分离器的平均分离效率分别为55.01、55.95，该粗粉分离器的设计效率为保证粗粉分离器效率大于40，因此粗粉分离器分离效果较为明显；（2）甲、乙制粉系统的平均循环倍率分别为1.87、1.77，鉴于该粗粉分离器的设计循环倍率在1.41.9之间，循环倍率合理。由上述试验结果及其分析可知，该粗粉分离器能较好的满足制粉系统的运行要求。4磨煤机钢球装载量试验和最佳钢球装载量41最佳钢球装载量试验在进行磨煤机最佳钢球装载量试验之前，将原本

11、磨煤机内的钢球全部倒出筛选，进行新、旧钢球的合理配比。制粉系统加煤前，测量磨煤机不同钢球装载量（分别为0t 、5t 、10t 和15t ）时所对应的磨煤机电流，得到磨煤机钢球装载量与磨煤机电流的变化关系。根据磨煤机钢球装载量与磨煤机电流的变化关系，试验过程中每次加载钢球2.5t ，直至磨煤机电流达到35A ；然后根据试验方案，进行3种不同工况参数名称甲1甲2甲3乙1乙2乙3细粉分离器制粉样R2001.601.001.600.600.800.60R9020.8020.0018.0020.8015.6016.20粗粉分离器回粉样R20025.6022.8031.6026.8022.2022.00R

12、9068.8070.0076.6070.2067.0067.40磨煤机出口粉样R20011.4011.0013.2015.808.0010.00R9040.0042.0039.4046.8033.0037.60粗粉分离器出口粉样R2001.360.851.360.510.680.51R9017.6817.0015.3017.6813.6213.77粗粉分离器循环倍率1.781.891.652.241.581.80粗粉分离器细粉带出率77.3075.6084.8268.9481.9176.79粗粉分离器粗粉带出率24.9021.3823.5716.8325.4220.35粗粉分离器分离效率52.

13、3954.2261.2552.1156.4956.44表1制粉系统粗粉分离器性能测试试验数据王宜翠等：钢球磨煤制粉系统优化运行调整试验研究65图3甲制粉系统磨煤机钢球装载量与磨煤单耗、制粉单耗和磨煤机出力关系曲线 21.5钢球装载量/t煤耗/（k W ·h ·t -1）22.5图4乙制粉系统磨煤机钢球装载量与磨煤单耗、制粉单耗和磨煤机出力关系曲线34 20.0钢球装载量/t煤耗/（k W ·h ·t -1）21.322.3的试验。试验结果如图（3，4）所示，其中甲制粉系统在3种不同工况下的磨煤机钢球装载量分别为：21.56t 、21.91t 和22.62

14、t ；乙制粉系统在3种不同工况下的磨煤机钢球装载量分别为：20.46t 、21.13t 和22.39t 。在一定范围内，随着磨煤机钢球装载量的增加，磨煤机出力显著上升，但磨煤出力上升的速度逐渐下降，制粉系统单耗则随着磨煤机出力的增加而逐渐降低；当钢球装载量超过某一数值时，磨煤机出力增加的幅度很小甚至反而下降，而制粉系统的制粉单耗反而增加。因此，对于钢球装载量必然存在这样一点，即在该点磨煤机出力最高但制粉单耗最低，则该点所对应的钢球装载量即为磨煤机最佳钢球装载量。由图（3，4）可知，甲制粉系统磨煤机的最佳钢球装载量在21.9122.62t 之间，乙制粉系统磨煤机的最佳钢球装载量在21.1322.

15、39t 之间。42最佳钢球装载量钢球磨煤机的钢球装载量一般用钢球容积占筒体体积的百分比，即磨煤机钢球充满系数表示：=G g q ×1003（1）式中：G 为钢球装载量，t ；V 为球磨机筒体容积，m 3；为钢球的堆积密度，t/m3。由式（1）可知，G ，并有：G z j =z j（2）式中：G m a x 为最大钢球装载量，根据筒内钢球的装载面比进出口料管的下边缘低50mm 来确定的，本试验中G m a x 为26t ；为最大钢球装载系数；m a x 为最佳钢球装载量；G z j 为最佳钢球装载系数；z j 与筒体工作转速关系为z j =0.12/（n /n l j ）1.75，本试

16、验中z j 取0.188，式中n 为筒体转速。由上述关系式计算可得，理论最佳钢球装载量为21.298t 。5制粉系统通风量试验和最佳通风量51制粉系统通风量试验在最佳钢球装载量下（甲、乙制粉系统磨煤机均取22t ），磨煤机保持较大的稳定出力时，通过调节再循环风门开度及磨煤机冷风门、热风门开度，在设计通风量附近选择3种不同的工况进行试验（磨煤机设计通风量为45000m 3/h）。试验结果如图5、图6所示，其中甲制粉系统在3种不同工况下所对应的通风量分别为39467m 3/h、43824m 3/h和47724m 3/h；乙制粉系统在3种不同工况下所对应的通风量分别为39692m 3/h、42984

17、m 3/h和44415m 3/h。对于甲制粉系统，在最佳钢球装载量下，磨煤机保持较大稳定出力时，再循环门开度在3466之间，制粉单耗的大小主要取决于磨煤机通风单耗。当通风量较大时，通风单耗较大，制粉单耗偏大；通风量较小时，则反之。这主要是因为通风量增加时，制粉出力并未明显增大，导致磨煤单耗变化很小，此时制粉单耗的大小主要取决于通风单耗。对于乙制粉系统，磨煤机保持较大稳定出力时，再循环门开度在1545之间，制粉单耗的变化也是主要取决于磨煤机通风单耗的变化，通风量与制粉单耗关系与甲制粉系统相同。图6乙制粉系统磨煤机通风量和通风单耗、磨煤单耗、制粉单耗的关系曲线图5甲制粉系统磨煤机通风量和通风单耗、

18、磨煤单耗、制粉单耗的关系曲线33251713938000通风量/（m 3·h -1）煤耗/（k W ·h ·t -1）294200014.5713.7126.9125.5814.6914.46制粉单耗4400046000214000048000 39000通风量/（m 3·h -1）煤耗/（k W ·h ·t -1）410004300045000磨煤单耗江苏电机工程66王宜翠等：钢球磨煤制粉系统优化运行调整试验研究52最佳通风量磨煤机在某一筒体通风量下磨煤和通风总电耗最小时，可达到最佳通风量4，即：U z j =38V n 姨

19、5;（1000KM 3姨36R 90KM 姨）×z j 3姨（3）式中：K KM 为磨制煤的可磨性指数；R 90为细粉分离器后的煤粉细度，；D 为磨煤机筒体外径，m 。计算时取煤粉细度为17，可磨性系数为1.3，得出的最佳通风量为40051m 3/h。6试验结果与效益分析通过试验可知，该燃煤发电机组甲制粉系统磨煤机运行时的最佳钢球装载量约为22t ，对应的磨煤机的空载电流约40.5A ，最佳通风量在4000044000m 3/h之间，推荐再循环门开度在3050之间；乙制粉系统磨煤机运行时的最佳钢球装载量约为21.5t ，对应的空载电流约为39.0A ，最佳通风量在4000043000

20、m 3/h之间，推荐再循环门开度在1530之间。甲、乙2套制粉系统经过优化调整试验后，通风单耗、磨煤单耗和制粉单耗与优化调整试验前相比有较为明显的降低。优化调整试验后制粉系统平均制粉单耗约为27.06kW ·h/t，与优化前28.76kW ·h/t相比降低了1.7kW ·h/t。如果机组全年燃煤量按50万t 计算，则全年节约辅机电量85万kW ·h ，折合年节约资金17万元（电价按0.2元/（kW ·h ）计算），经济效益明显。7结束语（1）优化调整试验之前，虽然甲、乙2套制粉系统的煤粉细度符合要求，但是制粉系统电耗较高。通过优化，2套制粉系统

21、的制粉单耗均达到较好的水平，制粉系统的运行状况趋于合理，对于同类型制粉系统的优化调整具有指导意义。（2）制粉系统是发电厂节能改造的关键点，制粉系统经济运行对电厂的节能降耗具有积极的影响，可通过试验方法优化调整制粉系统的运行参数，实现机组运行的最佳经济效益。参考文献：1周名亮. 300MW 机组中储式制粉系统优化运行的试验研究J . 上海电力学院学报，2006，（3）：216220.2贾鸿祥. 制粉系统设计与运行M . 北京：水力电力出版社，1995.3徐刚. 中储式制粉系统的优化运行试验研究D . 武汉：华中科技大学，2006.4范从振. 锅炉原理M . 北京：高等教育出版社，1997.作者简

22、介：王宜翠（1983），女，江苏南京人，硕士研究生，主要从事电站轴流风机不稳定运行特性方面的研究；韦红旗（1966），男，安徽霍山人，副教授，主要从事热能动力系统与设备的性能测试、分析与优化；徐啸虎（1974），男，江苏盐城人，讲师，研究方向为大型火电机组动态特性、仿真及仿真软件；何长征（1978），男，江西省新余市人，工程师，主要从事热能动力系统与设备的性能测试、分析与优化。Research of Optimized Operating Adjustment Experiment onCoal Pulverizing System with Ball MillsWANG Yi-cui ，WE

23、I Hong-qi ，XU Xiao-hu ，HE Chang-zheng（Southeast University ，Nanjing 210096，China ）Abstract ：According to the characteristics of the coal pulverizing system with ball mills, optimized operating adjustment experiments were carried out, which contain coal feeder capacity calibration test, performance test of coarse pulverized coal separator, optimal ball charge capacity measu