国电太一13、14号锅炉制粉系统电耗情况分析及对策

1、1国电太一 13、14 号锅炉制粉系统出力、电耗情况分析及优化运行对策 摘要：随着外部市场的变化，近年来发电用煤煤质呈下滑趋势，对制粉系统出力进行研究和潜力挖掘、对制粉系统运行进行调整和优化，以适应机组负荷的需要，是火电企业当前的重要工作之一。钢球磨煤机具有维修简单，煤种适应性广，运行安全可靠等优点，是火电厂主要制粉设备，同时，钢球磨煤机因设备本身体积大，质量大，其运行耗电量大，是火电厂能耗大户之一，因此，降低制粉电耗和金属消耗，充分利用钢球磨煤机的优点，是节能工作的一大课题。也是我们搞好对标管理、创建星级企业的努力方向。关键词： 制粉系统；钢球磨煤机；出力；电耗设备概况：1太一六期 13、1

2、4#锅炉是东方锅炉厂制造的 DG1025/18.2-4 型锅炉，是亚临界一次中间再热燃煤汽包炉，每台锅炉配有 4 套中间储仓式制粉系统，热风送粉。制粉系统包括原煤斗、M5-29-11No20.5D 型离心式排粉风机、MG350/600型低速筒式钢球磨煤机、JGC-30 型全封闭胶带式给煤机、HW-4700-1 轴向型粗粉分离器、HW-XB-1（Z）Y3250 型细粉分离器、锁气器及其他附属设备。2制粉系统主要设备规范：1磨煤机：型式：低速钢球磨型号：MG350/600筒体容积：57.53m3筒体转速：17.57 转/分最大装球量：64 吨铭牌出力：30 吨 *煤粉细度：R90=12%电机型号：

3、YTM630-6电机功率：1000kw工作电压：6000v *注：铭牌出力是指 BT 可磨性系数 KVT1=1.0、原煤全水分 Mt =7%、给煤粒度为 0-25mm、煤粉细度 R90=8%、在最大装球量及碾磨件为全新状态的基本出力。2排粉机：型式：离心式型号：M5-29-11No20.5D2流量：6.47-8.32104 m3/h全压：14.9-14.2 KPa电机型号：YTM630-6电机功率：1000kw工作电压：6000v制造厂家：成都电力机械厂3煤质特性：六期锅炉设计煤种为西山贫煤+洗中煤的混煤，设计低位发热量 21.44MJ/Kg（合5120kcal/kg），校核煤种发热量 19.

4、64MJ/Kg（合 4690kcal/kg）。但实际入炉煤种除火车煤（即混煤）以外，还有占总量约 30-40%的小窑煤。小窑煤含硫分较高，热值不稳定。掺杂大量矸石，发热量在 14-19 MJ/Kg 之间（合 3300-4600kcal/kg）。煤质指标见表。 六期煤质指标 （表 1）指标单位设计煤种校核煤种校核煤种实际煤种低位发热量 QMJ/Kg21.4419.6416.815-18全水分 Mar%7.738.9911.06.0-6.6干燥基水分 Mad%0.770.881.06-挥发份 V%172225.711-16灰份 A%27.2832.1739.8435-45可磨系数 K-1.421.

5、421.34-4为保证磨煤机正常运行，每台磨煤机配有高低压润滑油系统（顶轴和轴承润滑）、电机轴承润滑油系统、减速箱润滑冷却油系统、雾化喷油系统（牙轮润滑）等辅助油站。5在进行分析和调整前，13、14#锅炉的钢球磨煤机制粉电耗在 33-35kwh/t 左右，且制粉平均出力小于 38 吨/h。对影响制粉系统安全经济运行的因素进行全面分析，在目前现有条件下，着重从设备本身、日常维护、运行调整入手，寻求增加制粉出力和降低制粉电耗的途径。根据燃烧制粉系统计算说明书，在设计煤种时，磨煤机出力储备系数为 1.20，磨煤机最大出力 41.76 吨，在校核煤种（16.8 MJ/Kg）时，磨煤机出力储备系数为 0

6、.91，磨煤机最大出力 40.57 吨。我们的目标是使磨煤机出力达到或大于 42 吨，电耗降至 30 kwh/t以下。制粉系统出力偏低、电耗偏高的因素分析：1、钢球装载量。13、14#锅炉的磨煤机型号为 MG350/600。说明书中提供的最大钢球装载量是 59 吨。我厂以前对磨煤机内钢球装载量都是按照 55 吨进行控制。根据经验公式计算最佳钢球装载量：3 zj=12/（n/nzj）1.75=0.1866 （公式 1）式中 zj最佳钢球充满系数；n磨煤机工作转速，17.57r/min；nlj磨煤机临界转速，nlj=42.3/D=22.6 r/min； Mzj=zjzjVt （公式 2）式中 Mz

7、j最佳钢球装载量，t；gq钢球的堆积密度，一般取 gq= 4.9 t/m3，但我厂填装钢球以 60 为主，取gq= 4.7 t/m3; Vt筒体体积，57.73 m3；经计算得知，该磨煤机最佳钢球装载量大约为 50.6 吨，实际装球 55 吨左右。实际钢球充满系数按照上述公式计算，为 =0.2027。钢球充满系数直接影响磨煤出力和电能消耗。在一定范围内，随着筒体内钢球装载量q增多，钢球充满系数 增大，磨煤出力 Bm增加，制粉单位电耗 E（磨煤电耗 Em与通风电耗 Etf之和）是有所下降的。但当钢球装载量增加，超过最佳钢球装载量时，筒体内钢球落下的有效高度减小，制粉出力增加程度减缓甚至下降，这时

8、制粉电耗 E 将明显增加。图 1 最佳钢球装载量的确定另外，从运行参数方面分析，在给煤量增加时（大于 40 吨），磨煤机入口负压明显减小，出入口压差升高很快。说明筒体内钢球量偏多，通流能力下降，再增加煤量，钢球运动高度降低，出力下降，堵磨的可能性增加。因此，我厂磨煤机目前钢球装载量偏大是影响制粉电耗的因素之一。根据目前其他电厂制粉系统优化运行经验来看，都将钢球实际装载量调低。我厂在14#锅炉大修时，对 B、C 磨煤机加装料位自动控制系统后，将装载量控制在 45 吨。以 14#炉 B#制粉系统为例，我们进行钢球装载量前后磨煤机出力和电耗对比，见表2。4钢球装载量变化前后对磨煤机出力和电耗的影响（

9、表 2）钢球装载量 t55 吨45 吨电流 A85-8875-78磨煤机出力 t/h35-3845-48制粉电耗 kwh/t33-3526-282、钢球直径大小与配比我厂的磨煤机筒体内加装 40 和 60 两种钢球，材质为高铬钢或低铬钢，加装比例一般是 40:60=1:2，这一比例不尽合理。磨煤机所装钢球的规格以及不同规格钢球的搭配比例，对磨煤机出力、电耗和钢球磨损都有一定影响。对于同一台磨煤机，当只有钢球直径变化时，磨煤机出力与钢球直径的平方根成反比，见公式 3。 （公式 3）式中 Bm1、Bm2分别为钢球直径为 d1、d2时的磨煤机出力，t/h。在同样的钢球装载量下，钢球直径越小，碾磨表面

10、积越大，碾磨效果越好。特别是大型球磨机筒体直径加大，钢球下落高度得到保证，再选用尺寸较小的钢球、撞击次数增加，这样既可以提高磨煤出力，又可以减缓金属衬板磨损。由于煤粉颗粒均匀性较差，如多采用小球，增加磨煤机在磨制过程中对煤的撞击点次和碾磨表面，这有利于对原煤进程深度研磨。这个作用虽然不能定量计算，但可定性分析：如果筒体内不同规格钢球合理搭配，钢球充满程度改善，煤被更均匀地分布在钢球间，煤粒受到钢球挤压并使摩擦作用加强，因而被磨得更细，煤粉颗粒更均匀。当然，并非小球越多越好、越小越好，小球的采用也有限度，应保证有一定的空隙容纳适量的煤，以保证磨煤机一定的出力。因此，合理多用小球，可增大钢球磨煤机

11、出力。换句话说，在一定的磨煤机出力下，合理多用小球，磨制成为合格煤粉的时间缩短，可降低磨煤机电耗。我们根据上述理论，以 14#炉 A#制粉系统为例，将筒体内钢球的配比进行了一系列调整，装载量保持 55 吨，对相关数据进行了测试，见表 3。两种规格钢球配置比例的变化对制粉出力、电耗的影响（表 3）钢球比例40:60磨煤机平均出力t/h *制粉电耗kwh/t51：236.4532.593：537.4231.761：138.9031.143：240.0430.25*注：磨煤机平均出力为 CRT 显示器给煤机的平均值。从表 3 中看出，对大小钢球比例进行调整后，制粉出力和电耗有明显变化。目前，国内电厂

12、钢球磨煤机筒体内钢球综合尺寸趋向小型化。一般加入 3 种不同规格的钢球，且大直径钢球的比例减少。湖南湘潭电厂对其型号为 DTM350/700 的钢球磨煤机进行了钢球大小及对制粉系统影响的试验。筒体内新装三种钢球 40:50:60（质量比）=3:4:3，60mm 钢球占 30%，制粉出力在 60t/h 左右。开始补球时加入的全是 60mm 钢球，这样时间一长，球径配比变为 2:2.75:3.25，60mm 钢球占 40%以上，制粉出力大幅下降。问题发生后，补充钢球时先补入 40mm 钢球，适当加入 50mm 钢球，经过一段时间调整后，配比接近 3:4:3，制粉系统出力恢复到原来水平。后来在另一台

13、磨煤机上试验40:50:60（质量比）=1:3:1，60mm 钢球占 20%，制粉出力提高至 70 吨/h 以上。参考文献（1）介绍了对不同直径的钢球配比在 2 台 350/600 钢球磨煤机上进行的对比试验。其中 A 号磨煤机 60:70（质量比）=1:9，B 号磨煤机 60:70（质量比）=1:1。均按最佳装球量加装钢球，运行时控制电流相同，试验结果表明 B 号比 A 号出力多 5 吨以上。这是大直径钢球的比例调整试验，若加入小直径钢球，效果更加明显。目前，我厂球磨机钢球直径和配比还不太合理，应对现有 2 种规格钢球的配比进行调整，如果有条件时，可增加 50mm 钢球或 30mm 钢球，目

14、的就是增加小球比例。3、钢球补充方式。我厂对 13、14#锅炉钢球磨煤机补加钢球一般是每月一次。在两次补加钢球之间的运行周期内，在开始由于一次加注大量钢球，虽然制粉出力有所增加，但磨煤机电流增加更多，磨煤机电耗大幅度增加。运行一段时间后，筒体内钢球量和出力匹配，磨煤机电耗下降至合理范围。随着运行时间延长，到末尾时段，因钢球量减小，出力下降，磨煤机电耗又增加。很多电厂在补加钢球工作上有较成熟的经验和制度。天天补加且每次定量。根据钢球磨损公式： Y=990.7e-0.038X（普通中铬钢球） （公式 4）式中 X钢球直径，mm；6Y钢球磨损量，g/t；得出，当 X=40mm 时，Y1=216.7

15、g/t；当 X=60mm 时，Y1=101.3 g/t。由以上可以看出，球径较大时，钢球消耗量较小。如果，我厂以后在钢球配比时趋向于小球时，如 40:60（质量比）=3:1 或 4:1，那么理论钢球消耗量控制在 150 g/t 以内不是大问题。目前，我们加注钢球的周期和补充量也不合理。不管磨煤机电流在什么范围，只要下降幅度大于 5A 或 7A（或电流低于某一数值），就一次补加大约 5 吨钢球。其实，很多情况下，钢球量和出力正好匹配，但仍然补充钢球，造成磨煤机电耗增加。通过对磨煤机补充钢球记录及磨煤机电流变化情况来看，如果缩短补充钢球周期，或者实现天天补充钢球，那么，磨煤机电流将在我们认为合理的

16、范围内做微小波动，制粉电耗能得到有效控制。另外，钢球实际补充量也减小。 （补加周期太长，筒体内积存大量小径钢球，这些小径钢球磨损量更大）根据其他电厂钢球消耗量试验经验值上限 120g/t 测算，如果天天补充钢球，我厂每台磨煤机每月平均制煤量大约 25000-27000 吨，每月钢球消耗量大约 3 吨，会比以前下降 30%以上。另外，根据资料显示，经过一段时间运行（一般为 3000 工作小时，约合 5 个月），应对筒内钢球进行筛分，把直径小于 15mm 的钢球取出，计算小球所占总数的质量百分数，并加入新球。但在实际运行中，不仅无法实现每天补充钢球以达到尽量维持磨煤出力恒定的要求，而且也无法及时对

17、小直径钢球进行筛分（磨煤机没有专门筛分装置），一般只有在锅炉大修中实现。有电厂在大修时，专门选择一台磨煤机，对其内部钢球（40、50、60）进行全部测量，得出直径分别大于 30、40、50 和小于 30 钢球所占比例，这样结合上次大修加装新球后的 3 种钢球总补充量，可了解各种规格钢球消耗量规律，以便在以后补充钢球时，进行比例调整。还可以分析现用钢球材质对煤种、设备的适应性。4、制粉系统通风量。为了从磨煤机内把制成的煤粉带走，必须保证足够的通风量 Vtf 。通风量过小，一方面使燃料大部分集中在筒体进口端，而钢球沿筒体长度分布基本上是均匀的，这样在筒体出口端，由于燃料少，钢球的能量没有被充分利用

18、；另一方面只能带走细粉，有些合格的煤粉仍留在筒内，被磨成更细的煤粉，上述两种情况都将使磨煤出力降低，磨煤单位电耗 Em增加。通风量过大时，会把不合格的煤粉带走，经分离器分离后，又返回磨煤机内重新磨制，7造成无益的循环，以致增加通风单位电耗。由此可知，随着通风量 Vtf的增加，制粉单位电耗E 初始是下降的然后又上升。图 2 给出了 Vtf与 Em、Etf及E 的关系。由图可知，在一定的通风量下可达到制粉单位电耗E=Em+Etf为最小，这个风量称为最佳通风量，用符号 Vtfzj表示，单位为 m3/h。图 2 通风量与单位电耗及磨煤出力的关系最佳通风量 Vtf的大小与煤的可磨性系数、分离器后的煤粉细

19、度、筒体体积、钢球充满系数以及筒体转速等因素有关。最佳通风量可通过制粉系统试验得到。我厂钢球磨实际需要的最佳通风量，可按如下经验公式计算： Vtf= (1000 +36R90 ) m3/h （公式 5）DnVt383kmKkmK3其中： 筒体容积 Vt=(D/2)2L=3.14(3.5/2)26=57.70m3； 筒体转速 n=17.57rpm； 筒体内壁直径 D=3.5m； 可磨性系数 Kkm=1.42，但现在煤质已偏离设计值，矸石及杂质较多，Kkm取 1.3； 粗粉分离器后煤粉细度 R90=12%； 钢球充满系数 =0.2027，按装载量 55 吨计算； 则 磨煤机实际最佳通风量为 Vtf

20、=72995 M3/h。制粉系统设计最大通风量为 64700-83200 M3/h，由于炉膛燃烧和制粉系统调整需要、参数限制等因素，排粉机出口不可能全开（2 个三次风门+1 个再循环门），根据风门实际最大开度简单测算，也只能达到设计值的 80%，即 55000-70700 M3/h。这样，磨煤机实际通风量小于实际最佳通风量，当锅炉带大负荷、空预器有堵灰现象等情况时，磨煤机实际通风量将更小。这也是磨煤机出力下降、电耗增加的原因之一。上述判断基于理论分析，还有待于在试验测试中进行验证。85、磨煤机的改造。我厂 13、14#锅炉钢球磨煤机筒体内原来都是带螺栓的钢瓦，由于螺栓故障较多，在投产以后的时间

21、里，逐步改造为无螺栓钢瓦，检修维护工作量减低。但是在钢瓦改造时，将筒壁起隔热作用的石棉层也取掉，这样就加大了磨煤机在制粉过程中的散热量。在相同给煤量和通风量下，磨煤机出口温度比改造前降低 10-15 度。这样，制粉系统干燥出力下降，磨煤机出力也受到制约。根据资料，储仓式制粉系统磨制贫煤时，磨煤机出口温度应控制在 130 度以内。在系统实际运行中，结合磨煤机散热情况和现用煤质性质，我们将磨煤机出口温度控制在 100 度以上即可。6、制粉系统运行方式。1参数控制在平时制粉系统运行中，磨煤机出入口压差基本控制在 1.0-1.5kpa 之间。而该型号磨煤机出入口压差正常应在 2.0-2.5 kpa 之

22、间，这样大大制约了给煤量的增加。这与制粉系统通风量不充裕、压差表计不准确灵敏、曾经发生堵罐带来的心理作用有一定关系。另外，在磨煤机出口温度、入口负压允许的情况下，没有及时将再循环风门开度、入口热风门、入口负压结合起来进行实时调节，也使磨煤机在很多运行时段没有发挥出最大出力。2系统启动停止次数一套制粉系统从备用状态到正常给煤状态，大约需要 10-15 分钟。从运行状态到停止，也需要上述时间。如果一台磨煤机每月启停 10 次，则大约有 200-300 分钟时间是空转状态，空转时间越长，制粉电耗越高，调节粉仓粉位与制粉系统启动次数的关系、制粉系统检修消缺与启动次数的关系、制粉系统正常启停与检修消缺的

23、科学结合，都可能使磨煤机启停次数下降。另外，调配好每台炉 4 台磨煤机启停次数，使得 4 台磨煤机综合制粉能力和设备状况相接近，也是确保锅炉燃烧所需煤粉、稳定制粉电耗很重要的环节。3低出力状态运行当粉仓粉位接近高限时，运行人员可能会为了减少操作量，将运行磨煤机的给煤量减小，使制粉系统长时间在低出力状态运行。另外，原煤斗下煤不正常、蓬煤，由于异常情况造成煤中水分过大，磨煤机或排粉机运9行异常，被迫导致制粉系统在低出力状态下运行。提高制粉系统出力、控制电耗增大的对策：面对诸多不利因素，我们主要是以磨煤机为突破口，在运行管理、操作质量、检修维护、数据统计、跟踪分析等环节发挥作用，来提高制粉出力、控制

24、和降低制粉电耗指标。1对磨煤机钢球装载量以及不同球径的配比进行比较细致的试验，以获得更加准确详细的各种关系曲线，即在一定通风量和煤粉细度下，制粉系统电耗、磨煤机出力与钢球装载量的关系；改变通风量时，制粉系统电耗、磨煤机出力与钢球装载量的关系；在一定通风量下改变煤粉细度，制粉系统电耗、磨煤机出力与钢球装载量的关系。如果条件具备，最好安排在所有制粉系统上做以下试验：粗粉分离器分离特性和阻力特性试验、细粉分离器效率试验、磨煤机通风量试验、磨煤机存煤量试验。2重新调整磨煤机钢球装载量，根据 14#锅炉 B、C 磨煤机加装 45 吨钢球后的运行经验，在适当的时候，对其他磨煤机钢球装载量进行调整。3加强制

25、粉系统运行方式管理，创造条件维持给煤机最大给煤量。 原来在这方面重视不够，机组高峰负荷过后，运行班组为减少操作量，在粉仓粉位正常的情况下长时间维持低负荷 4 套制粉系统运行的状态，磨煤机制粉出力在 35 吨/时甚至更低。粉位达到规定后，应及时停止某台磨煤机运行，不要给小给煤量继续制粉。合理调配 4台磨煤机启停次数。在充分考虑粉仓蓄粉能力和锅炉单位小时耗煤量的前提下，应放宽粉仓粉位正常波动范围，由 2.5-4.0M 改为 2.0-5.0M，从而延长了 2 套或 3 套制粉系统运行时间，对运行班组强调在机组高峰负荷过后且粉仓粉位正常时，应及时由 4 套变为 3 套或 3套变为 2 套运行。 以前对

26、磨煤机出力的调整较为保守，一直沿用 30 吨/时的铭牌出力进行调整，再加上曾经发生磨煤机堵罐事件，使操作人员一直将磨煤机出力维持在 35-38 吨/时左右。经过多次操作调整以及调整钢球量和配比试验，确认制粉系统的最大（经济）出力在 40-45 吨/时左右。4加强制粉系统参数的分析和调整。磨煤机入口负压控制在-200Pa 左右；磨煤机出口温度控制在 100-110 度之间，如果出口温度大于 110 度，即可视为磨煤机干燥出力充裕，可增加给煤量或开大再循环风门；磨煤机出入口压差控制在 1.5-2.0KPa，粗粉分离器入口压力控制在 2.5-3.0 KPa。上述参数的控制是相互结合、相互制约的，不能

27、“单打一”。10在日常调整中，要逐步重视三次风门的调整。三次风门的调整是和再循环风门相结合的。当磨煤机入口负压和出口温度有调整余量时，特别是在磨煤机大出力运行时，尽可能开大再循环风门，以增加磨煤机通风能力。如果系统允许再循环风门长期在 50%以上开度运行，在不影响这个系统通风量的情况下，适当关小三次风门开度，减少三次风量对炉膛燃烧的影响。参数的调整质量与热工数据测点的准确性、灵敏度有很大关系。13、14#锅炉每套制粉系统有 13 个参数测点，加强维护、提高数据显示的可靠性非常重要。5减少制粉系统启停次数，加强设备缺陷管理。 在日常操作中，根据粉仓粉位情况尽可能减少制粉系统启动次数。因为制粉系统

28、启动需要较长时间暖机过程，设备空载时间延长。合理另外加强设备停机消缺管理，先安排停运设备检修或消缺，在机组高峰到来时可启动检修好的磨煤机，在机组高峰过后停有缺陷的磨煤机，检修车间应合理安排停运制粉系统的检修工作，高度重视日常检查和维护工作，减少临时启停制粉系统的次数。6加注钢球量注意合理控制，维持磨煤机电流在 75-80A 之间。对磨煤机加注钢球工作进行规范管理。改变过去想什么时候加就什么时候加、想加多少就加多少的混乱局面，建立日常加注钢球制度，设置记录台帐。规定在给煤量在 40 吨/小时、磨煤机电流小于 75A 时加注；磨煤机电流升至 80-85A 为好。每次加注钢球后，将钢球加注量和电流变

29、化量进行记录，作为下次加注钢球时的参考。14#炉磨煤机指标变化情况见表 4。 14#炉磨煤机调整前后指标变化对照表 （表 4）参数AB*C*D电流 A88.888.388.589.3出力 t/h38.438.138.032.6调整前电耗 kwh/t33.333.032.835.1电流 A86.677.481.183.8出力 t/h40.043.142.037.4调整后电耗 kwh/t30.025.5626.0430.25 *注：调整前，钢球装载量均为 55 吨；调整后，B、C 磨煤机装载量为 45 吨。7加强对磨煤机油站的运行管理。磨煤机附属油站较多，车间要求在磨煤机停运 30 分钟后停运各附

30、属油站；在启动制粉11系统时，提前 10 分钟启动油站即可，因为在排粉机启动后还有一段暖磨时间，完全可以满足磨煤机启动时的需要，可大大减少 380V 设备耗电量。8由于煤质变化频繁，不主张对粗粉分离器挡板角度进行频繁调整。9做好整个制粉系统查堵消除漏风工作，减少系统热量损失和排粉机出力损失。1014#锅炉大修时，在 B、C#磨煤机上安装料位自动控制装置。有条件时，在其他磨煤机上加装料位控制系统。11组织开展制粉系统降耗竞赛。四、制粉系统运行方式与锅炉燃烧状况的优化调整。 y4 y3 x4 x3 x1 x2 y1 y2 X4 X2 Y4 Y2 Y1 Y3 X1 X3 图 3 每台锅炉排粉机出口三次风管与炉膛的对应关系示意图。1当锅炉负荷允许两台制粉系统运行时，按照同层全角运行稳定温差最小原则，选取A、D 组合或 B、C 组合为最佳方式，其次因设备缺陷原因无法实现最佳组合时，可选取 A、C