黃 靜, 江 波, 史萌萌, 熊 鐘

(1. 國家電投集團(tuán)江西電力有限公司 景德鎮(zhèn)發(fā)電廠， 江西景德鎮(zhèn) 333000;2. 江西景德鎮(zhèn)供電公司， 江西景德鎮(zhèn) 333000)

隨著國家經(jīng)濟(jì)深入發(fā)展，電力消費(fèi)呈現(xiàn)新常態(tài)特征[1]。電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，電力消費(fèi)增長減速換擋、結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，電力消費(fèi)增長主要?jiǎng)恿Τ尸F(xiàn)由高耗能向新興產(chǎn)業(yè)、服務(wù)業(yè)和居民生活用電轉(zhuǎn)換，電力供需形勢由偏緊轉(zhuǎn)為寬松[2-3]。

2015年火電發(fā)電量負(fù)增長、利用小時(shí)降至4 329 h，和設(shè)計(jì)的5 500 h差了30%以上[4]?；痣姍C(jī)組利用小時(shí)數(shù)呈持續(xù)下降趨勢，節(jié)能降耗成為了新形勢下火電廠賴以生存的法寶[5]。制粉系統(tǒng)是電廠廠用電重要組成部分，對其進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化有利于降低廠用電[6-7]。

1 機(jī)組概況

某電廠2臺(tái)660 MW機(jī)組汽輪機(jī)為N660-25/600/600型(高中壓合缸)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓凝汽式汽輪機(jī)；發(fā)電機(jī)為QFSN-660-2-22型水氫氫發(fā)電機(jī)；鍋爐為HG-2035/26.15-YM3型的超超臨界直流鍋爐。該機(jī)組于2011年5月18日通過滿負(fù)荷168 h試運(yùn)行。

鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每臺(tái)鍋爐配置6座鋼制原煤斗及6臺(tái)HD-BSC26型電子稱重式給煤機(jī)，布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層(15 m)平臺(tái)。磨煤機(jī)采用ZGM113G-I型中速磨煤機(jī)，每臺(tái)出力最大77.24 t/h,最小19.3 t/h，保證67.97 t/h(設(shè)計(jì)煤種)，布置在煤倉間0 m層。每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)磨煤機(jī)，5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行能滿足鍋爐最大連續(xù)出力時(shí)對燃煤量的要求，6臺(tái)磨煤機(jī)中的任何1臺(tái)均可作為備用。每臺(tái)鍋爐制粉系統(tǒng)配2臺(tái)100%容量的密封風(fēng)機(jī)。每臺(tái)磨煤機(jī)配1臺(tái)給煤機(jī)，給煤機(jī)出口與磨煤機(jī)進(jìn)口相對應(yīng)，給煤機(jī)進(jìn)口與鋼煤斗出口相對應(yīng)[8]。

從爐膛底部到頂部依次為A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)，每臺(tái)磨煤機(jī)配4只燃燒器，墻式切圓燃燒。A層磨煤機(jī)配有等離子燃燒器。

2 磨煤機(jī)降加載油壓試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

近來該電廠磨煤機(jī)單耗異常升高，且磨煤機(jī)本體振動(dòng)較大，通過這次試驗(yàn)，確定合理的磨煤機(jī)加載力曲線，在保證磨煤機(jī)出力和制粉細(xì)度前提下，實(shí)現(xiàn)降低磨煤機(jī)加載油壓運(yùn)行，提升鍋爐安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2 試驗(yàn)方案

1號鍋爐A(B、C、D、E、F)磨煤機(jī)煤量在手動(dòng)，煤量維持在45 t/h，保持磨煤機(jī)入口風(fēng)量、加載油壓在自動(dòng)位置，穩(wěn)定運(yùn)行1 h后將變加載調(diào)整閥切為手動(dòng)，加載油壓降低速率為1 MPa/h，進(jìn)行煤粉細(xì)度、磨煤機(jī)單耗的對比，檢查和測量磨煤機(jī)基礎(chǔ)臺(tái)板振動(dòng)有無異常，石子煤排放量的大小，依次找出磨煤機(jī)出力40 t/h、30 t/h時(shí)最為合適的加載油壓。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

依次對1號鍋爐A(B、C、D、E、F)磨煤機(jī)煤量在45 t/h、40 t/h、30 t/h時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，6臺(tái)磨煤機(jī)特性基本一致(見表1)。

表1 A磨煤機(jī)不同煤量試驗(yàn)

2.4 結(jié)果分析

分別對磨煤機(jī)出力為45 t/h、40 t/h、30 t/h時(shí)不同加載油壓狀態(tài)下磨煤機(jī)單耗進(jìn)行對比，結(jié)果見圖1～圖3。

圖1 磨煤機(jī)45 t/h出力時(shí)調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機(jī)單耗對比

圖2 磨煤機(jī)40 t/h出力時(shí)調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機(jī)單耗對比

圖3 磨煤機(jī)30 t/h出力時(shí)調(diào)整前和調(diào)整后磨煤機(jī)單耗對比

降油壓前水煤比為6.65，降油壓后水煤比為6.67，將磨煤機(jī)加載油壓調(diào)整之后，各臺(tái)磨煤機(jī)單耗明顯下降(見表2)。

表2 1號鍋爐磨煤機(jī)單耗kW·h/t

2.5 試驗(yàn)結(jié)論

通過此次磨煤機(jī)降加載油壓試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)過程中磨煤機(jī)電流、振動(dòng)、煤粉細(xì)度、通風(fēng)阻力、磨煤機(jī)出口溫度，得出以下結(jié)論：(1)磨煤機(jī)在45 t/h出力時(shí)在原有加載油壓曲線上降低2 MPa；(2)磨煤機(jī)在40 t/h出力時(shí)在原有加載油壓曲線上降低3 MPa；(3)磨煤機(jī)在30 t/h出力時(shí)在原有加載油壓曲線上降低2～4 MPa(原壓力曲線30 t/h出力時(shí)磨煤機(jī)振動(dòng)，降低油壓后振動(dòng)現(xiàn)象消失)；(4)磨煤機(jī)在20 t/h出力時(shí)由于在做30 t/h出力時(shí)液壓調(diào)節(jié)閥已關(guān)閉至最小，所以在20 t/h出力時(shí)設(shè)置為最低加載油壓(根據(jù)溢流閥調(diào)節(jié)值約為4 MPa)。1號鍋爐制粉系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果見表3。

表3 1號鍋爐制粉系統(tǒng)加載油壓優(yōu)化結(jié)果

2.6 經(jīng)濟(jì)效益

通過降低磨煤機(jī)加載油壓試驗(yàn)，1號鍋爐磨煤機(jī)制粉單耗可降低0.8 kW·h/t左右，按2015年1號鍋爐共耗原煤1 370 044 t計(jì)算，可節(jié)約廠用電量110萬kW·h，節(jié)約49.5萬元。降低磨煤機(jī)加載油壓后，磨煤機(jī)磨輥、磨碗磨損速度降低，磨煤機(jī)大修堆焊周期增加，一臺(tái)鍋爐每年堆焊次數(shù)可降低3次，磨煤機(jī)堆焊費(fèi)用按每臺(tái)5萬元，可節(jié)約費(fèi)用15萬元，每臺(tái)鍋爐共節(jié)約64.5萬元。該廠2臺(tái)鍋爐每年可節(jié)約近130萬元，同時(shí)也提高了機(jī)組和設(shè)備的可靠性。

2.7 注意事項(xiàng)

由于該試驗(yàn)是在保證煤種穩(wěn)定、機(jī)組負(fù)荷不變的情況下完成的，而現(xiàn)場實(shí)際過程中由于工況的變動(dòng)等因素，還是存在一定的問題，主要是：由于煤種變化大，煤種可磨性系數(shù)變化，在可磨性系數(shù)較低時(shí)，加載油壓不一定滿足運(yùn)行要求，可根據(jù)煤種結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整磨煤機(jī)加載油壓曲線，達(dá)到適應(yīng)煤種的要求。

3 低負(fù)荷3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

隨著新建、擴(kuò)建大容量機(jī)組相繼投產(chǎn)，再加上經(jīng)濟(jì)下滑，用電量和機(jī)組利用小時(shí)數(shù)下降， 導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷率低，尤其在夜間低谷時(shí)段機(jī)組負(fù)荷經(jīng)常在220 MW左右，制粉系統(tǒng)4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)單臺(tái)給煤量在25 t/h左右，磨煤機(jī)運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性降低。合理的磨煤機(jī)運(yùn)行方式對節(jié)約廠用電至關(guān)重要，為此研究試行在低負(fù)荷期間3臺(tái)制粉系統(tǒng)運(yùn)行。

3.2 試驗(yàn)方案

當(dāng)機(jī)組總煤量低于140 t/h時(shí)，建議3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，低于135 t/h時(shí)，必須3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。

磨煤機(jī)組合運(yùn)行方式根據(jù)負(fù)荷情況及試驗(yàn)結(jié)果待定，運(yùn)行方式見表4。

表4 低負(fù)荷磨煤機(jī)組合運(yùn)行方式

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

3.3.1 B+C+D運(yùn)行方式

當(dāng)煤量為135 t/h時(shí)，由B、C、D、E 4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行方式改為B、C、D 3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)磨煤機(jī)電流和風(fēng)煙系統(tǒng)各風(fēng)機(jī)電流均發(fā)生一定變化(見表5、表6)。

表5 磨煤機(jī)電流對比情況

表6 風(fēng)機(jī)電流對比情況 A

3.3.2 C+D+E運(yùn)行方式

當(dāng)煤量為110 t/h時(shí)，由B、C、D、E 4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行方式改為C、D、E 3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，相應(yīng)磨煤機(jī)電流和風(fēng)煙系統(tǒng)各風(fēng)機(jī)電流均發(fā)生一定變化(見表7、表8)。

表7 磨煤機(jī)電流對比情況

表8 磨風(fēng)機(jī)電流對比情況 A

3.4 結(jié)果分析

在低負(fù)荷時(shí)，通過對制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)臺(tái)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，每小時(shí)可以將制粉系統(tǒng)電流降低25 A左右，風(fēng)煙系統(tǒng)電流降低12 A左右，合計(jì)降低37 A左右。由于經(jīng)濟(jì)形態(tài)的轉(zhuǎn)變，火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)下降，在夜間低負(fù)荷段時(shí)間越來越長，每天按照7 h計(jì)算，2臺(tái)鍋爐每天節(jié)省約4 570 kW·h，折合人民幣約2 056元/d，全年按照100 d計(jì)算，合計(jì)節(jié)省20萬元/a，有效降低了發(fā)電成本。

3.5 注意事項(xiàng)

由于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)只有3臺(tái)磨煤機(jī)，當(dāng)發(fā)生其中1臺(tái)磨煤機(jī)斷煤，會(huì)造成燃燒不穩(wěn)等現(xiàn)象。為了避免此類現(xiàn)象發(fā)生，優(yōu)化了相應(yīng)油槍自投邏輯：

(1) 磨組運(yùn)行臺(tái)數(shù)少于3臺(tái)時(shí)，延時(shí)2 s。

(2) 爐膛負(fù)壓達(dá)到-500 Pa或+300 Pa時(shí)，延時(shí)3 s。

(3) 任一煤層火檢失去2/4時(shí)，延時(shí)3 s(如火檢信號原有延時(shí)模塊，可不另加延時(shí))。

4 結(jié)語

通過對制粉系統(tǒng)加載油壓的優(yōu)化試驗(yàn)，確定合理的磨煤機(jī)加載力曲線，在保證磨煤機(jī)出力和制粉細(xì)度前提下，實(shí)現(xiàn)降低磨煤機(jī)加載油壓運(yùn)行，提升鍋爐安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，每年為該廠2臺(tái)鍋爐節(jié)約近130萬元。但是由于煤種變化大，煤種可磨性系數(shù)變化大，可磨性系數(shù)低時(shí)，加載油壓不一定滿足運(yùn)行要求，可根據(jù)煤種結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整磨煤機(jī)加載油壓曲線，達(dá)到適應(yīng)煤種的要求。

低負(fù)荷3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，能夠有效降低制粉系統(tǒng)和風(fēng)煙系統(tǒng)的電耗，一年能夠節(jié)約20萬元，有效降低了發(fā)電成本。在實(shí)行該方案之前，一定要完成好相關(guān)保護(hù)試驗(yàn)，防止低負(fù)荷狀態(tài)下磨煤機(jī)斷煤引起爐膛燃燒不穩(wěn)事故。與此同時(shí)，要做好低負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。