李洪泉，渠懷珠，彭文邦

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261400）

0 引言

某電廠1 000 MW 機組一期工程兩臺1 000 MW燃煤汽輪發(fā)電機組。制粉系統(tǒng)采用冷一次風正壓直吹式，每臺鍋爐配6 臺中速輥式磨煤機。

中速磨在運行中，磨輥加載力［1］根據(jù)給煤量線性變加載調(diào)節(jié)，分離器轉速根據(jù)給煤量線性調(diào)節(jié)，磨輥與磨碗間煤層厚度和磨損量無法實現(xiàn)在線測量，煤粉細度無法在線測量。通過逐臺磨煤機加載力優(yōu)化調(diào)整試驗，找到不同出力下最佳單耗和最佳煤粉細度的對應最佳加載力變化規(guī)律，并在不同出力、煤質(zhì)及水分等工況下，將加載力動態(tài)調(diào)整在最佳范圍。該調(diào)節(jié)方案在出力、煤質(zhì)和水分變化的情況下，不能自動修正調(diào)整加載力，不能自動調(diào)節(jié)煤層厚度，無法實現(xiàn)磨煤機出口煤粉細度在線分析。進而無法根據(jù)煤粉細度變化趨勢在線調(diào)整分離器轉速，煤粉細度和均勻性調(diào)節(jié)困難［2］。

通過設計優(yōu)化，對磨煤機系統(tǒng)進行改造，加裝一套中速磨制粉狀態(tài)監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)，以中速磨分離器出口煤粉細度在線分析、中速磨煤層厚度在線檢測以及振動在線監(jiān)測為基礎，通過磨輥壓緊力、給煤量、分離器旋轉速度的在線自動協(xié)調(diào)控制，在線調(diào)整和自動控制煤粉細度、煤層厚度和磨煤機振動，從而實現(xiàn)中速磨系統(tǒng)制粉出力、細度調(diào)控和運行水平提升。

1 工作原理

1.1 煤層厚度測量

煤層厚度在線檢測系統(tǒng)是一套硬件測量與軟測量技術結合的測量系統(tǒng)，如圖1 所示。該系統(tǒng)通過安裝在磨輥支持架上的高分辨率位移激光測量系統(tǒng)，監(jiān)測出運行期間磨輥整體的抬升量，通過激光測距采集磨煤機運行期間磨輥提升數(shù)據(jù)，將不斷抖動的磨輥抬升量進行濾波和算法分析，得出穩(wěn)定的抬升量數(shù)據(jù)，再通過磨輥和磨碗磨損分析建模和建模自動修正軟測量技術對抬升高度進行修正，剔除磨損值，輸出磨輥與磨碗間原煤厚度的精確測量值，同時在線輸出磨輥的磨損量。

圖1 煤層厚度激光測量原理

1.2 磨輥加載力優(yōu)化控制

磨輥加載力優(yōu)化控制技術，以給煤量變化作為前饋，以煤層厚度測量值作為反饋，通過在線自動調(diào)整磨輥壓力，將原煤層厚度控制在設定范圍內(nèi)，實現(xiàn)磨輥加載力、磨煤機出力、煤層厚度三者之間的最佳匹配［3］，如圖2所示。

圖2 磨輥加載力優(yōu)化控制關系

1.3 煤粉細度在線軟測量

煤粉細度采用基于支持向量機、多傳感數(shù)據(jù)融合［4］等先進技術的煤粉細度變化趨勢在線實時軟測量技術，把影響煤粉細度的分離器轉籠轉速、磨輥碾磨力、給煤量、磨內(nèi)風速等因素建立一個煤粉細度趨勢分析的仿真數(shù)據(jù)處理模型［5］如圖3所示，結合煤粉細度化驗結果和調(diào)整效果反饋值在線修正技術，實現(xiàn)煤粉細度及其變化趨勢的在線分析，為煤粉細度的在線調(diào)節(jié)和分離器轉速在線控制，提供調(diào)節(jié)依據(jù)。在線測量技術只有通過在線自動控制，才能最大限度地發(fā)揮其作用，煤粉細度的在線測量也一樣，只有以煤粉細度在線測量值作為反饋信號，通過自動調(diào)整轉籠速度、煤層厚度以及通風量，最終實現(xiàn)煤粉細度的閉環(huán)自動控制才有意義［6］。煤粉細度在線分析的目的不在于細度絕對值的多少，而是借助煤粉細度變化趨勢在線分析結果，通過自動調(diào)整和控制影響煤粉細度的變化因素，將煤粉細度閉環(huán)控制在預設的范圍內(nèi)。

圖3 煤粉細度在線軟測量

1.4 分離器優(yōu)化控制

根據(jù)煤粉細度變化趨勢在線實時軟測量［7］結果，結合煤粉細度化驗細度結果在線修正技術，在設定范圍內(nèi)閉環(huán)控制分離器轉籠轉速，實現(xiàn)細度趨勢的在線測量和閉環(huán)控制。其控制原理的實質(zhì)，就是尋找影響煤粉細度與各種因素之間的內(nèi)在規(guī)律［8］，以煤粉軟測量分析結果為反饋，通過控制煤層厚度控制煤粉細度分布的穩(wěn)定性，通過在預設范圍內(nèi)精細在線調(diào)整轉籠速度，與給煤量、通風量和磨輥加載力相匹配，實現(xiàn)煤粉細度和均勻性的穩(wěn)定和可控［9］。如圖4所示。

圖4 分離器優(yōu)化控制原理

2 磨煤機性能試驗和實施效果

2.1 試驗方法

磨煤機給煤量置于手動，分別將給煤量置于60 t/h、65 t/h、75 t/h、80 t/h、85 t/h，在每個出力下，調(diào)整至不同加載力和分離器轉速，每個工況在穩(wěn)定后保持1 h 左右取煤樣，化驗煤粉細度；分別記錄磨煤機電量表碼、給煤機累計表碼，計算出制粉單耗和制粉出力；記錄每個工況下的煤層厚度、磨進出口差壓。

2.2 試驗結果

2.2.1 加載力與煤粉細度、磨進出口差壓、煤層厚度的關系

表1為A磨煤機在不同給煤量下，加載力與煤層厚度、磨進出口差壓及煤粉細度百分比的關系。在給煤量和加載力試驗范圍內(nèi)，從圖中可以看出，相同給煤量下，隨著磨煤機加載力的增加，磨輥對煤的研磨作用變大，煤層厚度逐漸減小，煤粉逐漸變細，R90與R200所占的比例逐漸減小，各給煤量下由于加載力不同導致的煤粉細度相差10%～15%，變化比較明顯，煤粉變細后，可以更容易被吹出磨煤機，因此磨進出口差壓也呈減小趨勢，同理，對F 磨煤機進行試驗也可以得出相同的結果，如表2。

表1 A磨加載力與煤粉細度、煤層厚度、磨進出口差壓的關系

表2 F磨加載力與煤粉細度、煤層厚度、磨進出口壓差的關系

2.2.2 給煤量、加載力與制粉單耗的關系

圖5 為磨煤機給煤量、加載力與制粉單耗的關系。從圖中可以看出，相同給煤量下，加載力對磨煤機的單耗影響較小，試驗工況下差值在0.33%～1.74%之間，而不同給煤量對磨煤機的單耗影響較大，且隨著給煤量的增加，磨煤機的單耗呈減小趨勢，當出力由85 t/h 降至80 t/h、75 t/h、65 t/h 時，制粉單耗分別升高6.4%、11.8%和24.5%。

圖5 磨煤機給煤量、加載力與制粉單耗的關系

2.2.3 分離器轉速與煤粉細度關系

圖6 為磨煤機分離器轉速與煤粉細度關系。從圖6 中可以看出，隨著磨煤機分離器轉速的增加，R90所占的百分比逐漸減小，煤粉逐漸變細。

圖6 磨煤機分離器轉速與煤粉細度關系

2.3 試驗結論

相同給煤量下，隨著磨煤機加載力的增加，煤層厚度減小，磨進出口差壓減小，煤粉細度變細，各給煤量下由于加載力不同導致的煤粉細度相差10%～15%，變化比較明顯。

相同給煤量下，加載力對磨煤機的單耗影響較小，試驗工況下差值在0.33%～1.74%之間，而不同給煤量對磨煤機的單耗影響較大，隨著給煤量的增加，磨煤機的單耗呈減小趨勢，當出力由85 t/h 降至80 t/h、75 t/h、65 t/h 時，制粉單耗分別升高6.4%、11.8%和24.5%。

隨著磨煤機分離器轉速的增加煤粉逐漸變細。

3 結語

傳統(tǒng)中速正壓直吹磨煤機無法實時測量磨煤機煤層厚度、分離器出口煤粉細度等運行指標，當負荷較高，煤層較厚時磨煤機加載力與分離器轉速等指標無法協(xié)調(diào)配合，此時不僅有堵磨風險，也不利于磨煤機經(jīng)濟運行。

經(jīng)過設計優(yōu)化，加裝中速磨制粉狀態(tài)監(jiān)測與智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，以中速磨分離器出口煤粉細度在線分析、中速磨煤層厚度在線檢測以及振動在線監(jiān)測為基礎，測量煤層厚度，煤粉細度進而使磨輥加載力、給煤量、分離器轉速有機結合，在線調(diào)整和自動控制煤粉細度、煤層厚度和磨機振動，從而實現(xiàn)中速磨研磨系統(tǒng)在制粉出力、細度調(diào)控和運行水平提升，并通過試驗驗證了上訴系統(tǒng)的有效性，降低了磨煤機堵磨風險，并保證磨煤機經(jīng)濟運行。