尤 暢，馮兆興

（沈陽工程學(xué)院 能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

某廠350 MW 褐煤鍋爐摻燒低水分煙煤，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)干燥出力過剩，在磨煤機(jī)進(jìn)口冷風(fēng)門全開的條件下出現(xiàn)了磨煤機(jī)出口溫度過高的問題。為了保證鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)該機(jī)組的空氣預(yù)熱器進(jìn)行反轉(zhuǎn)改造試驗(yàn)［1］。

1 設(shè)備概述

該廠350 MW 鍋爐是型號(hào)為HG-1125/25.4-HM2 的超臨界褐煤鍋爐。鍋爐采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配備5 臺(tái)MPS200HP-Ⅱ磨煤機(jī)和2 臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器?？諝忸A(yù)熱器的轉(zhuǎn)向?yàn)闊煔鈧?cè)→一次風(fēng)側(cè)→二次風(fēng)側(cè)［2］。

2 磨煤機(jī)出口溫度過高現(xiàn)象

2.1 煤質(zhì)分析

該廠的褐煤鍋爐摻燒煙煤，摻燒前后煤質(zhì)對(duì)比如表1所示。原褐煤全水分為26.20%，摻燒的煙煤全水分為15.30%，兩者相差近11%，大比例摻燒或全燒煙煤時(shí)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致制粉系統(tǒng)的干燥出力過剩［3］。

2.2 磨煤機(jī)出口溫度限定值

磨煤機(jī)出口溫度受設(shè)備的耐溫性與安全性的限制，當(dāng)溫度過高時(shí)，有易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)［4］。為防止設(shè)備損壞及磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度過高而引起制粉系統(tǒng)爆炸，根據(jù)DL/T 5145-2012《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定》，正壓直吹式中速磨煤機(jī)分離器后出口溫度的限定值如表2所示。

表2 磨煤機(jī)出口允許溫度最值計(jì)算結(jié)果

由表2 可知：?jiǎn)闻_(tái)磨煤機(jī)全部磨制褐煤及煙煤摻燒比例為60%以下時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度限定值為70 ℃；單臺(tái)磨煤機(jī)全磨制煙煤時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度限定值為78 ℃。

當(dāng)單一煤種或混煤的揮發(fā)分Vdaf小于40%時(shí)，磨煤機(jī)的出口溫度tM2按下式選?。?］：

當(dāng)單一煤種或混煤的揮發(fā)分Vdaf大于40%時(shí)，磨煤機(jī)出口溫度tM2的取值范圍為60～70 ℃［4］。

2.3 混煤摻燒試驗(yàn)

鍋爐機(jī)組分別進(jìn)行330 MW、175 MW 爐內(nèi)摻燒方式下的混煤摻燒試驗(yàn)與175 MW 爐外摻燒方式下的混煤摻燒試驗(yàn)［4-7］，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 330 MW、175 MW的混煤摻燒試驗(yàn)結(jié)果

在爐內(nèi)和爐外兩種摻燒方式下鍋爐均能運(yùn)行穩(wěn)定且效率都達(dá)到92%以上，SCR入口的NOx濃度在330 MW 時(shí)達(dá)到最高，為309.4 mg/m3。經(jīng)SCR噴氨優(yōu)化處理，煙氣中NOx濃度均低于50 mg/m3，符合超低排放要求。在爐內(nèi)摻燒方式下，碾磨全煙煤的磨煤機(jī)出口溫度均已超過80 ℃，而限定值為78 ℃；碾磨全褐煤的磨煤機(jī)出口溫度均接近70 ℃，175 MW 全部碾磨褐煤的C磨出口溫度甚至超過了70 ℃，而限定值為70℃；在爐外摻燒方式下，碾磨煙煤與褐煤配比為6:4 的磨煤機(jī)的出口溫度均已超過70 ℃，而碾磨摻燒煙煤比例為60%的磨煤機(jī)出口溫度限定值為70 ℃。

3 設(shè)備改造

鍋爐機(jī)組摻燒或全燒煙煤時(shí)對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出口溫度均已超過限定值，需對(duì)設(shè)備側(cè)進(jìn)行改造。

3.1 空氣預(yù)熱器的反轉(zhuǎn)改造

目前，該廠配備2 臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，如圖1 所示。空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向?yàn)闊煔鈧?cè)→一次風(fēng)側(cè)→二次風(fēng)側(cè)，此轉(zhuǎn)向主要應(yīng)用于燃用高水分煤種的鍋爐，當(dāng)鍋爐燃用高水分褐煤時(shí)有明顯優(yōu)勢(shì)，可以顯著提升空氣預(yù)熱器出口的熱一次風(fēng)溫及制粉系統(tǒng)的干燥出力；當(dāng)鍋爐機(jī)組改燒或摻燒低水分煤種時(shí)，此轉(zhuǎn)向便失去了優(yōu)勢(shì)，反而造成磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度過高的不良現(xiàn)象。因此，對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行反轉(zhuǎn)改造試驗(yàn)，如圖2 所示。將空氣預(yù)熱器的原轉(zhuǎn)向改為煙氣側(cè)→二次風(fēng)側(cè)→一次風(fēng)側(cè)，適當(dāng)提高熱二次風(fēng)溫，降低熱一次風(fēng)溫，進(jìn)而降低磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物的溫度。

圖1 改造前空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向

圖2 改造后空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向

空氣預(yù)熱器停運(yùn)后，先拆除2 臺(tái)空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)裝置的連接部件，利用起重裝置將轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)調(diào)安裝，再拆除軸向密封片與冷熱兩端徑向密封片，在確保密封片折邊與空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)向一致的條件下進(jìn)行對(duì)調(diào)安裝，以防由于卡澀而損壞密封片，進(jìn)而增加空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率［6-8］。

3.2 改造后空氣預(yù)熱器出入口風(fēng)溫

在330 MW 和175 MW 負(fù)荷下，根據(jù)空氣預(yù)熱器反轉(zhuǎn)前爐內(nèi)摻燒方式的進(jìn)出口溫度數(shù)據(jù)，對(duì)比相同負(fù)荷與摻燒方式下空氣預(yù)熱器反轉(zhuǎn)后的溫度數(shù)據(jù)，結(jié)果如表4所示。

表4 反轉(zhuǎn)前后空氣預(yù)熱器進(jìn)出口溫度參數(shù)對(duì)比

由表4可知：在330 MW 和175 MW 負(fù)荷下，反轉(zhuǎn)改造后空氣預(yù)熱器出口的二次風(fēng)溫分別提高了7.3 ℃和5.0 ℃，出口的一次風(fēng)溫分別降低了25 ℃和12.2 ℃，排煙溫度分別降低了3.9 ℃和2.7 ℃。排煙溫度的降低減少了鍋爐的排煙熱損失，提高了鍋爐效率，有利于提升機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性?？諝忸A(yù)熱器出口的一次風(fēng)溫的降低比較明顯，對(duì)解決鍋爐機(jī)組磨煤機(jī)出口溫度過高的問題起到了至關(guān)重要的作用［8］。

3.3 改造后磨煤機(jī)出口溫度

空氣預(yù)熱器反轉(zhuǎn)改造后，其出口一次風(fēng)溫有了明顯降低，使磨煤機(jī)出口溫度降低，有助于解決制粉系統(tǒng)的安全問題。因此，在相同負(fù)荷、相同配煤方式、磨煤機(jī)進(jìn)口冷熱風(fēng)門開度保持不變的條件下，進(jìn)行混煤摻燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 反轉(zhuǎn)前后同負(fù)荷下磨煤機(jī)出口溫度對(duì)比

對(duì)比175 MW 負(fù)荷、不同配煤方式下的摻燒試驗(yàn)，爐內(nèi)摻燒燃料的消耗量為108 t/h，爐外60%摻燒煙煤方式下燃料的消耗量為98 t/h。由于煙煤入廠價(jià)格更低，在爐外摻燒方式下，空氣預(yù)熱器進(jìn)行反轉(zhuǎn)改造后鍋爐效率提升近0.25%，有利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的提高。此外，SCR 入口的NOx濃度變化不大，鍋爐熱效率因排煙溫度的降低略有提升。在330 MW 負(fù)荷下，碾磨純煙煤的D、E 磨煤機(jī)出口溫度平均下降8.67 ℃，碾磨純褐煤的C 磨煤機(jī)出口溫度下降6.89 ℃。在175 MW負(fù)荷下，碾磨純煙煤的E 磨煤機(jī)出口溫度下降4.49 ℃，碾磨純褐煤的C、D磨煤機(jī)出口溫度平均下降6.00 ℃。在175 MW負(fù)荷下，碾磨煙煤、褐煤配比為6:4 的C、D、E 磨煤機(jī)出口溫度平均下降6.99 ℃。由此可見，空氣預(yù)熱器經(jīng)反轉(zhuǎn)改造后，所有磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度均下降到安全限定范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

1）造成磨煤機(jī)出口溫度過高的主要原因：褐煤鍋爐摻燒低水分煙煤，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)干燥出力過剩。

2）對(duì)比175 MW 負(fù)荷、不同配煤方式下的摻燒試驗(yàn)，爐外摻燒方式的燃料消耗量減少，煙煤消耗占比大，鍋爐效率提高，更有利于提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3）對(duì)空氣預(yù)熱器進(jìn)行反轉(zhuǎn)改造后，摻燒或全燒煙煤工況下的磨煤機(jī)出口溫度均降低到安全限定值內(nèi)，解決了制粉系統(tǒng)摻燒低水分煙煤的安全性問題。