1、锅炉设备概况及存在问题
3号锅炉为哈尔滨锅炉厂生产HG - 2008/18.2- HM3型煤粉炉，锅炉为单炉膛，四角布置的摆动燃烧器，形成切向燃烧，配有8台MPS - 255型中速磨煤机的正压直吹制粉系统，8台磨煤机在两侧墙布置，每台磨配一层四角煤粉喷嘴，采用高压头冷一次风机使整个磨煤机系统作正压运行。一次风机采用沈阳鼓风机厂按引进丹麦Novanco公司技术生产的动叶可调轴流式风机，风机采用液压调节系统。
原制粉系统设计每台磨的一次风管配四个角的燃烧器，由于锅炉炉膛的横断面大，使一次风管道很长，阻力很大，每个一次风管道长度差别很大，投运后个别一次风管经常发生堵管现象。虽经电厂采用在一次风管增加短路风的方法，解决了一次风管堵管问题。但由于一次风管道很长，且增加了煤粉均分器，造成制粉系统阻力过大，加之一次风机在高压头下运行发生震动现象，迫使一风机降低压头运行，既限制了一次风流量，也限制了制粉系统出力，目前磨煤机出力仅为60 t/h左右。为了满足锅炉带负荷的需要，只好多投入磨煤机运行，造成制粉电耗过高，降低机组的经济性。
2、存在问题的原因
原制粉系统的布置方式如图1所示，8台磨煤机布置在锅炉两侧，由每台磨煤机出来的风粉混合物经4根一次风管道引至同一层四角燃烧器的燃烧。8台磨共32根一次风管道在磨煤机上部和给煤机层之间的空间内分6层成水平走向引至炉膛四角，然后分别于炉膛四角沿垂直方向向上引至各燃烧器喷嘴。布置在锅炉四角处的磨煤机均有l根一次风管要绕过炉膛到对角的燃烧器处，使一次风管道长约60- 70m，大大增加了制粉系统阻力，设计的制粉系统总阻力为10 kPa。此外由于煤粉管道都是水平走向，设计的煤粉细度较粗，200目筛子的通过量为67%，而设计煤粉管道的风粉混合物流速较低，在额定负荷时仅为22 m/s，由于煤粉管道的阻力较大，使磨煤机的通风量达不到设计值，煤粉管道的风粉混合物流速更低，煤粉在水平管道中经常发生沉积，煤粉沉积后制粉系统阻力更大，更加降低了制粉系统的通风量，使个别一次风管经常发生堵塞，虽然电厂采用在一次风管增加短路风的方法，基本解决了一次风管堵管的问题，但增加短路风后却使一次风管阻力进一步增加，而且使各角的一次风量匀，破坏了炉内燃烧的空气动力场。为避免煤粉沉积而不发生堵塞现象，需提高一次风流速，这样将造成制粉系统阻力进一步增加；若要保证一次风的流量，必须提高一次风机风压，而配备的2台一次风机在高压头下运行时发生震动，限制了一次风压，因而只能被迫降低制粉系统出力，靠多投运磨煤机保证锅炉带负荷能力。按设计投运6台磨即可保证锅炉最大连续负荷，而电厂实际在额定负荷下运行时即需要7台磨，致使制粉电耗大大增加。
3、改造一次风管布置方式的设想
要提高制粉系统出力，必需提高一次风流量。针对目前存在的问题，提高一次风流量有两种方法，一是对一次风机进行改造，提高一次风压；另一种方法是降低制粉系统阻力，也可提高一次风流量。原设计每台磨煤机出来的风粉混合物经4根一次风管道引至同一层四个角燃烧器的煤粉喷嘴。由于8台磨煤机分布在锅炉炉膛两侧，如果将每台磨煤机出来的风粉混合物经4根一次风管道引至同一个角燃烧器的四个煤粉喷嘴可大大缩短一次风管长度。2台相邻的磨煤机与炉膛相邻角的燃烧器相匹配，2台磨的8根一次风管两两交错布置和同角的8个煤粉喷嘴连接。在改造施工中，可利用原有的一次风管，将磨煤机与燃烧器重新连接。该改造方案简单，工作量小，投资少。
4、改造的可行性
将每2台相邻磨煤机出来的一次风管与相邻的、同一个角的燃烧器连接，这种布置方式常见于风扇磨制粉系统，。而在中速磨制粉系统中，目前还尚无使用。元宝山电厂的2号炉同是600 MW机组，其风扇磨制粉系统就采用这种布置方式，8台风扇磨布置在炉膛四周，成八角切圆燃烧。将3号炉的8台中速磨每2台一组带一个角的燃烧器，相当于将每四个角燃烧器为一组，两组燃烧器重叠在一起，这种布置方式是借鉴风扇磨系统布置的一种变型布置方式，是在中速磨制粉系统中布置方式的一种大胆尝试。由于各磨煤机的一次风管都与其相邻的燃烧器连接，大大缩短了一次风管道，大约使管道阻力降低1kPa，大大降低了一次风阻力，使磨煤机出力可提高到设计值。同时由于各磨煤机的一次风管都与其相邻的燃烧器喷嘴连接，取消了水平布置的一次风管道，从而消除了因煤粉沉积带来的堵管现象。
4.1一次风管的改造实施
由于原设计3号炉的8台磨煤机分布在锅炉炉膛两侧，见图1，改造后每2台磨为一组，带一个角的燃烧器，因此磨煤机位置不需变动，只需将一次风管走向重新设计布置，直管段利用原一次风管道，只需重新制造弯头，改造施工简单，改造费用低。
4.2磨煤机组合方式
在锅炉满负荷运行时，运行6台磨煤机，可采用两种组合方式：一是下层4台磨上层2台磨运行。下层的4台呈切圆燃烧，由于2台磨的8根一次风管两两交错布置和同角的8个煤粉喷嘴连接，上层2台磨煤机的一次风喷嘴呈对冲状，有两层煤粉喷嘴夹在下层磨煤机的四层煤粉喷嘴中间，在二次风和下层喷嘴的煤粉气流卷席下也可形成切圆燃烧；或上层4台磨下层2台磨运行，只要在磨煤机检修时安排好，不使同一层的两相邻角的磨煤机同时停运即可保持良好的运行工况；二是上层3台磨运行加下层3台磨运行，只要在磨煤机检修时安排好，不使同一角的2台磨煤机同时停运即可，上下两层各3台磨错列运行，形成切圆燃烧，在风扇磨制粉系统的200 MW机组中，在50%负荷运行时，就采用3台磨运行，因此这种磨煤机组合方式也是可行的，而且还可以消除炉内烟气偏斜现象。
4.3锅炉运行调整
由于改造设计的布置方式是每台磨带一个角的一次风喷口，所以各台磨一次风管的阻力基本是一致的。在锅炉满负荷运行时，运行6台磨煤机，通过运行调整可使各磨的磨煤机出力、通风量保持一致，使四焦燃烧器的风量均匀，在炉内形成良好的空气动力场，达到良好稳定的燃烧工况。
5、经济效益预测
一次风管改造后，一次风阻力约可降低1kPa，既降低了一次风机压头，也大大降低了一次风机的电耗。而且由于一次风管改造后，取消了水平管段，可避免水平管段的煤粉沉积堵管现象，在一定程度上也降低了一次风阻力。一次风阻力降低后，可使磨煤机的通风量增加，既可提高磨煤机出力，又减少了多投运1台磨的运行电耗。如按每台磨耗电量为700 kW-h计算，每天若带15 h满负荷，每天即可节省耗电量10 000 kW-h。此外由于磨煤机出力提高，锅炉低负荷时也可少投运磨煤机，再加上一次风阻力降低后使一次风机压头降低，大约也可节省电耗100-200kW-h，共计每年大约可节省400-500 kW．h电，每年可为电网节省上百万元人民币，估计半年内即可收回投资。
6、结束语
将风扇磨制粉系统中采用的每台风扇磨出口一次风管道与一个角的燃烧器相连接的布置方式，应用到中速磨制粉系统中，是一个非常好的制粉系统布置方式，该改造方案施工简单，改造费用低，可为电网带来巨大的经济效益。
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