CN112934452A - 基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，包括步骤：在转速或频率调节单元上配备远方控制信号接口；在不同工况下，在磨煤机出口粉管煤粉取样孔进行煤粉取样；判断磨煤机是否发生拥堵；根据煤种、给煤量和磨煤机转速实时调节磨煤机出口煤粉细度。本发明的有益效果是：本发明根据煤种、给煤量和转速对磨煤机出口煤粉细度进行实时调节；结合煤粉细度与磨煤机转速的关系特征，在尽可能开大磨煤机出口折向挡板，减小制粉系统阻力和节能降耗的同时，根据煤种和给煤量，通过改变稀土电机转速进而控制磨煤机出口煤粉细度在合理范围内运行。

Description

基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法

技术领域

本发明属于煤粉细度控制技术领域，尤其涉及一种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法。

背景技术

为适应煤炭市场变化，扩大燃煤机组煤种适应性，提高机组运行经济性，火电厂燃用煤种可磨性指数变化区间增大。

当上仓煤种可磨性较差时，磨煤机出口煤粉细度过粗，由于着火推迟，火焰中心上移，极易造成锅炉效率降低、污染物排放量超标、主、再热器汽温超温等问题；当上仓煤种可磨性较好时，磨煤机出口煤粉细度过细，易造成磨煤机电耗增加。对于传统制粉系统，通过调节静态分离器折向挡板开度、动态分离器转速及磨煤机液压(弹簧)加载力，虽可在一定程度上起到调整煤粉细度的作用，但会限制磨煤机出力，影响机组带负荷能力，而且在运行中调节磨煤机折向挡板、液压(弹簧)加载力操作上较为繁琐。

电站锅炉磨煤机多通过出口动态分离器转速、静态分离器(折向挡板)开度以及加载力大小来调整煤粉细度。

现有技术中，已有在磨煤机电机加装变频器，通过增加磨煤机电机转速来提高磨煤机出力的研究；但对转速变化与煤种及煤粉细度的变化规律仍没有相关研究。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法。

这种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，包括以下步骤：

步骤1、在转速或频率调节单元上配备远方控制信号接口，转速或频率调节单元驱动稀土电机，稀土电机带动磨煤机；设计磨煤机的基准转速为n，煤量为Q；

步骤2、在不同工况下，在磨煤机出口粉管煤粉取样孔进行煤粉取样，依次对磨煤机出口粉管的多根粉管进行煤粉细度测试，并加权平均得到该工况下的煤粉细度；

步骤3、判断磨煤机是否发生拥堵：监测制粉系统的相关运行参数，相关运行参数为磨煤机入口一次风量q、冷一次风调整门或热一次风调整门的挡板开度、磨煤机出口温度t₂、磨煤机磨碗差压；若磨煤机入口一次风量q未缓慢降低或降低的值未超过设定值，则磨煤机未发生拥堵，反之磨煤机发生拥堵；若冷一次风调整门或热一次风调整门的挡板开度未达到设定值，则磨煤机未发生拥堵，反之磨煤机发生拥堵；若磨煤机出口温度t₂的降低速率为0或降低速率未达到设定值，则磨煤机未发生拥堵，反之磨煤机发生拥堵；若磨煤机磨碗差压未缓慢升高超出报警值，则磨煤机未发生拥堵，反之磨煤机发生拥堵；

步骤4、根据煤种、给煤量和磨煤机转速实时调节磨煤机出口煤粉细度：结合煤粉细度与磨煤机转速的关系特征，在尽可能开大磨煤机出口折向挡板、减小制粉系统阻力和节能降耗的同时，根据煤种和给煤量，通过转速或频率调节单元来控制稀土电机的转速，稀土电机带动磨煤机在不同转速下运行，进而控制磨煤机的出口煤粉细度在合理范围内；

步骤5、在磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂、静态分离器的挡板开度和磨煤机磨辊的液压加载力一致的情况下，随着磨煤机转速的提高，磨煤机出口煤粉细度呈下降趋势；在磨煤机出口煤粉细度满足燃烧要求的前提下，开大或全开静态分离器的挡板，减少制粉系统阻力，提高制粉系统运行经济性。

作为优选，步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1、针对同一煤种，保持给煤量、磨煤机入口一次风量q、磨煤机一次风温t₁、磨煤机出口压力p、磨煤机出口温度t₂和磨煤机折向挡板开度Z不变；在基准转速1.0n前后各选取两个转速工况点(0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n)，进行四个工况点转速和基准转速1.0n共五档转速下的煤粉细度测试，并进行对比分析；

步骤2.2、针对同一煤种，保持磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂和折向挡板开度Z不变，改变给煤量；在基准转速1.0n前后各选取两个转速工况点(0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n)，进行四个工况点转速和基准转速1.0n共五档转速下对于不同给煤量下的煤粉细度测试，并进行对比分析；

步骤2.3、针对同一煤种，保持磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂和折向挡板开度Z不变；在基准转速1.0n前后各选取两个转速工况点(0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n)，在四个工况点转速和基准转速1.0n共五档转速下，逐步提高给煤量至设定值，测试煤粉细度(R90)，并进行对比分析。

作为优选，步骤4具体包括如下步骤：

步骤4.1、通过给煤机的运行参数获取给煤量，通过给煤机的皮带转速来控制给煤量大小；

步骤4.2、磨煤机的冷一次风调整门通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机出口温度t₂，磨煤机的热一次风调整门通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机入口一次风量q；冷一次风调整门和热一次风调整门的自身风门挡板开度越大，则对应的磨煤机入口一次风量q越大；

步骤4.3、通过调整静态分离器的挡板开度大小来调整煤粉细度；静态分离器的挡板开度越大，则煤粉细度越大，静态分离器挡板开度越小，煤粉细度越小；

步骤4.4、根据给煤量调节磨煤机磨辊的液压加载力：当给煤量在[0，20]t/h时，调整磨煤机磨辊的液压加载力大小为4MPa；当给煤量在(20，60]t/h时，调整磨煤机磨辊的液压加载力大小为y＝0.3x-2(MPa)，其中x为给煤量大小，y为液压加载力大小；当给煤量在(60，70]t/h时，调整磨煤机磨辊的液压加载力大小为16MPa。

作为优选，步骤2.3中给煤量设定值为磨煤机可能发生堵煤前的最大煤量。

作为优选，步骤2.1中保持磨煤机入口一次风量q和磨煤机出口温度t₂不变，以磨煤机的冷一次风调整门和热一次风调整门投自动：磨煤机入口一次风量q不设偏置，将磨煤机出口温度t₂设定为75℃；投自动时还参考磨煤机风煤比曲线。

作为优选，步骤2.2和步骤2.3中给煤量的改变，以磨煤机运行时不发生堵磨、稀土电机的定子电流和功率不超过额定值为判断依据；步骤2.2和步骤2.3中还参考设计煤量Q，步骤3和步骤4中给煤量改变值对应的煤粉细度(R90)不超过28％。

作为优选，步骤3中制粉系统由煤仓、给煤机、磨煤机、静态分离器、冷一次风调整门、热一次风调整门、磨煤机出口粉管和锅炉组成；其中煤仓连接给煤机入口，给煤机出口接入磨煤机入料口，磨煤机出料口接入静态分离器入口，静态分离器出口通过磨煤机出口粉管接入锅炉；磨煤机上还设有冷一次风调整门和热一次风调整门；磨煤机的磨煤机磨辊还与稀土电机电连接，稀土电机上设有转速/频率调节单元；磨煤机出口粉管上还设有磨煤机出口粉管煤粉取样孔。

作为优选，步骤4.1中，给煤量大小经过定期标定。

本发明的有益效果是：本发明根据煤种、给煤量和转速对磨煤机出口煤粉细度进行实时调节；结合煤粉细度与磨煤机转速的关系特征，在尽可能开大磨煤机出口折向挡板，减小制粉系统阻力和节能降耗的同时，根据煤种和给煤量，通过改变稀土电机转速进而控制磨煤机出口煤粉细度在合理范围内运行。

附图说明

图1为制粉系统带静态分离器运行示意图；

图2为稀土电机驱动磨煤机示意图；

图3为磨煤机出口粉管取样示意图；

图4a为不同转速和煤量下，煤粉细度的测试结果一的示意图；

图4b为不同转速和煤量下，煤粉细度的测试结果二的示意图。

附图标记说明：煤仓1、给煤机2、磨煤机3、静态分离器4、冷一次风调整门5、热一次风调整门6、磨煤机出口粉管7、锅炉8、转速或频率调节单元9、稀土电机10、磨煤机磨辊11、磨煤机出口粉管煤粉取样孔12。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

实施例1：

如图1至图3所示，制粉系统由煤仓1、给煤机2、磨煤机3、静态分离器4、冷一次风调整门5、热一次风调整门6、磨煤机出口粉管7和锅炉8组成；其中煤仓1连接给煤机2入口，给煤机2出口接入磨煤机3入料口，磨煤机3出料口接入静态分离器4入口，静态分离器4出口通过磨煤机出口粉管7接入锅炉8；磨煤机3上还设有冷一次风调整门5和热一次风调整门6；磨煤机3的磨煤机磨辊11还与稀土电机10电连接，稀土电机10上设有转速/频率调节单元9；磨煤机出口粉管7上还设有磨煤机出口粉管煤粉取样孔12。

实施例2：

一种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法如下：

以某电厂某台磨煤机为例，磨煤机的参数见下表1：

表1磨煤机参数表

配用的稀土永磁电机的参数见下表2：

表2稀土永磁电机参数表

该磨煤机的设计转速为24r/min，设计煤量为50t/h；

为获得最优磨煤机转速与当前煤种下煤量的对应关系，对于设计转速为n、设计煤量为Q的磨煤机，保持煤种不变(煤种HGI＝58)；分别进行0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n五档磨煤机转速下，煤量为30t/h、45t/h、最大给煤量三种煤量下的测试，共15个测试工况。

步骤101、通过给煤机的运行参数获取给煤量的参数。给煤机通过皮带转速控制给煤量大小，给煤量是经过定期标定的。本实施例中选取给煤量30t/h、45t/h、最大给煤量三种煤量下进行试验。

步骤102、通过磨煤机3的冷一次风调整门5和热一次风调整门6来控制磨煤机出口温度t₂和磨煤机入口一次风量q，其中冷一次风调整门5通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机出口温度t₂，热一次风调整门6通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机入口一次风量q。本实施例中磨煤机入口一次风量q根据风煤比控制逻辑不设置偏置，通过磨煤机3进口冷一次风调整门5和热一次风调整门6的风门挡板开度来自动调整磨煤机出口温度维持在75℃不变。

步骤103、通过调整静态分离器4的挡板开度大小来调整煤粉细度；静态分离器4的挡板开度调整范围为0～80°，静态分离器4的挡板开度越大，煤粉细度越大，静态分离器4挡板开度越小，煤粉细度越小。其中煤粉细度大，是指煤粉颗粒粒径大，煤粉细度小是指煤粉颗粒粒径小。本实施例中磨煤机出口静态分离器4的挡板开度维持在55°不变。

步骤104、根据给煤量调节磨煤机磨辊液压加载力，当给煤量在[0，20]t/h时，磨煤机磨辊液压加载力大小为4MPa；当给煤量在(20，60]t/h时，磨煤机磨辊液压加载力大小为y＝0.3x-2(MPa)；当给煤量在(60，70]t/h时，磨煤机磨辊液压加载力大小为16MPa。

步骤201、通过转速或频率调节单元9来控制稀土电机10的转速，稀土电机10带动磨煤机3在不同转速下运行；本实施例中分别进行0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n五档转速下试验，即额定转速24r/min，试验转速分别为18r/min、21r/min、24r/min、27r/min、30r/min。

步骤202、在不同工况下，依次对磨煤机出口粉管7的六根粉管进行煤粉细度测试，并加权平均得到该工况下是煤粉细度R90。

如以上步骤101所述，在步骤102、步骤103和步骤104的边界条件下，磨煤机未发生堵煤的判断条件为：监视制粉系统的相关运行参数，如一次风风量未缓慢降低或缓慢降低不超过5t/h、冷一次风调整门5和热一次风调整门6挡板开度不足80％，磨煤机出口温度未缓慢降低或十分钟内缓慢降低不超过5℃，磨煤机磨碗差压未缓慢升高超出报警值等。

根据图4a和图4b中的曲线，给煤量、转速及煤粉细度的对应关系，图4a为本实施例0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n五档转速，给煤量分别为30t/h、40t/h时煤粉细度测试结果；图4b为本实施例0.75n、0.9n、1.0n、1.1n、1.25n五档转速下，磨煤机未发生堵煤情况，给煤量最大时煤粉细度测试结果。在磨煤机进口一次风风量、磨煤机出口温度、静态分离器挡板开度及磨辊液压加载力等边界条件一致的情况下，随着磨煤机转速的提高，磨煤机出口煤粉细度呈下降趋势，即煤粉变细。因此在磨煤机出口煤粉细度满足燃烧要求的前提下，可以尽量开大或全开静态分离器挡板，减少制粉系统阻力，提高制粉系统运行经济性；磨煤机转速的提高，可以有效提高磨煤机出力，1.1n和1.25n转速较额定转速下，磨煤机最大出力分别可提高13.1％和20.4％；同时，可以结合不同转速、煤量时的煤粉细度、磨煤单耗确定不同煤量时的最佳转速，进一步提高经济性。

Claims (8)

1.一种基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设计磨煤机(3)的基准转速为n，煤量为Q；

步骤2、在不同工况下，在磨煤机出口粉管煤粉取样孔(12)进行煤粉取样，依次对磨煤机出口粉管(7)的多根粉管进行煤粉细度测试，并加权平均得到该工况下的煤粉细度；

步骤3、判断磨煤机(3)是否发生拥堵：监测制粉系统的相关运行参数，相关运行参数为磨煤机入口一次风量q、冷一次风调整门(5)或热一次风调整门(6)的挡板开度、磨煤机出口温度t₂、磨煤机磨碗差压；若磨煤机入口一次风量q未缓慢降低或降低的值未超过设定值，则磨煤机(3)未发生拥堵，反之磨煤机(3)发生拥堵；若冷一次风调整门(5)或热一次风调整门(6)的挡板开度未达到设定值，则磨煤机(3)未发生拥堵，反之磨煤机(3)发生拥堵；若磨煤机出口温度t₂的降低速率为0或降低速率未达到设定值，则磨煤机(3)未发生拥堵，反之磨煤机(3)发生拥堵；若磨煤机磨碗差压未缓慢升高超出报警值，则磨煤机(3)未发生拥堵，反之磨煤机(3)发生拥堵；

步骤4、根据煤种、给煤量和磨煤机转速调节磨煤机出口煤粉细度：结合煤粉细度与磨煤机转速的关系特征，根据煤种和给煤量，通过转速或频率调节单元(9)来控制稀土电机(10)的转速，稀土电机(10)带动磨煤机(3)在不同转速下运行，进而控制磨煤机(3)的出口煤粉细度；

步骤5、在磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂、静态分离器(4)的挡板开度和磨煤机磨辊(11)的液压加载力一致的情况下，随着磨煤机转速的提高，磨煤机出口煤粉细度呈下降趋势；在磨煤机出口煤粉细度满足燃烧要求的前提下，开大或全开静态分离器(4)的挡板。

2.根据权利要求1所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于，步骤2具体包括如下步骤：

步骤2.1、针对同一煤种，保持给煤量、磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂和磨煤机折向挡板开度Z不变；在基准转速1.0n前后各选取两个转速工况点，进行四个工况点转速和基准转速1.0n共五档转速下的煤粉细度测试；

步骤2.2、针对同一煤种，保持磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂和折向挡板开度Z不变，改变给煤量；在基准转速前后各选取两个转速工况点，进行四个工况点转速和基准转速共五档转速下对于不同给煤量下的煤粉细度测试；

步骤2.3、针对同一煤种，保持磨煤机入口一次风量q、磨煤机出口温度t₂和折向挡板开度Z不变；在基准转速前后各选取两个转速工况点，在四个工况点转速和基准转速共五档转速下，逐步提高给煤量至设定值，测试煤粉细度。

3.根据权利要求1所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于，步骤4具体包括如下步骤：

步骤4.1、通过给煤机(2)的运行参数获取给煤量，通过给煤机(2)的皮带转速来控制给煤量大小；

步骤4.2、磨煤机(3)的冷一次风调整门(5)通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机出口温度t₂，磨煤机(3)的热一次风调整门(6)通过调整自身风门挡板开度大小来控制磨煤机入口一次风量q；

步骤4.3、通过调整静态分离器(4)的挡板开度大小来调整煤粉细度；静态分离器(4)的挡板开度越大，则煤粉细度越大；

步骤4.4、根据给煤量调节磨煤机磨辊(11)的液压加载力：当给煤量在[0，20]t/h时，调整磨煤机磨辊(11)的液压加载力大小为4MPa；当给煤量在(20，60]t/h时，调整磨煤机磨辊(11)的液压加载力大小为y＝0.3x-2(MPa)，其中x为给煤量大小，y为液压加载力大小；当给煤量在(60，70]t/h时，调整磨煤机磨辊(11)的液压加载力大小为16MPa。

4.根据权利要求2所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于：步骤2.3中给煤量设定值为磨煤机发生堵煤前的最大煤量。

5.根据权利要求2所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于：步骤2.1中保持磨煤机入口一次风量q和磨煤机出口温度t₂不变，以磨煤机(3)的冷一次风调整门(5)和热一次风调整门(6)投自动：磨煤机入口一次风量q不设偏置，将磨煤机出口温度t₂设定为75℃；投自动时还参考磨煤机风煤比曲线。

6.根据权利要求2所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于：步骤2.2和步骤2.3中给煤量的改变，以磨煤机(3)运行时不发生堵磨、稀土电机(10)的定子电流和功率不超过额定值为判断依据；步骤2.2和步骤2.3中还参考设计煤量Q，步骤3和步骤4中给煤量改变值对应的煤粉细度不超过28％。

7.根据权利要求1所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于：步骤3中制粉系统由煤仓(1)、给煤机(2)、磨煤机(3)、静态分离器(4)、冷一次风调整门(5)、热一次风调整门(6)、磨煤机出口粉管(7)和锅炉(8)组成；其中煤仓(1)连接给煤机(2)入口，给煤机(2)出口接入磨煤机(3)入料口，磨煤机(3)出料口接入静态分离器(4)入口，静态分离器(4)出口通过磨煤机出口粉管(7)接入锅炉(8)；磨煤机(3)上还设有冷一次风调整门(5)和热一次风调整门(6)；磨煤机(3)的磨煤机磨辊(11)还与稀土电机(10)电连接，稀土电机(10)上设有转速/频率调节单元(9)；磨煤机出口粉管(7)上还设有磨煤机出口粉管煤粉取样孔(12)。

8.根据权利要求3所述基于稀土电机变速调节实时控制中速磨煤机煤粉细度的方法，其特征在于：步骤4.1中，给煤量大小经过定期标定。

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