CN115400865A - 一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，所述的降低中速磨煤机最小出力的控制方法具体为：(1)确定中速磨煤机的最小的给煤量及磨煤机通风量；(2)关闭部分磨煤机出口粉管插板门；(3)降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管；(4)最终实现在既有设备条件下，降低中速磨煤机的最小出力。该降低中速磨煤机最小出力的控制方法通过理论计算，分析和确定了降低中速磨煤机最小出力的可行性，并通过现场试验验证，确定了中速磨煤机降低最小出力的详细操作步骤。

Description

一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法

技术领域

本发明涉及中速磨煤机技术领域，具体为一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法。

背景技术

磨煤机是火力发电厂重要的辅助动力设备，其主要功能是将煤块破碎并磨成煤粉，供给锅炉燃烧。中速磨煤机是指工作转速为50～300r/min的磨煤机，中速磨煤机适用于磨制烟煤和贫煤等中等硬度的物料的粉末化磨粉作业，可广泛应用于电力、冶金、建材、化工等行业的制粉系统，特别是需要大量地使用烟煤的高炉喷煤制粉系统中。用于火力发电厂的磨煤机分为低速、中速和高速三种类型。近年来，随着大容量火电机组的不断投运，中速磨煤机的使用越来越广泛。中速磨煤机初期投资费用小，磨煤电耗低，已成为大型火电机组的首选方案。一般火电厂燃煤锅炉在点火时，要先点燃助燃油枪，再用其引燃煤粉，从而实现锅炉的正常启动；采用等离子燃烧器点火的锅炉，则是通过安装在煤粉燃烧器内部的等离子装置产生的高温电弧来直接点燃煤粉，实现无油点火。但是完全不用燃油全部用等离子点火的锅炉还很少，主要受限于磨煤机的最小出力，另一方面，为了控制锅炉启动时，蒸汽及金属的温升速率，也需要磨煤机以较小的出力运行。随着大容量火力发电厂锅炉蒸汽温度的提升，受热面氧化皮脱落堵塞爆管已成为火电机组面临的越来越严重的问题之一。在高温环境中，锅炉蒸汽管道金属和高温蒸汽发生氧化作用，形成的氧化皮随着机组参数变化脱落并堆积在弯道处，一旦管道堵塞严重，管道内蒸汽流速降低甚至中断，金属管道将会发生严重超温，最终导致金属失效并爆管，锅炉停运。从产生原理上分析，在超出一定温度的高温高压环境中，氧化皮的生成不可避免，但可以采取措施防止氧化皮大面积集中脱落。影响氧化皮脱落的因素有：钢材的成分、金属管道的壁温和机组启停时的热应力，其中机组启停时的热应力对于既有锅炉影响较为突出，实际运行中经常发生锅炉启动后氧化皮脱落爆管事故，当锅炉启动尤其是冷态启动时，过热器和再热器中蒸汽流量较低或没有蒸汽，接近或处于干烧状态，如炉膛出口温度变化剧烈，很可能造成过热器和再热器管道温度变化速率超限，造成金属及氧化皮内部产生较大的热应力而发生形变，由于氧化皮与金属线膨胀系数差异较大，金属表面的氧化皮就会出现大面积集中脱落情况。锅炉冷态启动时，第一台磨煤机启动后，由于中速磨煤机最小出力限制，启动磨煤机瞬间进入炉膛的燃料量突然增加，炉膛出口烟温往往会在几分钟的时间内阶跃上升100℃以上，造成炉内金属受热面温度迅速上升，分钟温变率往往超过15℃/min，造成金属受热面内氧化皮大面积脱落，给火电机组安全运行带来严重威胁。在传统的运行方式下，中速磨煤机的出力范围为设计出力的25％～100％，低于25％额定出力时，磨煤机容易出现本体振动大、喷燃器出口煤粉浓度低燃烧不稳、输送及干燥出力受限等问题。为了满足火电厂磨煤机等离子点火的需要，以及保证锅炉蒸汽及金属的温升速率的要求，需要降低中速磨煤机的最小出力。目前主流的降低中速磨煤机最小出力的方法为降低磨煤机的转速，降低磨煤机转速主要的方法是对磨煤机主电机进行变频改造，即磨煤机主电机采用变频器驱动，使磨煤机在更小的出力下运行，降低磨煤机煤粉的循环倍率，可以保证磨煤机加载力等级，减少磨煤机振动。

现有的主流的降低中速磨煤机最小出力的方法是对中速磨煤机主电机进行变频改造，该方法可将中速磨煤机的最小出力由25％最大出力降低至10％左右。但中速磨煤机电机变频改造成本较高，以一套型号为ZGM123的中速磨煤机为例，该磨煤机配置电压等级为6kV的电机，额定功率为800kW，若将该电机进行变频改造，初步估算设备初投资约300万元，相对机组有限的冷态启动次数，投资收益回报率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型高效脱漆剂的制作方法，以解决上述背景技术中提出的中速磨煤机电机变频改造成本较高，投资收益回报率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，所述的降低中速磨煤机最小出力的控制方法具体为：(1)确定中速磨煤机的最小的给煤量及磨煤机通风量；(2)关闭部分磨煤机出口粉管插板门；(3)降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管；(4)最终实现在既有设备条件下，降低中速磨煤机的最小出力。

优选的，所述通过计算中速磨煤机出口粉管最低风速要求及粉管出口燃烧器煤粉浓度要求，确定最小的给煤量及磨煤机通风量。

优选的，所述通过关闭部分磨煤机出口粉管插板门，满足磨煤机最低干燥出力和输送出力要求。

优选的，所述通过降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管的方式解决磨煤机本体振动及粉管积粉问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该降低中速磨煤机最小出力的控制方法通过理论计算，分析和确定了降低中速磨煤机最小出力的可行性，并通过现场试验验证，确定了中速磨煤机降低最小出力的详细操作步骤。该降低中速磨煤机最小出力的控制方法针对当前设备工况，在不增加任何设备改造成本的前提下，仅通过运行方式上的调整，可将中速磨煤机的最小出力由25％降低至12.5％左右，不仅改善了火力发电厂锅炉启动时的温升速率，而且节约了锅炉启动时的燃油消耗，在同类型的火力发电厂具有较好的推广价值。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，降低中速磨煤机最小出力的控制方法具体为：先确定中速磨煤机的最小的给煤量及磨煤机通风量，通过计算中速磨煤机出口粉管最低风速要求及粉管出口燃烧器煤粉浓度要求，确定最小的给煤量及磨煤机通风量，然后关闭部分磨煤机出口粉管插板门，通过关闭部分磨煤机出口粉管插板门，满足磨煤机最低干燥出力和输送出力要求，再降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管，通过降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管的方式解决磨煤机本体振动及粉管积粉问题，最终实现在既有设备条件下，降低中速磨煤机的最小出力。

此方法在进行实施时，通过以下方式实现降低中速磨煤机的最小出力：

(1)通过理论计算确定中速磨煤机的最低出力

以ZGM123G型磨煤机为例，该磨煤机属于中速辊式磨煤机，具体型号如下表：

该磨煤机配置六根出口煤粉管，假设每根粉管内部风粉混合物的流速为V，风粉混合物煤粉浓度为C，则有如下计算公式：

C——风粉混合物煤粉浓度，kg/kg；

V——风粉混合物的流速，m/s；

M——每小时进入中速磨煤机的煤量，t/h；

Q——每小时进入中速磨煤机内部风量，t/h；

D——中速磨煤机出口粉管管道内径，m；

T——中速磨煤机出口粉管风粉混合物温度，℃；

n——中速磨煤机出口粉管运行数量；

ρ0——0℃，压力为0.101325MPa状态下干空气的密度，ρ0＝1.293kg/m3；

P——中速磨煤机所处环境大气绝对压力，MPa，此处取0.0873MPa。

对于火力发电厂内使用的中速磨煤机，降低其最小出力，既要求满足磨煤机出口粉管最低的介质流速，又要保证等离子燃烧器所要求的最低点火及稳燃的煤粉浓度，主要从以下两方面考虑：

一方面，对于制粉系统，为了使空气有一定的携带煤粉能力，限定了最低的介质流速，以保证送粉管内没有煤粉堆积，避免停磨时煤粉自燃。直吹式制粉系统送粉管道的介质流速推荐为22～28m/s，对于长管道宜取上限值，按磨煤机可能出现的最低负荷运行方式，核算送粉管道介质流速不应低于18m/s(《DL/T 5145-2012火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》)。

另一方面，等离子启动要求燃烧器喷口煤粉浓度范围为0.36～0.52kg/kg，最低不低于0.3kg/kg。受制于给煤机变频器输出最低频率5HZ限制(对应给煤机出力10t/h)，同时考虑磨煤机最低煤层厚度，不考虑给煤量10t/h以下情况。

运用公式①②，计算ZGM123G型磨煤机在关闭3/2/1根煤粉管情况下的出风管内风粉混合物流速及煤粉浓度，结果如下表：

通过以上计算结果可知，保证磨煤机出口粉管介质流速及等离子燃烧器最低煤粉浓度要求的前提下，在将中速磨煤机关闭三根出口煤粉管的情况下，降低磨煤机入口通风量至33t/h，可将磨煤机最低出力降至10t/h，即将中速磨煤机最低出力由25％的最大出力降至12.5％。

(2)磨煤机本体振动控制

中速磨煤机工作时引起的基础振动及主厂房振动不容忽视，它是主厂房的主要振源之一。磨煤机振动大，一方面影响磨煤机本身运行安全，造成本体运动部件碰磨故障、磨煤机出粉管连接部位漏粉、减速机与电机联轴器移位等，另一方面，由磨煤机本体振动传导至主厂房基础及钢梁的振动，导致同一运行平台的设备如给煤机变频器、集控电子间重要控制设备故障率升高，甚至有时磨煤机强烈的振动可能影响到汽轮机轴系振动，威胁汽轮机安全运行。因此，对于磨煤机本体振动的控制，尤为重要。

磨煤机设计最低出力20.06t/h，磨煤机保持额定转速时，给煤量低于最低出力时磨辊与磨盘间存煤量降低，煤层厚度降低，磨辊与磨盘可能存在直接接触，导致磨煤机振动。为了防止给煤量进一步降低导致的磨煤机振动，采取以下方法提升磨煤机煤层厚度：

①降低磨煤机液压加载力至0MPa，依靠磨辊自重实现对原煤的碾磨，将磨煤机液压油站手动换向阀改为电磁阀，可以在DCS上实现轻松切换，此方法在机组冷态启动中试验效果良好，可以有效降低磨煤机本体的振动，并且分离器出口煤粉满足等离子燃烧要求；

②将磨煤机出口分离器折向挡板由50％调整至35％，增加磨煤机分离器返料量，以此增加煤层厚度，同时补偿由于加载力降低导致的煤粉细度增大影响，甚至可以进一步降低煤粉细度，有利于锅炉冷态启动时的燃烧；

③在保证磨煤机干燥出力的前提下，适当降低磨煤机入口风量，保持尽量低的风煤比，增加分离器循环粉量，同时有利于燃烧。

(3)磨煤机干燥出力要求

为了保证煤粉燃烧及燃尽率，要求磨煤机出口温度不低于55℃，降低磨煤机入口一次风量，风速降低，暖风器换热减小，可能导致磨煤机入口热风温度降低，采取以下措施提高磨煤机入口风温，提高磨煤机干燥出力：

①磨煤机暖风器汽源管路全开，适当开启疏水旁路门，提升入口热风温度至120℃以上；

②提高一、二次风蒸汽暖风器出力至上限，提升空预器出口一、二次热风温度。

(4)中速磨煤机控制逻辑更改

设定磨煤机小出力模式，投入时逻辑更改为小出力模式，退出时恢复原逻辑，需要修改的热控逻辑条件如下：

①磨煤机启动允许条件：

②磨煤机保护跳闸条件：

③磨煤机风煤比设定：

(4)小出力模式下磨煤机启动操作步骤：

①启动前确认磨煤机内部存煤情况，必要时应进行布煤；

②启动磨煤机润滑油泵及液压油泵，检查运行正常且压力、流量正常，磨煤机小出力模式应将电磁换向阀置于保持位；

③投入本层二次风调节自动；

④开磨煤机3组出口挡板(考虑炉内燃烧热偏差，建议出口挡板延炉宽方向对称开启，如2/3/5或2/4/5出口挡板)，密封风挡板、入口混合风挡板，将冷、热风调节挡板开至需要开度，检查磨煤机启动条件是否满足；

⑤启动一次风机，投入B磨暖风器；

⑥投入出口挡板开启对应风管油枪运行，检查运行正常，火检稳定，或者投入对应等离子；

⑦等离子方式启动时投入等离子模式；

⑧当磨煤机具备启动条件后启动磨煤机运行，启动给煤机运行；

⑨逐渐增加给煤机出力，保证磨煤机无异常振动，煤粉着火正常；

⑩磨煤机振动不大，可以尝试将电磁换向阀切至加载位置，保持最低加载力；

每隔15分钟投入出口挡板关闭对应粉管吹扫3分钟，确认粉管无堵塞后关闭，注意投入粉管前投入对应油枪或等离子，粉管通风过程中确认着火正常；

根据情况可投入磨煤机出口温度、入口风量调节自动；

根据炉膛温度水平决定是否退出本层油枪运行；

根据实际负荷需要逐渐增加磨煤机出力，直至煤量上升至18t/h以上时，将全部出口风粉管投入后，将磨煤机切换为正常运行方式，注意投入粉管前确认对应油枪或等离子投入，投入粉管后从看火孔确认着火正常。

(5)小出力模式下磨煤机的运行注意事项：

①磨煤机出口温度60～95℃；

②密封风与一次风差压大于2kPa；

③磨辊变加载控制方式运行正常,磨辊油温小于90℃；

④润滑油站供油温度45～50℃，油池油位正常，齿轮箱油位正常，入口润滑油压大于0.13MPa；

⑤润滑油站双室油过滤器差压小于0.2MPa；

⑥正常运行时磨煤机推力瓦轴承温度小于70℃；

⑦磨煤机电机轴承温度小于80℃；

⑧磨煤机入出口压差小于6.3kPa；

⑨磨煤机运行无异常声音及振动，电流稳定；

⑩磨煤机本体及一次风管道无漏粉现象，发现漏粉及时联系人员处理；

液压油系统无泄漏，油箱油位正常，油质良好无乳化现象；

定期进行排渣，磨煤机渣箱无自燃现象；

定期检查关闭出口挡板对应粉管堵塞情况。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，其特征在于，所述的降低中速磨煤机最小出力的控制方法具体为：(1)确定中速磨煤机的最小的给煤量及磨煤机通风量；(2)关闭部分磨煤机出口粉管插板门；(3)降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管；(4)最终实现在既有设备条件下，降低中速磨煤机的最小出力。

2.根据权利要求1所述的一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，其特征在于，所述通过计算中速磨煤机出口粉管最低风速要求及粉管出口燃烧器煤粉浓度要求，确定最小的给煤量及磨煤机通风量。

3.根据权利要求1所述的一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，其特征在于，所述通过关闭部分磨煤机出口粉管插板门，满足磨煤机最低干燥出力和输送出力要求。

4.根据权利要求1所述的一种降低中速磨煤机最小出力的控制方法，其特征在于，所述通过降低磨辊的液压加载力和定时切换出粉管的方式解决磨煤机本体振动及粉管积粉问题。