直吹式制粉系统制粉单耗影响因素分析

摘 要：降低制粉系统单耗是火力发电厂提高经济效益、实现节能减排的重点工作之一。而制粉单耗的影响因素又牵扯着各个方面，针对于本厂直吹式制粉系统单耗的影响因素，本文做了一下分析和总结，希望从中找到降低制粉单耗的方法。

(资料图片)

来源：北极星电力网 作者：王华彬（国家能源集团宿州公司）

1、 概述

1.1、本厂制粉系统概况

本公司2×350MW机组，制粉系统采用正压、直吹式，由2台离心式一次风机（变频调节）、2台密封风机、5台ZGM95G-II型中速磨煤机、5台电子称重式给煤机组成，燃用设计煤种时4台磨煤机就可以满足锅炉MCR负荷。

其中，磨煤机为中速辊式磨煤机，加载力由液压控制，带旋风分离器，而两台一次风机为并联运行，投产之初为挡板调节，现在改为变频调节。

两台一次风机并联运行，从两台一次风机出口的一次风分成两路，一路经空气预热器后进入热风母管，一路不经预热器直接进入磨冷风母管。每台磨煤机分别从冷热风母管引一路经磨冷热风可调挡板汇合后进入磨煤机。

1.2、直吹式制粉系统单耗特性分析

直吹式锅炉燃烧器与制粉系统是一一对应的，为了保证煤粉的着火和燃烧稳定性，制粉系统难以避免地要保证一定的投运台数，这样，就不可能保证每台制粉系统在不同负荷下满出力运行，由此造成了制粉系统单耗的增大。

本锅炉采用中速辊式磨煤机，在负荷170MW ～240MW之间基本可维持3套制粉系统运行，而在负荷240MW～300MW之间基本可维持4套制粉系统运行。由于负荷的变化导致煤量的不同，因而制粉单耗也不同。在相同的制粉系统运行台数下，制粉单耗与机组负荷率基本呈线性关系，负荷率越高，制粉单耗越低；负荷率越低，制粉单耗越高。

2、直吹式制粉系统单耗的影响因素

2.1、机组负荷低或负荷波动大

直吹式制粉系统与锅炉燃烧器是一一对应的，磨制出的煤粉不经停留就直接吹入炉膛燃烧，这是与中储式制粉系统不一样的地方。为了保证煤粉的着火和燃烧稳定性，制粉系统难以避免地要保证一定的投运台数，这样，就不可能保证每台制粉系统在不同负荷下满出力运行。例如，在负荷170MW ～240MW之间，维持3套制粉系统运行基本上是可以满足制粉需要的，但170MW负荷所需要磨制的煤量和240MW磨制的煤量是有很大差别的，这种由于负荷变化而带来的煤量不同所造成的制粉系统单耗的增大是直吹式制粉系统单耗增加的主要原因。

另外，由于机组负荷波动大而造成制粉系统的频繁启停带来的制粉单耗损失也是一个不容忽视的问题。如负荷在220MW～270M之间来回波动，在250MW以下三台制粉系统可满足需要，高于250MW时，由于制粉量已无法满足负荷要求，则需要另启一套制粉系统。若负荷在这个范围来回波动，必然造成制粉系统的频繁启停，从而造成制粉单耗额外的损失。

再者，如若负荷处于一种不上不下的尴尬境地，三台磨满足不了制粉需要，而四台磨又会造成较大的制粉单耗损失，这也是造成制粉单耗大的一个原因。

直吹式制粉系统单耗与机组负荷有很大的关系，特别是在负荷波动大或低负荷情况下，往往造成制粉单耗增高偏大。

2.2、煤质差、煤种杂

煤质对制粉单耗的影响主要决定于煤的可磨性和煤的发热量、挥发份，不同质的煤种，其可磨性系数不同，燃烧工况也不同。前者，直接反映制粉单耗的大小，而后者需要通过一系列的调整来决定制粉单耗的大小。

由于原煤的价格偏高和节能降耗、节约成本的需要，很多电厂都在掺烧着各种煤种，甚至是煤泥。我厂也不例外。本厂掺烧的煤种有经济煤、高热值低硫煤、中高硫煤和干煤泥等，其产地也来自许多地方，所以入炉时基本上是混杂煤，煤质优劣五花八门。在这些煤中，免不了有难磨煤种。一旦磨制这种难磨的煤种，势必造成磨加载力增大，电流升高，煤粉循环次数增多，干出力不出粉，从而大大增加了磨的电耗。另外，由于煤质难磨，本来三台磨所能满足的负荷，却要四台磨去维持，增加的制粉系统，不只增加了磨的电耗，还加大了一次风机的电耗。从而使整个制粉系统的单耗大大增加。

另外，由于不同煤种的发热量、挥发分、灰分、水分等一系列性能指标的不同，从而造成在燃烧过程中出现的燃烧时间变化、煤量多少变化，所需风量变化等等一系列情况的不同，从而造成制粉系统耗电量的不同，这也在一定程度上影响了制粉系统的单耗。

2.3、制粉系统故障

在运行中，无论是什么原因造成的制粉系统故障都会影响制粉系统的出力，从而对制粉单耗产生影响。煤仓烧空、给煤机故障停运、给煤机断煤和堵煤、磨煤机故障停运和满磨、分离器故障等。一旦发生故障，势必会造成磨煤机的空转或停运或倒磨运行，这不仅造成了制粉系统单耗的升高，而且对锅炉的安全运行带来了很大的隐患。

2.4、磨辊磨损

本厂采用的是中速辊式磨煤机，磨辊位于磨盘和压架之间，由压架定位，磨盘旋转，通过液压加载来实现磨辊对煤粉的磨制。由于各磨的运行时间长短不一，磨制煤种不同，所以磨辊的磨损程度也不同。

在加载力一定时，由于各磨煤机磨辊磨损情况不同，磨损严重的磨煤机出力将明显下降，这也直接导致了制粉单耗的升高。下面是本公司#6炉大修时，磨损和未磨损的磨辊图片，其中，左图为甲磨磨辊，右图为丁磨磨辊。由图可以看出，甲磨磨辊磨损严重。在大修之前，甲磨运行电流明显偏大且出力不足，这也印证了这一点。

图1 磨损和未磨损的磨辊对比图

2.5、磨的不同运行组合方式

本厂火嘴是前三后二布置，即前墙布置三层火嘴，从下至上依次为甲、乙、丙；后墙布置两层火嘴，从下至上依次为戊、丁。五台直吹式制粉系统分别与之相对应。在正常运行中，由于负荷高低和各磨设备状况和煤种不一的影响，会采取不同的磨组合运行方式。而不同的组合方式在一定程度上会对制粉单耗产生影响。

（1）、由于各磨的运行时间长短不一，磨制煤种不同，所以其磨损程度也不同。例如，本厂#6炉甲、乙、戊磨由于运行时间相对较长，所以其磨辊磨损程度一般较其他严重，如果不及时更换磨辊而继续运行，势必造成磨煤出力受限，制粉单耗增加。遇到此种情况，通过切换磨损比较轻的丁磨或丙磨，可以增加磨的制粉出力，从而降低制粉单耗。

（2）、由于本厂丙磨位于最上层，在启动丙磨后，由于煤粉火焰上移，燃烧推迟，会造成屏过壁温超温，如果要保证屏过不超温，势必要限制丙磨的出力，或者再增加一台下层磨，这在一定程度上也增加了不必要的制粉电耗。

（3）、为了节能降耗的需要，本厂乙磨和丁磨掺烧了经济煤或50%的煤泥，由于煤泥发热量低，水分和灰分都比较大，所以，与相同量的原煤相比，煤泥燃烧产生的热量要明显小于原煤，所以，在一定负荷的情况下，掺烧煤泥的煤量要大于未掺烧时的煤量，这也在无形中增加了制粉电耗。

2.6、设备自身问题

（1）、制粉系统是磨制煤粉和输送煤粉的一套体系，磨损在所难免。设备磨损之后，会造成系统漏风漏粉。制粉系统无论是漏风漏粉，都会造成不必要的损失。系统漏风，造成负压小不能形成有效的带粉能力，制粉效率下降；系统漏粉，也会造成较大的煤粉浪费，这也在无形中增加了需要磨制的煤量，增加电耗及制粉耗电率。所以，消除制粉系统的漏风漏粉,也是提高磨煤出力、减小电耗的必要措施。

（2）、石子煤多，清理不及时，会造成磨煤出力受限，大量的石子煤聚集在磨内，占据空间，增加磨的加载力，减少了正常煤量的研磨，从而降低了磨煤效率，增加了制粉单耗。

3、运行调整对制粉单耗的影响

在实际的运行调整中，每个人都有自己的一套调整方法，不同的运行调整对制粉单耗都会有不同的影响。直吹式制粉系统的调整离不了磨煤出力、通风出力和干燥出力这三部分的统一和协调，只有把这三者之间的关系达到一个最佳的统一，制粉单耗才能降下来。

3.1、磨煤出力

本公司磨煤机采用辊式中速磨，液压变加载方式。所以此种磨的磨煤出力也就是它的研磨出力。原煤由给煤机进入磨辊与磨盘的碾磨区域，在磨辊的滚压碾磨下磨制成煤粉。运行中通过对加载油压的控制并保持变加载方式且根据给煤量增减自动调节来实现对不同煤量的研磨。在实际的调整中我们可以通过调节加载力的偏置来实现其人为的手动干预。

随着磨辊加载力的提高，磨辊碾磨压力增大，磨煤出力提高，但是如果加载力过大，会造成磨电流增大以及磨的振动加剧，另一方面，随着磨辊加载力的降低，磨研磨压力减小，磨电流减小同时磨煤出力也降低，特别是如果压力过小时,单位质量的原煤在磨煤机中的循环次数增加，磨煤单耗增大。所以及时调整并维持一个合理的加载力是降低制粉单耗的重要手段。

3.2、通风出力

通风出力主要是一次风量和一次风压的控制。

在直吹式制粉系统中，原煤经给煤机进入磨盘后，一次风进入对煤粉混合物进行烘干，并将合格的煤粉输送进入燃烧器。

为了能把合格的煤粉输送进燃烧器，必须保证有一定的一次风量。合理的风煤比可以保证煤粉细度，同时保证煤粉进入炉膛后尽快的燃烧。但是，如果一次风量偏大，则使煤粉变粗，同时着火推迟，造成不完全燃烧和排烟损失增加，降低锅炉效率。如果一次风量太小，通风出力不足，出粉过细，原煤在磨煤机内循环次数增加，磨煤单耗增加，严重时不能及时将磨制煤粉吹走，造成磨煤机堵煤；另外，由于一次风量不足导致干燥出力不够，磨煤机内原煤湿度增加，可磨性下降，磨煤单耗增加。

而一次风作为煤粉的携带风，其风压则直接影响煤粉的刚性。保证合适的一次风压是煤粉安全输送的保证，也是其安全和经济效益同时得到保证的要素。

但是，一次风压过高有其害处：

（1）、使煤粉颗粒变粗，容易磨穿煤粉管弯头，同时煤粉刚性增大，推迟煤粉在炉膛的着火，燃烧不完全，同时造成排烟温度升高，降低机组效率；

（2）、一次风压过高造成挡板开度小，节流损失增大，造成风机损失增加，同时系统漏风量增加和风道阻力的增加，使一次风机电耗增加；

（3）、一次风压过高造成风道的磨损及风门挡板的磨损增加以及空预器密封的损坏。

另一方面，若一次风压过低，则会造成煤粉刚性减弱，堵塞粉管，引起火焰回火烧损燃烧器。

3.3、干燥出力

磨煤机的干燥出力实际上就是热风干燥煤粉的能力。进入磨的原煤含有一定的水分，在磨制过程中，需要热风进行干燥，如果热风温度不足，干燥效果差，导致煤粉可磨性下降，从而使磨煤单耗增加。

通过提高磨煤机出口温度，可提高原煤干燥度，增加煤的可磨性。然而，磨煤机出口温度的提高，使煤粉爆炸可能性增大，受到安全方面的限制。所以，在磨煤机安全运行的前提下，尽量提高磨出口温度，以达到最大的干燥出力，从而降低磨煤单耗。

4、结 论

直吹式制粉系统是目前大型燃煤锅炉制粉系统的主要形式之一，而影响直吹式制粉系统单耗的因素又多种多样。如何降低制粉耗电率是我们每个人值得探讨的问题。制粉系统与机组的安全性和经济性密切相关，我们有必要研究制粉系统的运行特性，分析影响制粉系统单耗的因素，保障制粉系统的安全性和经济性。

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