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磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響

文檔作者：蔡新春，王利峰，武衛(wèi)紅，劉濤，董曉華文檔來源： 1．山西電力科學(xué)研究院 2．中電投山西永濟(jì)熱電有限公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月28日
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2007年2月
第8卷第2期
電力設(shè)備
Electrical Equipment
Feb．2007
Vo1．8 NO．2
磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐經(jīng)濟(jì)性和
安全性的影響
蔡新春 ，王利峰 ，武衛(wèi)紅 ，劉 濤 ，董曉華
(1．山西電力科學(xué)研究院，山西省太原市030001；2．中電投山西永濟(jì)熱電有限公司，山西省運(yùn)城市044500)
摘要：在制粉系統(tǒng)的運(yùn)行中，三次風(fēng)溫和三次風(fēng)率往往不能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)值，磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度直接影響三次風(fēng)
溫和三次風(fēng)率。為了解磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐爐膛溫度、飛灰含碳量以及高溫受熱面壁溫的影響，特進(jìn)行了專項(xiàng)
試驗(yàn)。試驗(yàn)表明三次風(fēng)率的大小對鍋爐燃燒的影響較大，較佳的磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度可以提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安
全性。
關(guān)鍵詞：再循環(huán)風(fēng)門；三次風(fēng)率；爐膛溫度；飛灰含碳量；壁溫
中圖分類號：TK223、21，TM621．2
0 引言
漳澤電廠Ⅱ期4號蘇制Eli一670—13．8—545KT
型蒸汽鍋爐，自投產(chǎn)以來，存在著鍋爐效率低、高溫再
熱器和高溫過熱器等受熱面超溫變形頻繁爆管的問
題，嚴(yán)重影響了電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過燃燒優(yōu)化
調(diào)整及多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，機(jī)組運(yùn)行的可靠性大大增加，
下面從磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性
和安全性的影響方面進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)總結(jié)。
1 系統(tǒng)簡介
該廠鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、雙爐膛、超高壓中
間再熱、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐受熱面呈T型布
置，爐膛為矩形，被沿高度方向布置的中間光管雙面
水冷壁分成前后兩個(gè)半爐膛。在雙面水冷壁上設(shè)有
開孔以平衡其壓力。爐膛左右兩側(cè)布置2個(gè)下行煙
道與鍋爐左右兩側(cè)的過渡煙道相連接。
鍋爐配有兩套鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉式制粉熱風(fēng)
送粉系統(tǒng)。燃燒器兩側(cè)墻對沖布置，在爐膛左右兩側(cè)
墻上13 600 mm和18 100 mm標(biāo)高處分上下2層布置
16支旋流式煤粉噴燃器，每側(cè)8支，每層4支。在上
層噴燃器以上的左右兩側(cè)墻20 600 mm 標(biāo)高處還對
稱布置三次風(fēng)噴燃器8支，每側(cè)墻各4支。旋流燃燒
器其一次風(fēng)結(jié)構(gòu)為蝸殼式，內(nèi)部加裝有特殊的內(nèi)螺紋
均流線，二次風(fēng)結(jié)構(gòu)為可調(diào)的軸向葉片，一、二次風(fēng)旋
轉(zhuǎn)方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉(zhuǎn)方向相反。
2 試驗(yàn)說明
在球磨機(jī)制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行中，要保證最大的制
煤出力和最小的制粉電耗，另外，要關(guān)心的是三次風(fēng)
溫和三次風(fēng)率(或三次風(fēng)量)。對于三次風(fēng)溫和三次
風(fēng)率的要求，主要是根據(jù)煤值的熱量、水分、可磨系
數(shù)、揮發(fā)分等因素來確定，也與空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)溫
度和磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)管的管徑有關(guān)。漳澤電廠所燃
用的煤種屬貧煤系列，設(shè)計(jì)三次風(fēng)速、三次風(fēng)率和三
次風(fēng)溫分別是39．7 m／s、20％ 和120 oC，實(shí)際運(yùn)行中
很難與設(shè)計(jì)值相吻合，即風(fēng)率高于設(shè)計(jì)值而風(fēng)溫低于
設(shè)計(jì)值。三次風(fēng)率和三次風(fēng)溫是通過磨煤機(jī)的再循
環(huán)風(fēng)門的開度來調(diào)節(jié)的。在煤質(zhì)和熱風(fēng)溫度一定的
情況下，開大再循環(huán)風(fēng)門時(shí)三次風(fēng)率降低、三次風(fēng)溫
升高，關(guān)小再循環(huán)風(fēng)門時(shí)三次風(fēng)率降低、三次風(fēng)溫
升高。
由于三次風(fēng)率和三次風(fēng)溫很難同時(shí)滿足設(shè)計(jì)值，
實(shí)際運(yùn)行中往往是三次風(fēng)率高于設(shè)計(jì)值和三次風(fēng)溫
低于設(shè)計(jì)值，為此特通過試驗(yàn)來尋找較佳的磨煤機(jī)再
循環(huán)開度。
另外，4號爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)擋板已開到最
大，送風(fēng)量無法增加，同時(shí)在尾部煙道漏風(fēng)較大的情
況下，鍋爐燃燒所需風(fēng)量略顯不足。在這種狀況短時(shí)
間內(nèi)無法改變的前提下，如何將現(xiàn)有風(fēng)量合理分配顯
得至關(guān)重要，而磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度大小直接影響
到二、三次風(fēng)率分配。
3 磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門特性試驗(yàn)
3．1 磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對爐膛溫度的影響
本爐設(shè)計(jì)三次風(fēng)速為39．7 m s(風(fēng)溫為120℃ )，
冷態(tài)試驗(yàn)說明當(dāng)再循環(huán)風(fēng)門開度較小時(shí)，三次風(fēng)速將
達(dá)到80 m／s左右，隨著再循環(huán)風(fēng)門開度的增大，三次
風(fēng)速逐漸減小，當(dāng)開度在50％ 左右時(shí)三次風(fēng)速為40～
50 m／s。
表1是在熱態(tài)調(diào)整試驗(yàn)中215 Mw 負(fù)荷下，磨煤
機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度分別為20％ 、40％ 和50％ 時(shí)的爐膛
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20 電力設(shè)備 第8卷第2期
溫度情況。由表1可見，隨著再循環(huán)風(fēng)門開大，在爐
內(nèi)19．5 Ill標(biāo)高三次風(fēng)出口區(qū)域，爐膛溫度逐漸升高。
當(dāng)開度為40％ 一50％ 時(shí)，爐溫在1 430℃ 左右，且溫
度場較為均勻。其原因是再循環(huán)風(fēng)門開度較小時(shí)，三
次風(fēng)率較大，且90℃ 左右的三次風(fēng)溫相對于350℃
左右的二次風(fēng)溫而言溫度較低，對爐膛溫度的影響
較大。
表1 磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對爐膛溫度的影響
標(biāo)高 溫度／~C
位置
20％開度 40％開度 50％開度
19．5 1 390 _—— 1 350 —— 1 31O 1 44O
前 16．8 1 360 1 36O 1 390 1 350 1 380 1 320
12．3 1 20o 1 230 1 180 1 230 1 210 1 26o
19．5 1 350 1 350 1 400 1 410 1 330 1 330
后 16．8 1 36o 1 36o 1 380 1 400 1 380 1 400
12．3 1 10o _—— 1 180 1 180 1 200 1 180
3．2 磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對磨煤機(jī)出口溫度的
影響
滿負(fù)荷時(shí)再循環(huán)風(fēng)門開度大于50％ 時(shí)，磨煤機(jī)干
燥出力不足，出口溫度降低，影響磨煤機(jī)出力。表2
是再循環(huán)風(fēng)門開度對磨煤機(jī)出口溫度的影響。對燃
用貧煤的鍋爐而言，磨煤機(jī)出口溫度為90℃ 可以正
常運(yùn)行。
隨著磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度增加，排粉機(jī)電流逐
漸增大，從20％增加到50％ 時(shí)，電流增大3 A，每年制
粉電耗增加1．7萬元。
3．4 磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對安全性的影響
再循環(huán)風(fēng)門開度對熱段高溫過熱器、冷段高溫過
熱器、邊屏過熱器、中屏過熱器、高溫再熱器、低溫再
熱器壁溫的影響見表4～6。
表4 再循環(huán)風(fēng)門開度對高溫過熱器爐外
壁溫的影響
熱段高溫過熱器／oC 冷段高溫過熱器／℃
開度／％
甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 534．4 541．8 542．3 531．4 539．7 515．2 495．1 5嘴．1 514．2 508
40 537．5 541．8 54n 5 531．0 537．7 515．1 492．3 5o7．1 514 3 5o7
50 542．3 538．4 534．6 525．4 535．2 509．7 492．2 501．1 51Q 2 503
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為4點(diǎn)的平均值；②平均壁溫實(shí)
際為16點(diǎn)的平均值。
表5 再循環(huán)風(fēng)門開度對屏式過熱器爐外壁溫的影響
開度 邊屏過熱器／℃ 中屏過熱器／℃
％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 461．1 464．0 452．9 463．1 458．8 42Q 0 401．7 430,4 415．9 417．(
40 46幺3 459．5 454．4 461．4 459．4 419．3 404．6 428．5 419．1 417．E
50 452．1 453．9 448．4 459．9 453．9 412．7 40o．7 428．7 414．6 414 ：
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為3點(diǎn)的平均值；②平均壁溫實(shí)
際為12點(diǎn)的平均值。
表2 再循環(huán)風(fēng)門開度對磨煤機(jī)出口溫度的影響 表6 再循環(huán)風(fēng)門開度對再熱器爐外壁溫的影響
磨煤機(jī)出口溫度／℃
開度／％
甲磨 乙磨
20 98．8 105
●
40 92．7 103
50 90．5 96．5
3．3 再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐經(jīng)濟(jì)性的影響
不同的再循環(huán)風(fēng)門開度對排煙溫度、飛灰可燃
物、大渣含碳量及排粉機(jī)電流的影響見表3。
表3 再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐效率排粉機(jī)電流的影響
開度 飛灰可 大渣含 排煙溫
度／oC 鍋爐效 排粉機(jī)電流A
／％ 燃物／％ 碳量／％ 甲側(cè) 乙側(cè) 量 ／％ 甲磨 乙磨
20 7．40 1．01 157．6 166．4 90．36 64．7 52．7
40 6．44 1．2 155 164 90．68 65．3 52．9
50 4．95 1．12 156 163．2 91．12 68 54．5
由表3可見：隨磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度增加，飛
灰可燃物逐漸減小，大渣含碳量變化不大，排煙溫度
降低3℃ 左右，鍋爐效率有所增加。磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)
門開度從20％ 增加到50％ ，鍋爐效率增加約0．76％ ，
供電煤耗約降低2．622 g／kWh，若煤價(jià)按250 t計(jì)
算，年節(jié)約費(fèi)用約75萬元。
開度 高溫再熱器／℃ 低溫再熱器／℃
／％ 甲前 甲后 乙前 乙后 平均 甲前 甲后 乙前 乙后 平均
20 545．7 546．2 546．0 544．2 545．5 463．2 462．9 464．3 463．4 463
40 543．2 544．1 543．3 543．7 543．6 463．4 459．3 464．3 463．1 462
50 543．1 545．6 543．7 540．7 543．3 460．7 458．6 464．5 462．3 461
注：① 甲前、甲后、乙前、乙后分別為4點(diǎn)的平均值；②平均壁溫實(shí)
際為16點(diǎn)的平均值。
盡管儀表指示壁溫有一定的系統(tǒng)測量誤差，但表
4、5、6中的數(shù)值是來自穩(wěn)定工況下主控CIRT畫面，無
人為因素，試驗(yàn)結(jié)果的趨勢還是可靠的。從上表可看
出隨著磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度從20％ 增大到50％ ，
高溫受熱面平均壁溫降低2～5℃ ，原因是由于三次
風(fēng)量的減小，爐膛溫度升高，在送風(fēng)量不變的情況下
二次風(fēng)增加，爐內(nèi)燃燒充分，燃燒后移程度有所減弱。
近年來盡管鍋爐受熱面泄漏次數(shù)大大減少，但在
2002—2003年均發(fā)生了高溫過熱器超溫爆管事故，給
電廠帶來較大經(jīng)濟(jì)損失。從歷年爆管的情況看，均發(fā)
生在受熱面12 CrlMoV材質(zhì)部分，為此進(jìn)一步分析其
可靠性。
如果運(yùn)行中能保證爐內(nèi)最高壁溫不超過580 oC，
運(yùn)行10萬h后工作應(yīng)力仍小于50 MPa，管材仍可繼
續(xù)使用，許多電廠實(shí)踐證明，使用壽命較設(shè)計(jì)壽命長
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火電機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化專題 蔡新春等：磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度對鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性的影響 21
一倍以上時(shí)間。但如果管壁超溫運(yùn)行，12 CrlMoV鋼
材平均蠕變速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過0．05 mm／a的控制值，此
時(shí)氧化膜因?yàn)槿渥兗觿《杷?、脫落或減薄，并形成
由表及里的氧化裂紋，強(qiáng)度迅速下降，壽命將大大
縮短。
12 CrlMoV材質(zhì)工作溫度為585 oC時(shí)，根據(jù)拉爾
森一米列爾公式，計(jì)算壽命約為6．87萬h，在580 oC
以下運(yùn)行時(shí)壽命為20萬h，僅僅超溫5 oC運(yùn)行，壽命
就縮短2／3。可見通過磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門開度的調(diào)
節(jié)，使高溫受熱面壁溫平均下降2～5℃ 的重要性。
試驗(yàn)說明三次風(fēng)率的大小對鍋爐燃燒的影響較
大，三次風(fēng)溫的高低對鍋爐燃燒的影響較小。運(yùn)行中
如不能滿足三次風(fēng)設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證三次
風(fēng)率。
磨煤機(jī)滿出力工況下，如果再循環(huán)風(fēng)門開度超
過50％ ，磨煤機(jī)出口溫度常常低于85 cC，對于較難
燃燒的貧煤是不利的，故運(yùn)行過程中其開度不宜超
過50％ ，如遇異常，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況做出相應(yīng)
調(diào)整。
4 結(jié)束語 收稿日期
： 一0卜10
4號爐在滿負(fù)荷工況總的送風(fēng)量無裕度的情況 作者簡介：
下，開大磨煤機(jī)再循環(huán)風(fēng)門可以降低三次風(fēng)率，增加 蔡新春(1963一)，男，高級工程師，從事電廠鍋爐優(yōu)化運(yùn)行
二次風(fēng)率，加強(qiáng)爐內(nèi)燃燒，保證火焰中心，提高鍋爐的 與燃燒技術(shù)的試驗(yàn)研究。
安全性和經(jīng)濟(jì)性。 (責(zé)任編輯宋紅梅)
Influence of Recirculation Air Damper Opening Degree of
Coal M ill upon the Economics and Safety of Boiler
Xin—chun ,WANG Li—feng ，WU Wei．hong ，uU Tao ，DONG Xiao一
(1．Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan 03000 1,China；
2．China Power In．st—Merit，Shanxi YoI i Cogeneration Power Co．Ltd．，Yuncheng044500,Chim)
Abstract：In the operation of coal pIll 2iIlg system,the tertiary air temperature and ratio cannot usu~ly satisfy the designed value at the
same time,while the damper Ope面ng degree ofrecirculation air ofcoal mill afects directlythe tertiary air temperature and ratio．Inorder‘to
reveal the impacts ofthe recirculafion air damper open~ degree ofmill on the boiler ⅡIlace temperature．carbon content of fly ash and
wall temperature ofhi【gI1 temperature heating surface,t~ specal tests were carried out．"lhe tests showthat,t~ tertiary air ratio has more influence
onthe bo iler combustion,whilethe preferable openingdegree ofmi ll recireulation air dampermayimprove the economics and safe‘
ty ofboiler．
Keywords：coal palverizing system,xecirculation air damper,tertiary air ratio；furnace temperature；carbon content offly ash,avail temperature
ofheating surface；bo iler
·綜合信息·
華電富拉爾基發(fā)電總廠三項(xiàng)科技項(xiàng)目通過驗(yàn)收
2007年1月19 日，華電集團(tuán)公司科技環(huán)保部組
織專家組對華電富拉爾基發(fā)電總廠的三項(xiàng)科技項(xiàng)目
進(jìn)行了審查驗(yàn)收。
專家組通過聽取匯報(bào)、查閱資料、考察現(xiàn)場等形
式，對富拉爾基發(fā)電總廠的“風(fēng)扇磨煤機(jī)打擊輪前、后
輪盤壽命計(jì)算與磨損容限理論分析”、“從粉煤灰中
提取鐵粉”、“5號爐應(yīng)用飛灰測碳儀研究”等三項(xiàng)科
技項(xiàng)目進(jìn)行了嚴(yán)格審查和科學(xué)評定。專家們一致認(rèn)
為，三項(xiàng)科技項(xiàng)目均提供了完整的技術(shù)文件、準(zhǔn)確可
靠的技術(shù)參數(shù)，符合科技項(xiàng)目驗(yàn)收要求。其中“風(fēng)扇
磨煤機(jī)打擊輪前、后輪盤壽命計(jì)算與磨損容限理論分
析”改變了原來打擊輪依據(jù)運(yùn)行時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)判廢的現(xiàn)
狀，研制的輕型打擊輪填補(bǔ)了國內(nèi)行業(yè)空白，達(dá)到了
國際領(lǐng)先水平；“從粉煤灰中提取鐵粉”技術(shù)中新研
制的磁選設(shè)備及改進(jìn)工藝屬于國內(nèi)先進(jìn)水平；“5號
爐應(yīng)用飛灰測碳儀研究”有助于監(jiān)測鍋爐飛灰含碳量
的變化，滿足實(shí)際應(yīng)用要求。
多年來，富拉爾基發(fā)電總廠高度重視科技項(xiàng)目的
研發(fā)，企業(yè)通過自主研發(fā)、與相關(guān)科技研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合，
研制開發(fā)出多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能、切實(shí)可行的科技項(xiàng)目。在
2006年中國華電集團(tuán)首屆科技工作大會(huì)上，該廠榮
獲了“科技先進(jìn)單位”榮譽(yù)稱號。

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